变电站数字孪生系统的设计与应用

"十四五"期间,雄安新区电网设备规模将快速增长,传统运检模式下需要配置大量运检人员,设备信息获取难以做到及时全面.提出建设变电站数字孪生系统,利用实时感知数据和设备三维数字模型,在虚拟空间构建现实变电站的映射体,实现变电站远程巡检、在线诊断和全寿命周期管理.该系统已在220 kV剧村变电站投入应用,验证了系统的有效性和...     

火电机组汽轮机系统数字孪生模型研究

以数字孪生为理论指导建立数据驱动孪生模型,通过对机组历史运行数据的分析,利用深度学习中的深度森林算法,合理确定模型的输入输出参数,并采用改进的蝙蝠算法进行超参数优化,构建高精度的数据驱动模型。选取各模型的输出参数,利用相似度函数法预测输出数组与实际输出数组之间的欧几里得距离,实现对故障的准确检测。最后利用数字孪生模型对物理实体进行状态监测和故障检测试验,结果表明借助建立的数字孪生模型和故障检测体系,能准确检测汽轮机系统中加热器管路泄漏和进出水室短路故障,证明了该方法的有效性。     

基于特高压直流输电工程数字孪生应用探索

为了提高特高压直流输电工程换流站主设备的安全稳定运行,降低主设备故障的不可预见性,减少对大电网的扰动现象,数字孪生技术将很好地解决这一难题。介绍了国内电网的发展现状和数字技术在电网领域的应用前景,深入分析了数字孪生技术在换流站数字化建设的应用性。     

基于数字孪生的数字电力设备思考与展望

数字电力设备是数字电网的组成部分,目前对于数字电力设备的基本组成、质量特性、试验验证等问题缺少相关研究。根据质量管理体系理论结合电力设备的发展历程揭示了电力设备质量特性的发展规律。通过梳理电力设备数字化、网络化和智能化技术现状结合电力设备质量特性的发展规律,提出了数字电力设备的基本组成、质量特性、数字孪生模型、数字数据模型及试验验证方法。根据提出的数字电力设备基本理念,明确了数字电力设备的发展路径。     

风电并网系统数字孪生及故障态势辨识

随着新能源渗透率迅速增长,风电并网系统规模逐渐增大。本文借助数字孪生(DT)技术与深度学习技术实现了风电并网系统的态势精准辨识。本文基于电磁暂态程序(EMTP)所提方法构建以双馈风力发电机(DFIG)构成的风电并网系统虚拟镜像模型,基于C++多线程并行计算策略进行风电并网系统的超实时镜像计算(MC);并提出一种面向风电场态势辨识的注意力机制(AM)算法框架。至此,构建了基于机理驱动与数据驱动融合的风电并网系统数字孪生(DT-WPGIS)。为评价数字孪生智能体的辨识性能,本文相应地提出了辨识时延常数(RDC)指标。最后,通过4个算例验证了上述方法在风电并网系统中应用的有效性与可行性。实验结果表明：该方法将传统的离线仿真加速到了超实时高精度仿真,将传统的事后故障分析提速到了微秒级的态势精准辨识,为风电并网系统向数字化与智能化的升级提供了思路。     

三相逆变器数字孪生系统的参数辨识研究

电力电子变换器的参数辨识能提升系统控制和运行效果,然而传统的参数辨识方法难以同时辨识多组参数且辨识结果精度较低。针对此问题,提出了基于数字孪生的三相逆变器参数辨识方法。首先,构造出数字孪生三相逆变器,包括利用Runge-kutta库塔方法建立三相逆变器主电路的数学模型和控制器离散模型。然后,利用自适应粒子群优化算法更新并优化数字孪生逆变器的电路参数,直至数字孪生逆变器和物理逆变器相应的电路参数相同。最后,通过仿真和实验验证了所提参数辨识方法的有效性。结果表明,该方法在稳态与动态条件下均能快速地辨识出物理逆变器的电感、寄生电阻和开关管内阻参数,辨识结果的相对误差在2%以内。     

变电站数字孪生技术研究与应用

分析了数字孪生及其在电力行业中发展和应用情况,变电站数字化应用存在分散化现状。提出了变电站数字孪生技术感知、传输、平台和应用的系统架构,研究了三维建模、数据映射、可视化和应用场景四个方面关键技术,并进行了典型应用分析。对于变电站数字孪生技术的发展,给出模型接口、数据获取、应用拓展和规范标准等方面发展建议,促进变电站数据孪生技术的发展和应用。     

数字孪生在卫星星座系统中的应用探索

数字孪生是针对复杂产品多物理、多尺度、多领域集成的高保真度仿真,能够对物理世界进行忠实映射及交互融合。随着大数据、工业互联网以及数字化设计技术的融合与发展,数字孪生在复杂产品与系统中的应用潜力得到越来越多的关注。针对卫星星座系统规模庞大且技术多样,设计难度大等问题,探索数字孪生在卫星星座系统设计中的应用。首先对数字孪生的概念、应用及技术发展进行了总结分析,基于数字孪生理论,提出了基于数字孪生的卫星星座系统应用框架;然后分析了应用实施过程中的需突破的关键技术与问题;最后基于统一标准,展示了卫星星座系统数字孪生模型的多领域集成建模,为未来数字孪生在卫星星座系统中的进一步落地应用提供理论与方法参考。     

能源互联网数字孪生系统框架设计及应用展望

能源革命和数字革命共同推动我国智能电网向能源互联网转型升级。能源互联网具备多能流相互耦合、信息物理融合等复杂特性,传统基于机理物理模型的方法难以满足其监测分析及优化运行的要求。数字孪生技术利用传感器、物联网、虚拟现实、人工智能等数字技术对真实世界中物理实体和智能实体对象的特征、行为、形成过程和性能等进行描述和建模,是实现能源互联网实时感知、运行优化及自主进化的理想途径之一。该文主要从数字孪生及能源互联网两方面总结技术研究现状,提出了能源互联网数字孪生系统的总体框架及技术路线,分析了典型应用在具体实施过程中需突破的关键问题及技术,并进行了总结与展望。     

智慧城市综合能源系统数字孪生技术及应用

传统城市向智慧城市的转型发展对能源系统提出了新的要求,建设数字化、互动化的综合能源系统是重要的应对思路之一。在先进信息技术的驱动下,综合能源系统的数字化与信息化水平不断提升,但如何充分发挥其技术价值仍需要探索。该文围绕综合能源系统的数字孪生技术,对其在智慧城市发展中的需求、价值与意义进行了分析,对其基本技术框架和技术挑战进行了探讨,对相关的关键技术问题进行了阐述,并围绕综合能源系统数字孪生在系统规划、运行、控制以及与城市多领域协同交互等方面的应用进行了展望,希望能够为综合能源系统数字孪生技术的未来发展与应用提供一些思考和借鉴。     

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。     

精密工程中的机电一体化

本文通过对精密工程机电一体化有一定代表意义的磁盘存贮系统、超精密机械加工和光盘制造业的具体分析，阐明在精密工程中遇到的一些特殊技术问题以及如何通过先进的机电一体化手段来加以解决的实用方案。指出精密工程的进一步发展将对机电一体化技术提出更新的挑战。     

可视化数字孪生运维平台解决方案

提出了一种基于可视化数字孪生技术的运维平台解决方案,通过数字孪生技术建立虚拟工厂的数字孪生模型,实时采集工厂的生产运行数据并将其与数字孪生模型进行同步和映射,通过可视化方式展示工厂各生产环节运行状态和预警信息,提高工厂的生产运行效率和安全性。     

继电保护数字孪生技术应用展望

数字孪生作为“工业4.0”背景下的新兴研究热点，为应对新型电力系统给继电保护带来的挑战提供了关键技术支撑。为此剖析了数字孪生的内涵，并结合继电保护领域的实际应用需求，定义了继电保护数字孪生相关术语，归纳了继电保护数字孪生的期望特征。在此基础上，提出一种继电保护数字孪生系统的典型架构，并针对现有继电保护数字孪生研究在数据实时交互能力、保护逻辑透明性和接口标准化等方面的不足，指出其构建的关键技术。最后挖掘了继电保护数字孪生的潜在应用价值，预期能为后续数字孪生技术在继电保护领域的进一步研究和应用提供一定的参考。     

实景建模技术在电网数字孪生系统中的应用分析

三维模型是电网本体映射到数字孪生系统的基础,能否实现发输变配用电设备、配电楼的高保真建模和全息映射事关电网数字孪生系统的建设好坏。相较传统建模方法在模型精度和数据交互上的不足,实景建模技术为电网数字孪生系统的设备3D模型构建和成果展示提供一种新的技术手段。介绍实景建模的技术原理和发展历程,对比突出实景建模与传统建模方法的先进性,并以某在建变电站为研究对象,阐述实景建模的应用流程,对建模效果进行展示分析,最后对实景建模技术的应用推广进行思考。     

基于数字孪生技术的营销设备精细化管理系统研究

随着电力行业不断探索高效、环保、降本、增效的可持续化发展道路,传统的业务模式已经难以满足当前 电网企业发展的需要,有效运用数据探索全新的业务形态和业务模式,有助于电网企业突破传统业务模式的限制.依 托数字孪生技术,加强数字孪生技术在电网营销设备管理的应用,可为现场工作提供更多场景化支撑服务.研究数字 孪生技术,完成电网营销现场模型的构建、数字孪生社区的电网数据传输以及营销设备精细化管理系统的总体设计, 最终实现电网企业营销现场设备的精细化、可视化、全局化管理,为提升电网设备管理,推进营销专业的数字化、智 能化转型奠定了坚实基础.     

数字孪生技术在区域多能源系统中的应用展望

区域多能源系统是一种综合了多种能源的新形态,可以采用多能互补、能源梯级利用等方式,最大限度地提升能源利用效率和消纳可再生能源。而且随着云计算、大数据、物联网、人工智能等技术的发展,未来的能源系统不仅是能源的互联,更应是能源与信息耦合的系统。文中分析了目前区域多能源系统研究现状,总结区域多能源系统在规划、运行及仿真建模中存在的问题,提出将数字孪生技术引入到区域多能源系统研究中,并从区域多能源系统仿真建模、规划、运行、检修方面提出了数字孪生技术的应用展望,为今后构建区域多能源系统的数字孪生体的研究提供参考。     

电力装备行业数字孪生关键技术与应用展望

数字孪生技术是电力装备行业数字化转型的关键技术.为此分析了电力装备行业数字化转型的研究现状,并提出了电力装备数字孪生通用架构.结合行业的发展情况指出与仿真建模方面相关的四大关键技术:统一信息建模技术、多层级仿真建模技术、多物理场多参数反演技术及复杂多维信息合成与可视分析技术.根据产业链不同环节的特点描述了数字孪生技术在...     

配电网台区数字孪生技术的实现与应用研究

针对当前配电网台区运维管理存在不足的问题,提出了配电网台区数字孪生技术,简要描述数字孪生体系以及数字孪生技术架构,介绍配电网台区数字孪生的技术架构与实现配电网台区数字孪生的关键要素.基于配电网台区数字孪生的特点,从配电网台区状态评价、停电范围研判、可开放容量分析、过载风险预判等方面对配电网台区数字孪生技术的实现与应用场...