《瞭望東方週刊》記者何磊靜 編輯陳融雪
工作人員即時觀測無人機自動巡檢作業（何磊靜/攝）
在南京，隨著最後一條輸電線路資料導入系統，一張覆蓋億千瓦級負載的全像數位電網全面建造完成。
作為全國用電負荷較大的省份之一，江蘇全社會用電量穩定成長。以2022年為例，江蘇迎峰度夏期間最高負荷達1.3億千瓦，負載「破億」天數達44天。為確保能源供應安全，國網江蘇省電力有限公司歷經2年，今年初建成了國內首個全像數位電網。
這張全像數位電網覆蓋10萬公里架空輸電線路、28萬座輸電桿塔以及地形地貌地物等數據，將真實電網在數位空間以數位孿生的方式，一比一三維立體還原和全景式呈現，也是全球首次對億千瓦級負載大電網進行全像數位化呈現。
《瞭望東方周刊》記者深入多方採訪了解到，在融合北斗通訊、人工智慧等技術基礎上，全像數位電網可實現從電網建設到後期巡檢、故障處理等全週期、全方位、全流程數位化管控。
裝上“千里眼”，精準度達公分
在長江江陰段江面上空300多公尺處，一架四翼無人機正依照規劃航線緩緩飛行、盤旋拍照，進行輸電桿塔相關線路的自動巡檢任務。
「這相當於給整個江蘇電網裝上了'千里眼'，坐在監控室裡就可以看到電網的細微變化。」國網江蘇電力設備管理部副主任吳強介紹，在全息數字電網中，每一座電力桿塔都設有20個以上無人機巡檢點位，具備自動規劃、一鍵自主飛行、全程即時監控、遇險自動規避等功能。
以前，電力巡檢作業普遍應用二維地理資訊系統，僅經緯座標。而現在，作業無人機的飛行軌跡、飛行狀態、拍攝畫面都可即時展現、動態跟踪，巡檢人員足不出戶，即可即時掌握無人機的適航區域、被檢設備、巡檢影像等現場實際工況，定量分析樹障等輸電通道安全風險。
據介紹，無人機自主完成一座桿塔的全面巡檢僅需約6分鐘，比人工操作無人機巡檢耗時減少一半，效率比傳統人工巡檢提升6倍，極大提高了電力線路運行檢修水準和效率，進一步推動了電網巡檢從「少人化」向「無人化」發展。
同時，巡檢無人機嵌入了電力北斗地圖導航和前端辨識模組，巡檢作業結束後，圖片會自動上傳至管控平台，透過人工智慧演算法精準辨識影像。
「即使出現只有指甲蓋大小的螺帽裂紋等細小隱患，都可以及時被精準發現。」全像數位電網建設單位、江蘇方天電力技術有限公司副總經理薑海波表示，全像數位電網精度達到公分級，便於運檢人員“標靶治療”，迅速且精準消除隱患。
無人機正在進行三維雷射點雲資料採集（何磊靜/攝）
數位孿生，實現主動安全
今年2月25日，在蘇州220千伏昭文—新港線路改造現場，一架無人機依照全像數位電網規劃的飛行航線自主進行飛行，而遠在南京的國網江蘇電力工程顧問公司工程技術部專職毛元峰，透過即時回傳的影像即時對現場進行安全巡查。
「傳統模式下，我們至少需要5名監理人員在現場實施安全管控。」國網江蘇電力工程諮詢公司工程技術部副主任唐自強表示，電網工程往往點多面廣，部分塔基位於山地、魚塘等特殊地理位置，給現場安全管控帶來一定難度。
「現在有了全像數位電網，遠端就可以給無人機下達作業指令，即時自主開展安全督查、品質驗收、進度核查等工作，掃清高空視覺盲區和死角，及時發現安全隱患，現場僅需留1個人盯著就行。」唐自強說。
據介紹，依託人工智慧演算法，平台會精準分析即時回傳的影像，判別施工缺陷和違規行為，比對工程進度並形成巡查報告，方便建設管理和監理單位使用。
「如果說數位電網是數位能源的現代化底座和數據'骨架'，那麼人工智慧技術就是它的『眼睛』，演算法分析技術則是『大腦』。」吳強說，數位技術加速了電網資訊化建設進程，透過“數據+算力+演算法”，全像數位電網實現了虛擬電網與現實電網的深度感知互動與雙向智慧控制。
依托全像數位電網，江蘇已實現大規模無人機巡檢協同應用與智慧管控，可支援上千架無人機同時作業。在全像數位電網探索建設的過程中，成果已初步顯現：2022年，江蘇電網無人機自主巡檢作業量超過52萬架次，提前發現並消除輸電桿塔缺陷及通道隱患4.2萬處，嚴重缺陷發現率提升約3倍，全年節省電網維運成本約2億元。
與真實電網同步「成長」
多位電力領域專家表示，全息數位電網是一個高精度的三維數位“沙盤”，管理人員可以在三維桿塔線路模型的基礎上開展帶電作業仿真，全面保障作業過程人員、電力設施設備的雙重安全。
在進行設備和線路檢修時，工作人員可以根據作業規範要求、電氣安全間隙要求，實現故障輔助診斷，根據分散式故障診斷測距系統，定位故障點位置。
值得一提的是，作為實體電網的「數位孿生」型態，全像數位電網並非一成不變，而是會與真實電網同步「成長」。
在國網江蘇電力無人機巡檢管控中心大螢幕上可看到，依托電網各類模擬計算模型及專家診斷分析演算法，數位空間的「電力設備」會隨真實世界的電力設備一起逐步老化，輸電線路周圍的樹木在不同季節會呈現不同生長速度，技術人員還可以一鍵模擬大風雨雪等天氣場景，提前研判氣象災害對於電力設施的影響。
線路狀態以三維影像直觀展示，各類風險隱患以不同顏色警示圖示標出，為電網細化防災減災、災後復原的計畫措施提供準確依據。全像數位電網的建成，預計可將電網故障處理時間再縮短約10%。
「依托全像數位電網，可有效掌握電網中各類電力資源的狀態及動向，有效提升安全隱患、線路故障的發現能力及應急處置能力，助力'被動運維'向'主動運維'轉變，可為電力穩定供應提供強大保障，為電力資源的合理利用及最佳化配置提供技術支援。」南京郵電大學教授、國家電網有限公司智慧用電互動技術實驗室學術專家委員會委員高輝說。
賦能新業態
隨著新型電力系統建設步伐加快，電網運作模式正發生深刻變化。
此前，國網江蘇電力已打造全球最大的電力無線專網，接入各類終端30萬個，以工業互聯網平台支援全省千萬級終端分鐘級感知資料自動採集與分發。
此番，全像數位電網的觸角從空中架設的輸電線路，延伸到田間地頭、工廠商圈和千家萬戶。
吳強稱，全像數位電網將賦能更多的數位經濟新業態。
例如，運用全像數位電網中定位精度達到公分級的三維座標，人們可以透過“數位電網+人工智慧+演算法+5G+北斗地圖導航”，規劃最優路徑，助力汽車的自動駕駛。當新能源汽車需要充電時，使用者可以從基於全像數位電網的車聯網平台上掌握充電網路資訊和狀態，取得最佳充電位置，讓出行更加便利。
高輝表示，全像數位電網還可以大大豐富日常家庭的用電體驗。
「供電服務人員可以根據需求資訊提前規劃、上門勘查，為用戶量身定制供電方案，人們也可以透過手機或智慧穿戴設備即時查看用電情況，了解電網工作狀態。一旦發生用電故障時，可以即時了解搶修人員或巡檢無人機的行進軌跡和搶修進度，生活用電狀態盡在指尖呈現。」高輝說。
總之，作為新型電力系統建設的重要試點，全像數位電網建設為我國乃至全世界透過數位技術提升電網安全運行水平貢獻了新方案，也為如何將數位技術融合應用於經濟、社會多領域提供了借鑒參考。
來源： 新華社
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