工业电气数字化是指通过集成数字传感、通信、分析和控制技术来改造工业电力系统。它包括在电气设备（变压器、电机、开关设备、电缆）上部署物联网传感器以收集实时运行数据；利用边缘计算平台在本地处理数据，实现低延迟控制和分析；利用基于云的工业物联网平台聚合来自多个站点的数据，进行集群级分析；利用数字孪生（物理电气系统的虚拟副本）实现仿真、优化和预测性维护；以及利用人工智能分析从海量传感器数据中提取可操作的洞察。工业电气数字化能够实现从基于时间的维护向基于状态和预测性维护的转变，从而减少计划外停机时间和维护成本。它还能够优化能源管理、监测电能质量，并将现场可再生能源发电和储能集成到工业能源系统中。
关于工业电气数字化的5个关键问题
1
在工业电气系统中，什么是数字孪生？
数字孪生是物理电气系统（例如变压器、电机驱动器、变电站或整个工业电网）的虚拟模型，它通过实时传感器数据不断更新，以反映物理资产的当前状态。数字孪生能够在不损坏物理设备的情况下模拟运行场景，优化运行参数，基于退化模型预测剩余使用寿命，并在虚拟环境中对操作人员进行培训。对于工业电气系统，数字孪生可用于优化变压器负载、预测电缆热极限、模拟保护协调以及模拟新增负载或发电对电能质量的影响。
2
物联网连接如何变革电气设备维护？
物联网连接能够实现对电气设备的持续状态监测，用实时数据流取代周期性的人工检查。传感器测量温度、振动、局部放电、油质和电气参数，并将数据传输到分析平台，以检测异常情况并预测故障。这使得基于状态的维护成为可能——仅在数据表明存在潜在问题时才进行干预——而非固定间隔的维护，后者可能过于频繁（浪费资源）或过于不频繁（错过正在发展的故障）。研究表明，物联网连接支持的预测性维护可将维护成本降低 25%–30%，并将计划外停机时间减少 50%–70%。
3
工业电气数字化面临哪些网络安全挑战？
工业电气数字化将以前孤立的运营技术 (OT) 系统连接到 IT 网络和互联网，从而引入了网络安全风险。主要挑战包括：保护未考虑网络安全设计的传统工业设备；管理由数千个物联网传感器和边缘设备造成的大型攻击面；防止 IT 网络横向入侵 OT 控制系统；确保关键控制功能在遭受网络攻击时仍然可用；并管理来自多个供应商的零部件供应链风险。IEC 62443 为工业网络安全提供了国际标准框架，而中国的关键信息基础设施保护条例对电力行业运营商提出了具体要求。
4
人工智能如何应用于工业电气能源管理？
人工智能在工业能源管理中的应用包括：
利用机器学习进行负荷预测，结合历史用电数据、天气信息和生产计划预测未来需求；
需求响应优化，自动调节可调负荷（如空调、电动汽车充电、生产流程）以降低峰值负荷和电费成本；
动态优化无功补偿，自动调整电容器组投切，减少无功电费；
能源浪费检测，识别异常用电模式以发现设备效率下降或故障；
可再生能源优化利用，提高厂区光伏自发自用比例。
5
工业电气数字化面临哪些网络安全挑战？
工业电气数字化正在重塑电力系统的监测、运维与优化方式，实现预测性维护、能源效率提升以及分布式能源资源的无缝接入。作为全球最大的用电行业，中国工业领域已成为电气数字化解决方案的重要市场。
上海国际电力展（EP Shanghai）汇聚了领先技术供应商的最新成果，包括工业物联网（IIoT）平台、数字孪生技术、边缘计算系统以及人工智能分析工具等前沿解决方案。
关键要点
工业电气数字化正在变革电力系统的监控、维护和优化方式，从而实现预测性维护、提高能源效率并实现分布式能源的无缝集成。中国工业是全球最大的电力消费市场，也是数字化解决方案的重要市场。上海EP国际电力展会将展示来自领先技术供应商的最新工业物联网平台、数字孪生、边缘计算系统和人工智能分析工具。
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