隨著無線傳感網絡、5G、無人機巡線、可視化等新技術在輸電線路場景的引入，目前已經極大地提高了輸電線路運維效率，并且也為輸電線路的智能化提供了基礎設施和數據基礎，但還未達到輸電線路運行狀態的全面感知與智能分析的要求，數字孿生技術的快速發展為解決這些問題提供了新的思路。

輸電線路是電力系統的核心組成部分，為了提升輸電線路數字化、智能化水平，可用一種基于數字孿生技術的輸電線路架構，并將該架構應用于輸電全鏈路數字孿生建設的場景中，數字孿生技術與輸電線路的結合是數字化新基建與電力公司數字化轉型的必要探索，是挖掘輸電線路數據價值的必要手段，是輸電線路運檢智能化的必要支撐。

線路全景感知場景實現。基于地圖，將輸電線路設施資源和重要城市景觀，在一張圖中進行宏觀展示，通過全景展示電網鏈路關系，并依托攝像頭和傳感裝置展示線路、設施、現場實時情況，實時掌握輸電線路運行情況、運行監測情況和影響線路設施的重要因素（溫度、風速、外破等），結合大數據、云計算、圖像識別算法和缺陷識別等技術手段，實現輸電線路狀態監測、高風險智能識別以及對線路狀態和全景感知。

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.智慧輸電線路數字孿生監測運維系統功能

（1）輸電線路實時監測

通過數字孿生技術，可以將輸電線路的實時數據和運行狀態實時反饋到數字模型中，并以直觀的圖形方式展示出來。用戶可以通過可視化界面實時了解輸電線路的電流、電壓、功率等參數的變化情況，以及各個設備的運行狀態，及時發現異常情況并采取相應措施，保障電力系統的安全穩定運行。

（2）輸電線路性能分析和優化

通過數字孿生技術，可以將輸電線路的實時數據與歷史數據進行對比和分析，并通過可視化界面展示出來。用戶可以通過可視化界面觀察到輸電線路的負載情況、功率損耗、損耗分布等信息，進一步分析系統的運行狀況和潛在問題，并根據分析結果做出相應的優化措施，提高輸電線路的運行效率和經濟性。

（3）輸電線路故障診斷

通過數字孿生技術，可以將輸電線路的實時數據與故障模式進行比對，并通過可視化界面展示出來。用戶可以通過可視化界面直觀地了解到輸電線路的故障位置、故障類型以及故障原因，并根據診斷結果及時采取相應的修復措施，減少故障對電力系統的影響，提高系統的可靠性和可用性。

（4）輸電線路仿真與預測

通過數字孿生技術，可以將輸電線路的實時數據輸入到數字模型中進行仿真計算，并通過可視化界面展示出來。用戶可以通過可視化界面觀察到輸電線路在不同負載、不同運行條件下的電流、電壓、功率等參數的變化情況，預測系統的運行狀況，并根據預測結果采取相應的預防措施，避免潛在問題的發生。