數字孿生是電網物理世界和數字虛擬世界溝通的橋梁，數字孿生技術作為電網實現數字化轉型的關鍵，針對其在電網工程中的應用研究正在不斷被推進。將數字孿生技術引入到電網，可以實現物理電網的同步映射。隨著物聯網、大數據、人工智能等技術的日臻成熟，數字孿生將會在電網領域得到普遍應用，并在電網規劃、建設、運營等環節發揮強有力的支撐作用。

數字孿生電網集合了數字孿生技術與新型電力系統的優秀技能，通過全面智能感知和實時連接，深度挖掘物理世界電網運行全過程數據信息，1：1投射至數字空間形成全覆蓋、多緯度、無限近真電網孿生體，在規劃設計與驗證、電網運行、協同控制、智能決策與長期演進等方面，實現電網運行狀態實時監管、源網荷儲協同調控，輔助優化電網運行策略，支撐電網的經濟高質、安全穩定運行，提升電網安全穩控的管理水平，助力電網運維向智能化、精益化、高效化轉型升級。

智慧電纜隧道數字孿生監測運維系統將電網結構、運行數據、地理環境進行集中關聯，利用三維引擎進行全景交互展示，真實還原電網環境，融合視頻影像，實現數字孿生電網與現場實時情況的深度融合，實現狀態精準管控、運檢質效提升，為地下輸電線路安全運行和檢修服務提供智慧支撐。

1.數字孿生系統架構

感知層：感知層主要包括物理實體中搭載先進物聯網技術的各類新型基礎設施。

數據層：數據層主要包括保證運算準確性的高精度的數據采集、保證交互實時性的高速率數據傳輸、保證存取可靠性的全生命周期數據管理。

運算層：運算層是數字孿生體的核心，其充分借助各項先進關鍵技術實現對下層數據的利用，以及對上層功能的支撐。

功能層：功能層是數字變生體的直接價值體現，實現系統認知、系統分析、故障診斷、預測推演功能，從而起到輔助決策作用。系統認知，數字孿生體能夠真實描述及呈現物理實體的狀態，它是實現數字孿生體其它高級和智能化功能的基礎。系統分析可實現數字孿生體的狀態監測功能，發揮對物理實體的早期預警作用。故障診斷，通過分析物理實體的運行狀態，了解現象背后的原因。預測推演，是利用仿真技術來預見物理實體未來的狀態演變，從而指導當前的運行決策。

應用層：應用層是面向各類場景的數字孿生體的最終價值體現，具體表現為不同行業的各種產品，能夠明顯推動各行各業的數字化轉型。

2.數字孿生系統的典型特征

等價映射：數字孿生體是對物理實體的等價描述，是對物理實體進行數字化而松建的模型數字孿生體的變化能夠真實反映現實世界中的物理實體的變化。數字孿生體能夠實現雙向映射、數據連接和狀態交互，起到“數化”、“保真”效果。

實時交互：基于實時傳感等多元數據的獲取，孿生體可全面、精準、動態反映物理對象的狀態變化，包括外觀、性能、位置、異常等。“實時”體現數字孿生體所處狀態是物理實體狀態的實時虛擬映射;“交互”體現數字孿生體與物理實體間存在數據及指令互動。

共生演進：“共生”體現在數字孿生體與物理實體同步構建，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。共智體現在三個層面:孿生體與孿生對象間共享智慧(包括:數據、算法)、孿生體內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。

預測優化：根據物理實體的各項真實數據，通過數字孿生體進行仿真，實現對物理實體未來狀態的預測，預先知曉未來狀態能夠輔助用戶做出更合理的決策。根據物理實體的實時運行狀態，通過數字孿生體進行監測，實現對系統不穩定狀態的預測，預先覺察即將可能發生的不穩定狀態，使用戶更從容地處理該問題。

建立數字孿生體的最終目的，是通過描述物理實體集合內在機理，分析規律、洞察趨勢，基于分析與仿真對物理世界形成優化指令或策略，實現對物理實體決策優化功能的閉壞。根據數字孿生的典型特征，可以得出數字孿生的體系架構。

3.智慧電纜隧道數字孿生監測運維系統功能

（1）全景展示

基于構建的三維模型可實現電網場景縮放漫游、顯隱地下電纜與消防管道等功能。同時基于運維類數據提供的臺賬、歷史巡檢、設備缺陷等信息建立關聯關系，實現綜合信息的展示、查詢及分析。

（2）設備監測

基于高保真的設備數字孿生仿真模型，匯聚多源監測數據，進行模擬仿真反演計算或量化推演，獲得設備關鍵狀態的映射值以及內部關鍵狀態參數的分布情況，掌握設備的實時運行動態。

（3）智能巡檢

基于電力孿生場景三維漫游替代人工巡檢，實時告警危險作業和設備故障，自動派發工單，遠程專家知識庫幫助相關人員快速處理，提高巡檢頻率、降低人工成本、提高巡檢質量。

（4）故障預警

基于設備缺陷報告、檢修記錄、運行工況等歷史數據，建立設備故障預測模型，采用人工智能算法，反映故障發生規律，實現對故障的精準預測，從而實現對故障和風險的早發現、早處理。

（5）智能安防

包含視頻監控、門禁閘機、人員定位、電子圍欄、自然災害監測等功能。對電站周邊全方位一體式無死角監控，對人員作業的安全規范措施以及行為進行識別與告警顯示。安防與移動巡檢、遠程監控系統的自動聯動，確保現場作業安全。

（6）趨勢預演

系統采用專有智能算法，對電纜載流量、電纜老化、故障趨勢等進行趨勢預演，為電纜運維決策提供依據。