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电力创新
PowerInnovation
基于数字孪生的变电站设备预测性维护
方法分析
勾安东
（陕西同济土木建筑设计有限公司）
摘要：数字孪生技术在变电站设备预测性维护中的应用，构建了从技术架构到实施决策的完整体系，通过
建立变电站设备的虚拟映射，实现了物理实体与数字模型的双向交互，多源数据采集与融合机制为实时状
态监测与健康评估奠定基础，设备退化模型与剩余寿命预测技术，则为维护决策提供科学依据，智能故障
诊断预警系统结合维护决策优化算法形成了闭环维护管理体系。实践验证表明，该技术显著提高了异常检
测准确率与预警时效性，降低了设备非计划停运次数，延长了使用寿命并减少了维护成本，推动变电站设
备管理从经验驱动向数据驱动转变实现了运行维护的精准化与智能化。
关键词：数字孪生；变电站设备；预测性维护
电站作为电力系统的核心枢纽，其设备运现信息流动。建模仿真层作为核心环节，其融合几
变行状态直接影响电网安全与稳定性，传统何模型及物理模型与行为模型，精确刻画变电站设
的时间基预防性维护存在维护资源浪费与备的静态特性与动态行为，实现物理空间与信息空
故障预防不足等问题，而数字孪生技术为解决这一间的协同进化；数据处理层则依托边缘计算与云端
矛盾提供了新思路。数字孪生通过构建物理设备的分析技术，对实时采集的多维度数据进行清洗及融
高保真虚拟映射，实现物理世界与信息世界的实时合与分析，为设备状态评估与故障预警提供信息支
交互与同步演化，为变电站设备状态评估及故障预撑，并最终实现物理系统与虚拟系统的双向交互与
测与维护决策，提供了数据驱动的技术基础，数字闭环控制（如图1所示）。
孪生驱动的预测性维护方法将改变传统维护模式，
实现从被动响应向主动预防的转变具有重要的理论
价值与应用前景。
1数字孪生技术在变电站中的应用基础
1.1数字孪生技术的核心原理与架构
数字孪生技术作为物理实体与虚拟模型相互映
射的前沿技术范式，其核心原理在于构建物理设备
的全方位数字表征，并通过实时数据交互形成闭环
反馈机制，在架构层面上数字孪生系统由数据采集
层与建模仿真层，以及数据处理层与应用服务层构
成多级递进结构，各层级间通过标准化数据接口实图1数字孪生技术结构示意图
1.2变电站设备数字映射体系构建
收稿日期：2025-02-26。变电站设备数字映射体系构建立足于，将变压
200EPEM2025.5上
电力创新
PowerInnovation
器与断路器及隔离开关等关键设备的物理特性与运行xμΣ
式中：表示当前设备状态特征向量，与分
参数及状态指标，进行全方位数字化表征，通过部署别为正常状态特征均值向量与特征协方差矩阵，DM
x
高精度传感器网络采集设备温度与振动，以及声音与（）越大表示设备状态偏离正常状态越远可作为异
电气特性等多维数据，结合三维激光扫描与计算机视常检测的重要依据。健康评估方面上引入模糊数学
人力资源管理师持证人
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