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电力变压器设备数字孪生

一、项目背景

supET工业互联网平台是2018年由阿里云计算有限公司牵头、联合浙江中控技术股份有限公司、之江实验室、国家工业信息安全发展研究中心、等六家单位共建supET工业互联网平台。阿里云supET工业互联网平台致力于打造包容、共赢、开放、协作的工业互联网生态，为制造业企业提供一站式的数字化、网络化、智能化服务促进工业互联网和消费互联网的融通发展。

基于仿真的数字孪生解决方案是ANSYS公司的数字孪生解决方案。通过对物理设备建立高保真度、高稳定性、高可视化的实时仿真模型，并经由IOT平台，实现实际物理设备与虚拟仿真设备之间的映射。在实际设备运行过程中，虚拟设备可经由实际设备传感器采集到的实时数据，实现与现实设备的同步运行。因此，基于仿真的数字孪生解决方案所定义的数字孪生是动态的，不仅具备与实际设备一致的属性，更能够与实际设备以相同工况运行。因此，运维操作人员可通过监视数字孪生模型的工作状态，获取实际设备的全面运行信息，并对设备状态进行预测判断。

在电网运行过程中，变电站的主变压器的运行维护存在较大痛点。作为变电站的主要设备，主变压器承担了输电过程中的变压任务。在主变压器工作中，铁芯和线圈的发热量较高，因此需要采用较强的冷却措施。而且铁芯和线圈的温度是运维人员极为关心参数。为了对铁芯

和线圈进行冷却，在设计中，整个铁芯和线圈是浸泡在冷却油中的。这一结构虽然可以保证铁芯和线圈在工作中维持正常的温度，却阻碍了在铁芯和线圈上安装温度传感器。因此，对铁芯和线圈的温度监控成为了一大难题。

当前在大多数装备行业中，当“产品”被企业制造出来后，交付给用户后，同样也成为大量的“产品孤岛”。特别对于大型、复杂的“装备产品”，产品一旦交付，制造企业很难再从“产品”的获取有价值的运行信息，更加无法为“用户”给出对产品的运维保养的建议。虽然“物联网技术”可以解决设备的“在线”的通讯问题，但是仅仅完成“连接”还是远远不够，还是需要对采集数据进行“语义化”、“模型化”的解析，更需要把设备的“设计域知识”带到“设备运维域”，完成对设备的全生命周期管理。

因此在工业互联网的建造中，设备装备、制造流程的“数字孪生”是一种不可或缺的技术。“数字孪生”可以定义为一个基于历史数据和当前数据的不断发展的数字模型镜像，它首先包含了产

品的“设计知识”，也就是“机理模型”、“3D模型”等，设计知识是“数字孪生”的起点；第二，数字孪生拥有通过“IoT技术”采集到的“运行时状态”，并对其建立统一的信息模型，对外提供标准数据调用接口，实现设备的互联、互通、互操作；最后，在“数字孪生”中还包含了进行物理仿真、3D渲染的“计算引擎”。概括地说，数字孪生通过大量积累的、实时实际的测量数据，通过“实时仿真”进行实时计算，并给出场景下的仿真、渲染结果，从而为系统性能分析、优化提供指标化的建议，指导物理世界的行动，比如设备动作，并可以为产品设计或流程变更提供建议。

二、项目实施

1.案例定位

覆盖内容

应用对象

回资产级（设备/产品）o车间级

o企业级

应用深度

回描述回诊断回预测o处置

应用领域

回设计o生产回管理回运维

回设计制造一体化

o全生命周期

行业

o流程行业：

o多品种小批量离散行业：

o少品种大批量离散行业：

o建筑o交通回电力行业

重点技术

涉及的单一领域技术或融合技术

o仿真oIOToAI

回仿真+IOTo仿真+AIoIOT+AI

o仿真+IOT+AI

统一数据/模型语义语法技术

o管理壳回信息模型o

MBD/MBSE/MBE

其他

o虚拟调试

o面向对象描述

o机电一体化

oo

数字线程

创成式设计

2.案例优势分析

设备数字孪生是通过“IoT在线数据”和“设备仿真模型”的技术融合，实现基于模型的实时在线分析，并通过3D交互技术进行交互展示，把设备的“设计域知识”带到“设备运维域”，从而更好地服务设备智能运维，实现基于模型的设备智能监控及维护。

在业务价值方面：设备数字孪生通过“IoT在线数据”和“设备仿真模型”的技术融合，实现基于模型的实时在线分析