科技成果

为响应国家数字化转型，进一步构建新型电力系统，中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司积极探索数字化转型新思路、新技术，已验收的工程案例《面向数字孪生：基于GIS+GIM的输电线路信息化运维技术研究》荣获2022年第九届中国输电技术大会暨IEEE PES输配电技术委员会（中国）年会输电线路运检技术应用典型案例，标志我公司电网输电信息化转型迈出关键一步。

一、背景及问题

数字孪生技术是一种基于物理模型、环境模型、传感器信息及物联网技术于一体的虚实交融系统，是对数据综合管理应用并进行挖掘及分析的一种新兴技术，通过数字孪生提供的数据进行科学计算，可以揭示电网运行中的规律，有效地为电网全生命周期数字化服务。

随着激光点云及倾斜摄影等技术手段对电网运维的充分应用，使得大量基于相关领域的软硬件发展得到极大提升，给电网数字孪生的发展提供了条件。激光点云技术基于点云数据在描述空间位置相对关系的高精度特性，实现对输电线路通道内电网设备的精准测量；倾斜摄影技术通过多角度影片的重叠原理实现对输电线路走廊内地物环境的获取，两者结合精确还原输电走廊从局部到整体、从微观到宏观的全地物要素。

除激光及倾斜技术外，三维模型也是电网数字化的重要技术表达手段，传统电力模型内存占比大、管理存储不易、数据标准不统一等问题给电网数据库工作开展带来很大的困难，导致信息化平台“多烟囱”现象。为解决该问题，国家电网与南方电网分别于2019年和2020年制定GIM相关标准，并拟基于该数据格式逐步规范电网数据的模型建立。近年来，虽然GIM数据已作为数字化移交标准进行实践及应用，但实际运维生产中正向设计资料与实际运维情况不统一、数据台账缺乏等情况还是频繁存在，给正向GIM数据生产带来较大的挑战，亟待需要根据运维实际情况作出优化调整。

二、主要研究内容

（1）为建立完整的输电线路三维通道数据库，项目团队通过研究搭载激光雷达、倾斜摄影、高清数码相机设备联合巡检方式，整合地面多型移动测量、三维激光扫描设备，测试针对不同线路地形地貌特点的设备采集方案，完成了基于输电线路通道的激光点云、倾斜摄影及原始影像二三维数据底层数据采集。

（2）研究通过激光点云、倾斜摄影数据及无人机可见光图片对输电线路杆塔进行三维数据获取，基于输电线路杆塔的塔型特征、挂点位置等进行提取，获取输电线路的几何外形，空间位置等信息，并结合绝缘子金具等高清图片，逆向构建GIM三维数字化电网模型。

（3）基于公司信息化平台研发力量，构建基于GIS+GIM的输电线路走廊三维台账及信息化系统，通过与现有设计、运维管理平台相结合，提高输电线路走廊内树障排查、工况模拟、三维可视化培训、设计及运维分析、通道信息化展示及物联网监控等相关应用。

三、技术应用创新性

一是通过联合多平台激光雷达、倾斜摄影、地面移动摄影测量平台及GIM技术，实现对输电线路从采集、处理、分析到应用展示的一体化信息管理技术流程案例，实现输电线路在多地形、多区域数据采集、数据处理、快速逆向三维建模的技术流程，为进一步电网智慧孪生提供数据基础。

二是通过基于点云、图片的逆向GIM三维建模技术，解决无设计资料或设计资料不全情况下的输电线路三维建模可行性，为今后解决模型重复采集、重复建造等工作提供了技术解决思路。

四、社会经济效益

一是整合多型设备的联合巡检，降低外业采集开支50%，提高采集效率；

二是提高传统建模效率5-10倍，间接节约人工内业成本;

三是提供一种全流程、多地形、多数据结构、大范围数据采集及建模的生产技术流程，对未来数字化管理、电网运维等方面都有重大意义，相关经验技术可推广应用到输电线路特高压或低电压等级工作。

五、推广及应用前景

基于本项目研究提供的数据基础，完善输电线路通道专题地理信息（风、地质、地震、污秽、舞动、雷电、鸟害等），接入杆塔与线路在线监测物联网设备及监测参数、无人机巡检系统等，开发相应的输电线路智能运维辅助决策算法。其次，今后输电线路数字化工作可从规划入手，通过数字化移交，将项目规划、勘察设计、施工建设的信息按照数字化移交的技术标准，在满足基建档案及数字化移交的基础上，同时考虑项目后期运维的重点和需求，进行数字化验收和移交，实现数字化建设服务于电网项目全生命周期的全过程，届时可搭建真正意义上的数字孪生电网。