面向高压设备数字孪生的虚拟传感器设计与应用技术

针对高压设备数字孪生的模型构建、信息交互、动态仿真等需求,对虚拟传感器的设计与应用技术进行了分析,虚拟传感器是具有传感器行为的计算机仿真系统,能够基于功能、结构和服务要求对复杂数字孪生系统进行解耦,降低工程应用的复杂性。文中提出虚拟传感器在高压设备数字孪生工程应用上的设计要求,给出了观测虚拟传感器、参量计算虚拟传感器和预测告警传感器的设计方法及其应用方式。研究结果表明：虚拟传感器具备组件化、服务化、易重构、可进化等优点,可作为数字孪生单元级功能组件的设计手段,解决目前工程应用中数据获取和融合困难、仿真预测算法耦合复杂等问题,支撑设备状态全面感知、趋势精准预测、风险提前预警和设备全寿命精益管理等应用。     

引入实拍全景的虚拟现实系统

将实拍全景技术引入传统虚拟现实系统,得到一种虚拟建模与实拍全景相融合的新型虚拟现实系统构建方法。分析了虚拟建模的流程和特点,给出了实拍全景的原理和方法,并通过构建磨煤机车间虚拟现实系统进行应用验证。验证结果表明,这一新型虚拟现实系统可以有效地结合实拍全景画质真实和虚拟建模互动交互的优点,能够广泛应用于各类系统或产品的结构展示、培训教学与维修维护等。通过引入实拍全景技术,拓宽了原有虚拟现实系统的应用范围。     

基于虚拟现实的电力设备监控系统设计与实现

针对视频监控电力设备存在的设备定位时间长、监控效果不理想问题,设计一种基于虚拟现实的电力设备监控系统。采用虚拟现实技术构建与变电站真实场景相同的虚拟现实场景,在虚拟现实场景中确定需要监控的区域和监控效果最好的监控摄像头,计算监控摄像头的旋转角度,并根据计算结果旋转真实场景的中的最优监控摄像头,从而及时、准确地观察电力设备运行状态。在国网山东省电力公司搭建该系统,运行结果表明系统能够及时、准确地观察电力设备运行状态。     

虚拟现实技术在电网领域的应用研究

正虚拟现实技术作为时下最火热的前沿科技之一,能够构建出逼真的多维感知立体虚拟场景,为用户提供更直观、有效的信息交互方式。研究论述了虚拟现实技术在电力工程规划设计、电网生产运维检修及电力培训中的应用,最后提出了虚拟现技术在电网研究应用的展望和建议。虚拟现实技术作为一项突破性的现代技术,是时下最火热的前沿科技之一,可以通过计算机及其配套虚拟现实设备创建极具真实感,并可直接体验且安全可控的多维立体虚拟环境。     

数字孪生虚拟电厂系统框架设计及其实践展望EI北大核心CSCD

随着国家“双碳”及“构建以新能源为主体的新型电力系统”等目标的提出,清洁化、数字化越来越成为电力系统面临的迫切需求。虚拟电厂基于先进的控制、计量、通信等技术聚合需求侧海量多元分布式资源,可以通过多样化的调节手段为电力系统提供必要的灵活性支撑,并同时助力可再生能源消纳。而数字孪生技术利用大数据、云计算、人工智能等数字技术对分布式资源物理实体的特征、行为、过程和性能等进行虚拟建模,是实现虚拟电厂运行优化的理想途径。该文展望虚拟电厂未来技术发展方向,基于数字孪生的概念、架构和特征,提出数字孪生虚拟电厂系统,深入阐述数字孪生虚拟电厂的内涵,构建基于物理实体、数字孪生体、孪生数据、连接以及智能应用等的数字孪生虚拟电厂总体架构,分析相关关键技术,并对其未来应用实践进行总结与展望。     

沉浸式变电站设备监控培训仿真系统关键技术研究

在已建三维变电站监控培训系统基础上,基于沉浸式虚拟现实技术设计了基于VR技术的变电站设备监控仿真系统,重点介绍了所采用的三维场景引擎转换技术和设备监控案例流程仿真技术。实践证明,该系统通过沉浸式视觉体验和自然操作交互方式实现了高效的变电站设备监控仿真,使学员在逼真的虚拟培训环境中深刻体验变电站现场操作流程,提高培训效果。     

基于数字孪生的泛在电力物联网模型研究

随着泛在电力物联网系统装备的集成化和智能化程度不断提高,其在数据服务、运行监控、安全防护等全寿命周期管理中的成本越来越高,同时,电网发生故障、运行效率降低以及功能失效的概率则会随其规模的发展逐渐增加。针对这一问题,构建了数字孪生模型优化泛在电力物联网系统故障诊断、预测和健康管理系统模型,并对数字孪生泛在电力物联网模型组成(包括物理对象、虚拟对象、泛在电力物联网孪生数据、服务系统)和运行机制等进行详细阐述,该模型对改善泛在电力物联网全寿命周期管理技术具有重要意义。     

基于数字孪生的全钒液流电池储能运维系统

数字孪生是推动电力装备领域数字化、智能化、信息化的关键技术之一,液流电池是一种新型绿色的电化学储能电池。基于数字孪生思想,对全钒液流电池储能运维系统进行研究,提出构建多源异构数据统一融合模型的方法,对全钒液流电池储能运维系统进行建模,并建立实景物理世界和虚拟孪生世界的映射关系。应用基于数字孪生的全钒液流电池储能运维系统,能够监控、诊断、预测物理世界产品的可能状态,实现信息的高度融合。     

基于虚拟现实技术的新能源运维人才培训研究与应用

随着科学技术的快速发展,利用VR虚拟现实软硬件技术,构建智能虚拟实训系统,探索新型安全生产技术、技能培训模式得以应用.VR技术在电力培训方面取得了很好的应用效果,而且保持旺盛的发展势头.针对新能源运维人才,利用VR虚拟现实技术,用以提升新能源运维人才技能水平.     

基于VR技术的变电站设备监控仿真系统设计与实现

传统变电站设备监控工作存在交互欠缺和体验性弱的问题,本文基于沉浸式虚拟现实技术设计了一种基于VR技术的变电站设备监控仿真系统。介绍了系统的软硬件设计,以及关键技术的实现。实践证明,该系统通过沉浸式视觉体验和自然操作交互方式实现了高效的变电站设备监控仿真,使学员在逼真的虚拟培训环境中,深刻体验违反变电站现场操作流程的效果,提高了培训效果。     

数字孪生技术在输变电设备状态评估中的应用现状与发展展望

对输变电设备的运行状态进行评估是保证电力系统安全稳定运行的重要手段。传统输变电设备状态评估存在状态感知不全面、数据质量低、评估模型构建困难等瓶颈问题。数字孪生技术打通了实体—感知—建模—应用的全链路流程,基于新型传感技术实现对输变电设备状态的全面感知,根据输变电设备的运行特征实现传感装置评估、数据深度治理,依靠大数据分析、数据挖掘等构建输变电设备数字孪生体,实现输变电设备的状态差异化评价、故障精准诊断和状态准确预测。数字孪生技术与状态评估技术的深度融合将推动输变电设备的运维管理迈向智慧时代。为此对数字孪生技术在输变电设备状态评估中的应用进行了分析,阐述了包括状态感知、数据治理、模型构建和应用在内的数字孪生技术的具体应用,总结探讨了数字孪生技术在输变电设备状态评估中的应用现状,并对其未来的发展趋势进行了展望。     

基于北斗与数字孪生技术的智能电网运维平台研究

针对电力系统日益复杂的运维问题,本文将北斗精准时空技术与数字孪生系统理论相结合,提出构建智能电网运维平台的方法。该方法通过将北斗与物联网传感器相结合,形成可以进行状态预测、故障诊断、自愈等功能的数字孪生运维平台。本文首先分析了北斗数字电力孪生系统总体架构,然后从数字孪生体建模理论、基于北斗的数据采集智能终端、数字孪生平台的运行模式等方面展开讨论电力系统的数字孪生体构建方法,最后进行了应用试验分析。研究结果表明,本文提出的方法对提升智能电网的运维能力具有参考价值。     

网上智能虚拟购物中心及其关键实施策略

将虚拟现实技术与电子商务技术相结合构建了一个接近现实场景的智能虚拟购物中心,客户在该虚拟购物中心进行实时交互并得到智能导购服务.通过总结真实购物环境下人们购物过程中的规律,采用系统逼近式的推断、挖掘技术,由虚拟购物中心的智能代理(Agent)提供个性化服务、引导客户在虚拟购物环境中快速获得所需商品.     

列车驾驶模拟器客室监控视景仿真系统的实现

研究了一种基于虚拟现实技术的地铁列车客室监控视景仿真系统,并将其应用于地铁列车驾驶模拟器系统中。使用OpenGL Performer开发视景仿真系统,采用OpenGL开发人机交互操作界面。着重研究了系统功能结构、人际交互界面设计、人群行为与突发事件仿真等技术;使用了图形拾取算法和基于智能体的行为模拟,实现了具有真实感的客流仿真以及疏散仿真,最终给出了视景仿真结果。     

一种多模型融合的风电系统永磁同步发电机数字孪生建模方法

针对当前风电系统永磁同步发电机(PMSG)建模技术存在设备内部参数理想化和系统耦合单一化的不足，无法满足数字孪生技术对设备虚拟模型要求的问题，提出一种面向数字孪生的风电系统永磁同步发电机建模方法。首先，依据实体样机参数，构建2 MW PMSG本体及电磁模型。之后为实现系统对PMSG的控制，基于联合仿真技术利用数字孪生建模平台搭建风电系统PMSG控制电路，实现多系统耦合仿真建模；在此基础上，充分考虑电机传热散热特性等影响，对PMSG热模型进行了构建与计算，并针对温度场计算流程复杂，不具备实时性等问题，引入一种改进的粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)代理模型方法对热模型进行降阶处理并集成；最终完成了基于多模型融合的PMSG数字孪生虚拟模型建模，并采用实体风机运行数据进行验证与测试，结果表明该模型可以有效地反映PMSG真实运行特性。     

高压设备数字孪生体构建及状态分析技术研究

针对目前高压电力设备存在的设备感知可靠性差、评估准确性低的问题，提出高压设备数字孪生体系构建技术及基于数字孪生的高压设备状态评估方法。文中在数字孪生技术框架基础上提出了基于特征匹配的设备数字孪生几何体构建技术与基于语义匹配的数字孪生体数据嵌入方法，能够实现高压设备数字孪生体的快速构建。根据高压设备数字孪生体可融合多维度多时间尺度的数据的特点，提出了基于谱图的设备状态分析技术及设备风险评估矩阵构建技术方法，实现高压设备的故障诊断和风险评估。最后进行了数字孪生体构建及状态评估技术的验证，结果表明提出的方法能够快速构建高压设备的数字孪生体并能够很好地完成设备的状态分析评估，为设备智能运维提供支撑。     

电力计量检定数字化车间3D动态感知监控技术研究

针对电力计量检定数字化车间稳定性运行要求,本文设计并建立一种数字化车间3D动态感知监控系统。设计基于数据层、传输层、服务层、展示层的监控系统技术架构。为降低仿真监控系统计算复杂度,采用外观建模、行为建模、仿真程序设计、仿真场景搭建的逐级分层建模方法,并对3D场景进行模型优化、程序优化、综合优化。提出秒级生产数据同步与流式处理技术,分散数据处理压力,采用过程平滑处理与数据容错机制,确保3D监控系统与实际生产过程同步。本文设计的电力计量检定数字化车间3D动态感知监控系统在国网26个网省公司得到了推广应用,实现了数字化车间3D虚拟巡检与协同故障处理,系统运行效率显著提升。     

输电线路运检三维仿真培训系统的设计与开发探讨

在保证人员安全的前提下,为进一步提升培训效果,提出了一种应用于输电线路运行与检修的三维仿真培训系统。该系统基于虚拟现实技术开发,利用三维建模技术以及线路元件参数还原了输电线路的虚拟场景,采用可视化交互技术使培训人员与虚拟场景进行交互,使用Quest 3D搭建平台实现了培训系统的各功能模块。主要介绍系统的特征、功能以及系统开发与实现过程中的关键技术。该系统电力企业培训带来了一种有效的方式,弥补了传统培训的不足,提升了培训效果。     

风电机组虚拟仿真系统的设计与实现

研究并实现了基于虚拟现实技术的风电机组仿真系统,用户可利用该系统学习风电机组的结构、安装过程、巡检流程,并可在虚拟风电场中漫游。基于三维建模工具对风电机组主要零部件如叶片、齿轮传动系统、轮毂、变速箱体、电机、风电机组塔架等进行建模;利用虚拟现实技术实现了风电机组结构、功能和拆装过程的动态演示,对风电机组安装过程和运行过程进行了仿真,提出了通过风速计算风轮转速的方法;构建了虚拟巡检人员模型和动作库,通过巡检线路关键点控制虚拟人巡检风电机组的过程,通过动作融合技术把动作序列自然地连接在一起;构建了巡检信息数据库,在虚拟巡检中实时读取机组巡检信息数据库中的相关信息并显示到屏幕上,使用户实时得到巡检相关信息。该系统适用于风电机组检修和安装人员的培训学习。     

输电线路运检三维仿真培训系统的设计与开发探讨

在保证人员安全的前提下,为进一步提升培训效果,提出了一种应用于输电线路运行与检修的三维仿真培训系统.该系统基于虚拟现实技术开发,利用三维建模技术以及线路元件参数还原了输电线路的虚拟场景,采用可视化交互技术使培训人员与虚拟场景进行交互,使用Quest?3D搭建平台实现了培训系统的各功能模块.主要介绍系统的特征、功能以及系统开发与实现过程中的关键技术.该系统电力企业培训带来了一种有效的方式,弥补了传统培训的不足,提升了培训效果.