隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)、5G、無人機(jī)巡線、可視化等新技術(shù)在輸電線路場景的引入，目前已經(jīng)極大地提高了輸電線路運(yùn)維效率，并且也為輸電線路的智能化提供了基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，但還未達(dá)到輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的全面感知與智能分析的要求，數(shù)字孿生技術(shù)的快速發(fā)展為解決這些問題提供了新的思路。

輸電線路是電力系統(tǒng)的核心組成部分，為了提升輸電線路數(shù)字化、智能化水平，可用一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的輸電線路架構(gòu)，并將該架構(gòu)應(yīng)用于輸電全鏈路數(shù)字孿生建設(shè)的場景中，數(shù)字孿生技術(shù)與輸電線路的結(jié)合是數(shù)字化新基建與電力公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要探索，是挖掘輸電線路數(shù)據(jù)價值的必要手段，是輸電線路運(yùn)檢智能化的必要支撐。

線路全景感知場景實(shí)現(xiàn)。基于地圖，將輸電線路設(shè)施資源和重要城市景觀，在一張圖中進(jìn)行宏觀展示，通過全景展示電網(wǎng)鏈路關(guān)系，并依托攝像頭和傳感裝置展示線路、設(shè)施、現(xiàn)場實(shí)時情況，實(shí)時掌握輸電線路運(yùn)行情況、運(yùn)行監(jiān)測情況和影響線路設(shè)施的重要因素（溫度、風(fēng)速、外破等），結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計算、圖像識別算法和缺陷識別等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測、高風(fēng)險智能識別以及對線路狀態(tài)和全景感知。

1.數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)

感知層：感知層主要包括物理實(shí)體中搭載先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各類新型基礎(chǔ)設(shè)施。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層主要包括保證運(yùn)算準(zhǔn)確性的高精度的數(shù)據(jù)采集、保證交互實(shí)時性的高速率數(shù)據(jù)傳輸、保證存取可靠性的全生命周期數(shù)據(jù)管理。

運(yùn)算層：運(yùn)算層是數(shù)字孿生體的核心，其充分借助各項(xiàng)先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)對下層數(shù)據(jù)的利用，以及對上層功能的支撐。

功能層：功能層是數(shù)字變生體的直接價值體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)認(rèn)知、系統(tǒng)分析、故障診斷、預(yù)測推演功能，從而起到輔助決策作用。系統(tǒng)認(rèn)知，數(shù)字孿生體能夠真實(shí)描述及呈現(xiàn)物理實(shí)體的狀態(tài)，它是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體其它高級和智能化功能的基礎(chǔ)。系統(tǒng)分析可實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體的狀態(tài)監(jiān)測功能，發(fā)揮對物理實(shí)體的早期預(yù)警作用。故障診斷，通過分析物理實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)，了解現(xiàn)象背后的原因。預(yù)測推演，是利用仿真技術(shù)來預(yù)見物理實(shí)體未來的狀態(tài)演變，從而指導(dǎo)當(dāng)前的運(yùn)行決策。

應(yīng)用層：應(yīng)用層是面向各類場景的數(shù)字孿生體的最終價值體現(xiàn)，具體表現(xiàn)為不同行業(yè)的各種產(chǎn)品，能夠明顯推動各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2.數(shù)字孿生系統(tǒng)的典型特征

等價映射：數(shù)字孿生體是對物理實(shí)體的等價描述，是對物理實(shí)體進(jìn)行數(shù)字化而松建的模型數(shù)字孿生體的變化能夠真實(shí)反映現(xiàn)實(shí)世界中的物理實(shí)體的變化。數(shù)字孿生體能夠?qū)崿F(xiàn)雙向映射、數(shù)據(jù)連接和狀態(tài)交互，起到“數(shù)化”、“保真”效果。

實(shí)時交互：基于實(shí)時傳感等多元數(shù)據(jù)的獲取，孿生體可全面、精準(zhǔn)、動態(tài)反映物理對象的狀態(tài)變化，包括外觀、性能、位置、異常等。“實(shí)時”體現(xiàn)數(shù)字孿生體所處狀態(tài)是物理實(shí)體狀態(tài)的實(shí)時虛擬映射;“交互”體現(xiàn)數(shù)字孿生體與物理實(shí)體間存在數(shù)據(jù)及指令互動。

共生演進(jìn)：“共生”體現(xiàn)在數(shù)字孿生體與物理實(shí)體同步構(gòu)建，在全生面周期中相互依存，孿生體隨著孿生對象的生長而不斷演變。共智體現(xiàn)在三個層面:孿生體與孿生對象間共享智慧(包括:數(shù)據(jù)、算法)、孿生體內(nèi)部各種孿生模型間共享智慧、不同生命周期階段的孿生體間共享智慧。

預(yù)測優(yōu)化：根據(jù)物理實(shí)體的各項(xiàng)真實(shí)數(shù)據(jù)，通過數(shù)字孿生體進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)對物理實(shí)體未來狀態(tài)的預(yù)測，預(yù)先知曉未來狀態(tài)能夠輔助用戶做出更合理的決策。根據(jù)物理實(shí)體的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，通過數(shù)字孿生體進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)不穩(wěn)定狀態(tài)的預(yù)測，預(yù)先覺察即將可能發(fā)生的不穩(wěn)定狀態(tài)，使用戶更從容地處理該問題。

建立數(shù)字孿生體的最終目的，是通過描述物理實(shí)體集合內(nèi)在機(jī)理，分析規(guī)律、洞察趨勢，基于分析與仿真對物理世界形成優(yōu)化指令或策略，實(shí)現(xiàn)對物理實(shí)體決策優(yōu)化功能的閉壞。根據(jù)數(shù)字孿生的典型特征，可以得出數(shù)字孿生的體系架構(gòu)。

3.智慧輸電線路數(shù)字孿生監(jiān)測運(yùn)維系統(tǒng)功能

（1）輸電線路實(shí)時監(jiān)測

通過數(shù)字孿生技術(shù)，可以將輸電線路的實(shí)時數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時反饋到數(shù)字模型中，并以直觀的圖形方式展示出來。用戶可以通過可視化界面實(shí)時了解輸電線路的電流、電壓、功率等參數(shù)的變化情況，以及各個設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)措施，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）輸電線路性能分析和優(yōu)化

通過數(shù)字孿生技術(shù)，可以將輸電線路的實(shí)時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和分析，并通過可視化界面展示出來。用戶可以通過可視化界面觀察到輸電線路的負(fù)載情況、功率損耗、損耗分布等信息，進(jìn)一步分析系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和潛在問題，并根據(jù)分析結(jié)果做出相應(yīng)的優(yōu)化措施，提高輸電線路的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性。

（3）輸電線路故障診斷

通過數(shù)字孿生技術(shù)，可以將輸電線路的實(shí)時數(shù)據(jù)與故障模式進(jìn)行比對，并通過可視化界面展示出來。用戶可以通過可視化界面直觀地了解到輸電線路的故障位置、故障類型以及故障原因，并根據(jù)診斷結(jié)果及時采取相應(yīng)的修復(fù)措施，減少故障對電力系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。

（4）輸電線路仿真與預(yù)測

通過數(shù)字孿生技術(shù)，可以將輸電線路的實(shí)時數(shù)據(jù)輸入到數(shù)字模型中進(jìn)行仿真計算，并通過可視化界面展示出來。用戶可以通過可視化界面觀察到輸電線路在不同負(fù)載、不同運(yùn)行條件下的電流、電壓、功率等參數(shù)的變化情況，預(yù)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果采取相應(yīng)的預(yù)防措施，避免潛在問題的發(fā)生。