数字孪生的配电室是如何互相配合的？
配电室作为电网系统的末端配置，是分布最为广泛的电力设施之一，发挥着传输和分配电能的重要作用。
传统的配电室管理都是通过人工巡查和定时检查来完成，这使配电室存在的安全隐患不能及时得到排除，只有发生问题的时候才能够发现。
数字孪生技术为解决上述问题提供了新的思路。数字孪生是应用人工智能、传感、仿真工具等数字技术实现从物理空间到虚拟空间的平行互动、精准映射、虚实迭代。
数字孪生可用来监测、诊断、预测物理实体在现实环境中的状态和行为。
本文基于数字孪生技术的特点，结合配电室的运维管理工作需求，提出了基于数字孪生配电室的技术架构和关键要素，为利用数字孪生技术提升配电室的运维管理工作水平提供了一种新的思路。
一、数字孪生技术基本概念
数字孪生的概念最早由美国学者M.Grieves教授提出，数字孪生技术自提出以来，各学者分别针对其描述的不同物理对象，对数字孪生进行了不同定义，其概念模型如下图所示。
数字孪生电网集合数字孪生技术与新型电力系统的优秀技能，可以通过虚拟现实交互激活电网、设备的多源数据，特别通过数据挖掘，提供高维、量化、多层次的视角辅助运营调控相关决策虚实结合，实现电网虚拟、现实空间的实时动态映射。
数字孪生电网是基于数字孪生基础设施的电网数字化转型方法，通过在数字空间建设电网、环境、人员和业务四要素，实现数据驱动的全局、全生命周期的数字孪生体，从而达到不断改善的应用目的。
二、数字孪生配电室的技术实现
数字孪生配电室就是通过建模构建出一个与现实配电室完全相同的3D模拟配电室，把采集到的数据融入模拟配电室中去（包括电流、电压、温湿度以及视频监控、设备报警等信息）。
通过查看模型运行情况即可精准掌握配电室的实际运行情况，对配电室数据进行分析、学习、计算，支持物理设备与三维全景模型之间的虚实映射，将设备运行状态、突发扰动等实时数据与仿真预测进行全面交互与深度融合，从而实现数据感知、实时分析、智能决策、精准执行。还可以预测配电室设备发展趋势，实现对配电设备的全生命周期管理。
三、实施方案
数字孪生配电室的改造遵循配电物联网建设架构，按电压等级进行划分处理。
（1）中压侧10kV以智能配电终端为核心完成中压柜的状态监测和告警判断。
（2）低压侧以为核心完成变压器、低压柜等状态监测和告警判断。
（3）配电室的环境、视频和消防由智慧物联站室综合监控装置完成联动控制。
由于配电室设备种类多、通信规约复杂，存在智慧云平台不能与现运行的配电自动化智慧云平台系统直接互联情况，以智能网关作为上行通信接口与智慧云平台进行通信。
1、配电室中压部分改造方案
结合目前用户侧配电室现有情况，大致可以分为以下几类：
（1）中压柜新上配电终端，将数据通过101或104规约发给智能网关，智能网关转发给智慧云平台；
（2）中压柜配有保护模块，将数据通过103规约发给智能网关，智能网关转发给智慧云平台；（3）中压柜无任何智能化设备，通过在柜体内安装智能终端采集每个柜体的电气量和非电气量，采用104规约与智能网关进行通信，智能网关转发给智慧云平台。中压部分改造后，可完成中压柜电压、电流等电气量采集和监测功能，同时可完成局放、电缆接头温度、柜体温度等非电气量采集。
2、电室低压部分改造方案
配电室低压侧改造包含变压器柜、进线柜、补偿柜、出线柜、联络柜以及配电室内用电配电箱，以SCU作为通信和边缘处理中心，通过MQTT通信协议或104规约与通过智能网关路由模式与智慧云平台进行通信。
3、配电室环境、视频、安防联动方案
配电室视频监控系统加装网络摄像机和视频分析主机，视频调取通过智能网关路由模式，采用HTTP（hypertexttransferprotocol）协议方式与智慧云平台互联。
视频分析通过智能网关路由模式采用Restful协议与智慧云平台进行互联。
配电室环境监测主要完成室内温度湿度、SF6、O2等监测，传感器通过Modbus规约与智慧物联站室综合监控装置通信，实现就地联动。
智慧物联站室综合监控装置通过智能网关路由模式采用104规约与智慧云平台进行通信。
安防联动将已具备的或新装的消防火灾报警系统通过Modbus规约接入智慧物联站室综合监控装置，实现联动。
总结
从电力行业的特征来看，数字孪生在电网“发、输、变、配、用”全流程都有应用的潜力。
数字孪生技术未来或许能更系统地引入自然人的概念，增强自然人对数字孪生体的感知和控制能力，最终在真实物理空间和虚拟数字空间搭建“信息-物理-自然人”交互的系统，真正起到支撑生产管控、业务运营的安全、高效、集约、规范和智能运作，提升电网的科学分析、决策和预判能力，提高设备可靠性，促进电网安全、稳定、经济运行。
