Page 42 - 电力与能源2023年第六期

588 王 媚，等：基于三维模型的输变电运维业务应用开发及实践

模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多物 3.2 基于数字孪生三维模型的输变电场景应用
理量、多尺度、多概率的仿真过程。作为一种对现 功能的开发路径
实世界的忠实还原，数字孪生三维模型不仅能够 数字孪生三维模型的应用是随着技术发展而
还原物体的样貌，更能在各类物理模型的驱动下 自然产生的，现阶段的应用仍主要是各类“展示”
还原物体的行为，即开展仿真、模拟。 功能，仅仅利用了三维模型所提供的空间自由度。
这些应用案例的多样性是由数字孪生技术天 随着数字化技术的发展，空间自由度被进一步提
然决定的。对于数字孪生，无论是经典的三要素 升，“展示”的功能将更加强大。在输变电运维应

定义，还是五要素定义，都离不开“虚拟实体”这一 用领域之所以还未出现能够更加充分利用数字孪
核心内容。它不仅包含了三维模型这一虚拟实体 生三维模型优势的应用，原因在于缺乏兼具电力
的“肉体”，还包括了物理模型、行为模型、规则模 专业知识与数字孪生三维意识的专业人员，造成
型等从多时间尺度对物理实体进行描述的模型。 对数字孪生三维模型与运维业务结合度不够、融
这些模型是虚拟实体的灵魂，能够让数字孪生三 合度不深，仅能从三维模型本身的立体、直观这一
维模型活起来，能够在三维空间中赋予三维模型 自然特点开发应用的现状。

时间的维度，实现对现实的快速演化仿真、历史回 数字孪生的内涵是极为丰富的，应该充分认
溯模拟等。这使得人们在数字空间可以提取任意 识到，数字孪生是一项通用技术，不仅仅是指可在
时 间 切 片 ，观 察 对 应 的 物 理 状 态 ，获 得“ 时 间 自 多个行业开展应用，也是指可在电力行业的各个
由”，从而能够拓展出更加丰富有价值的应用。 阶段、各个业务部门开展应用。通过分析其他行
因此，数字化的三维模型之所以能够产生价 业的应用可以看到，在设计更多更高价值应用的
值，是因为它在数字空间中从多个维度还原了现 过程中，不仅需要从数字孪生三维模型本身的几
实，而在数字空间中人类拥有远比现实中更强大 何特点出发，正向地去设计应用，更需要在充分了
的能力。通过前述分析可以将其总结为“空间自 解数字孪生技术对输变电运维的价值的基础上，
由”和“时间自由”，这也是数字孪生技术在输变电 结合业务难点、痛点，从业务出发去设计更多应

运维环节应用的优势所在。 用。整体技术路线如图 5 所示。
基于数字孪生模型的输变电场景潜在应用价 3.3 基于数字孪生三维模型的输变电场景若干
值如图 4 所示。 新应用功能的建议
利用“空间自由”，开发了输变电三维可视化 从业务需求出发，利用数字孪生三维模型的
展示、综合数据展示、空间距离三维量测等应用； 优势，可设计、挖掘出未来可推广的应用如表 1 所
利用“时间自由”，在其他行业实现了多学科、多物 示。表 1 中的应用是在技术路线指导下，将业务
理量、多尺度、多概率的仿真，可在数字孪生空间 需求与数字孪生三维模型的优势特点进行组合而

中逼真地将现实中的过程回溯、快进、演化，并将 得到的，其中部分应用已开发完成，处于试应用阶
得到的结果应用于现实，实现价值。 段。例如：基于三维场景的作业安全培训，包括安

图 4 面向输变电运维的数字孪生潜在价值