安世亚太电力设备级数字孪生与AI虚拟传感解决方案

2025年04月10日 来源：安世亚太

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随着新能源大规模接入电网，电力设备运维可靠性面临新一轮的考验和挑战，为服务电力设备运维智能化、高效化和安全化转型的迫切需求，数字孪生核心价值在于通过虚实交互、数据驱动和动态仿真，逐步解决传统电力设备运维中漏检多、误报高、适应性差等瓶颈问题，并为能源转型提供技术支撑。

安世亚太旨在打造数字孪生体综合建模平台，基于多物理场仿真与AI训练的虚拟传感技术，实现仿真模型的轻量化现场部署与状态诊断，并支持孪生体中所包含的可视化模型、数据模型、仿真模型等各类模型的混合建模。

1.电力行业设备仿真面临的挑战

其一、电力行业设备仿真投入相对不足。在以航空航天为首的大型装备的设计运维中，在仿真设计与运维分析的投入呈现持续增加的态势，仿真技术逐步从产品设计专属工具走向虚拟验证与在线运维，但目前电力行业运维侧暂时没有达到仿真即生产力的阶段，对仿真工具的规模化投入和使用尚不充分，该局面很大程度上也源于数据缺乏贯通导致。

其二、设备数据、仿真技术与现场问题缺乏贯通。电网公司作为运维主体缺少设备实体设计数据，无法开展精细化机理仿真分析工作；设备厂家缺乏面向运维的全生命周期的数字化产品和服务配套，仿真厂家的仿真经验与数字孪生技术路线无法深入场景打磨。在电网公司过去两年的大力推动下，目前状态已有松动，未来或是电力行业设备级仿真发展的新阶段。

其三、对于仿真的价值认知不统一。仿真即数据，仿真在航空、航天、汽车等领域已经被大量用于极端场景的模拟验证。从第一性原理视角分析，电网公司最终要求设备运维中能准确把握运行态势、提前捕捉与预演设备故障趋势，仿真将成为主动运维中重要的数据补充来源。机理仿真与大模型的融合技术也是未来行业发展有待突破的关键技术。

2.技术路径探索

安世亚太具备跨专业工程仿真咨询与服务能力，全面涵盖结构、流体、高频电磁、低频电磁、多体动力学等电力设备涉及专业，并打造了面向电力行业的专业服务团队，旨在推进电力设备仿真与数字孪生工具的国产化替代，加速推进电力设备主动运维与仿真技术、AI技术的深度融合。

电力设备仿真数字孪生核心技术环节

● 融合建模：通过传感数据建模、仿真建模、故障建模和巡检规则建模等形成完整的孪生体模型；

● 多参量驱动：支持基于传感的多参量驱动与动态验证、支持物理场模型的AI训练与实时化仿真；

● 自动仿真：支持多学科协同集成，提供灵活得多学科协同环境的集成及运行；

● 虚拟传感：支持亿级网格仿真数据的分布式渲染与虚拟传感快速响应功能；

● 故障库化：电力设备失效与故障模式精细化仿真分析与库化；

● AI深度融合：探索大模型驱动仿真，构建仿真可信数据库，预演与反演设备故障模式，优化运维流程与规则。

3.安世亚太PERA SIM

全栈自主化工具链

安世亚太提供PERA SIM全栈自主化工具链，为仿真进入运维环节提供了数据安全保障。包含高级流体仿真软件PERA SIM Fluid、高级结构仿真软件PERA SIM Mechanical、高级电磁仿真软件PERA SIM LEmag、AI训练工具PERA Rom及数字孪生应用软件PERA Twin。目前已在高压直流输电换流阀、GIS高压开关设备、变压器等关键电力主设备中示范应用，并不断深化价值。

通用高级流体分析软件 PERA SIM Fluid

通用高级结构分析软件 PERA SIM Mechanical

通用高级低频电磁分析软件 PERA SIM LEmag

多物理场孪生模型开发软件 PERA Rom

PERA Twin数字孪生应用软件支持电网统一的数字化站环境，支持以微服务嵌入式部署，包含在线实时仿真与状态监测功能、离线多物理场状态预演与反演功能、虚拟传感部署与管理功能等，并逐步升级模型自适应AI训练演化、失效模式反演分析等功能。软件支持对孪生对象运行环境、运行资源、运行模式、运行参数等参数的集中配置，自动实现孪生体运行状态信息数据的采集、监视。建立实时的数据交互通道，将实际系统的电气量及传感数据输入到孪生模型中，同时将模型的输出实时反馈到实际系统中，以实现实时监控和动态推演告警。