数字孪生技术在坚强智能电网中的应用探讨

介绍了数字孪生技术的概念、核心技术及其在坚强智能电网的应用方向,以输变电工程为对象,基于数字孪生技术的核心技术,对数字孪生技术在输变电工程设计、施工和运维等阶段的应用方向进行了研究,并对数字孪生技术的应用前景进行了展望.     

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。     

能源互联网中的数字孪生技术体系、应用与挑战

随着传统能源互联系统逐步向能源互联网升级转化,仅基于机理建模的方法难以描述其高维性、非线性以及多能耦合性等特征。数字孪生技术可将真实系统精准映射到虚拟空间,对实现能源互联网的特征描述、运行分析、监控优化以及智能决策具有重要意义。首先,从数字孪生技术的发展出发,对能源互联网中的数字孪生技术体系进行分析,提出了涵盖“多源数据采集-模型构建-平台支撑-智能交互”的分层技术体系框架,细化了数字孪生技术在能源互联网中的应用价值;其次,详细阐述了数字孪生技术在能源互联网中的典型应用以及需要突破的难点,并给出了其当前的发展瓶颈;最后,对数字孪生技术在能源互联网中的发展路线进行了总结与展望。     

数字孪生技术在电网运行中的典型应用与展望

随着电网建设规模的扩大和数字经济的推动,电网数字化和智能化越来越成为电力行业发展的迫切需求。数字孪生技术基于数字化标识、自动化感知、网络化连接、普惠化计算、智能化控制和平台化服务等信息技术体系,为推进电网安全稳定运行、建设能源互联网企业提供了新思路和途径。该文基于数字孪生的概念、基本架构和特征,提出了数字孪生电网的内涵,构建了数字孪生电网的框架,阐释了数字孪生电网的运行模式,分析了数字孪生电网的关键技术,并从设备层、电网层、业务层和运营管理层4个层面提出了数字孪生技术在电网企业可实现的典型应用,为数字孪生电网的建设提供了理论支撑,指明了发展方向和建设思路。     

基于数字孪生的电网安全监视与校核技术

分析省级以上电网运行新特点及当前调度运行技术面临的困难,介绍数字孪生技术概念、应用原理,总结安稳规定电子化平台实践过程和特点,结合实际需求和现有平台技术,提出将其用于电网调度智能监视与校核的若干方向、应用场景和技术路线.     

河北电科院:打造数字孪生电网全场景仿真验证平台

本刊讯 2月21日,河北电科院实现数字孪生电网全场景仿真验证平台软件基础设施完成首次测试运行.河北电科院认识到新型电力系统建设需要数字技术与能源技术深度融合、广泛应用,电网数字化转型与新型电力系统构建需要相互作用、相融并进.为此,电科院加强数字孪生电网应用技术研究工作,推动数字孪生电网全场景仿真验证平台建设.该平台目前...     

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。     

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。     

基于数字孪生的电机智能车间研究与应用探索

随着中国制造智能政策的实施,电机行业逐步开展智能制造项目,但在项目实施过程中存在落地难、建设周期长、智能化程度不高等问题。介绍了数字孪生在电机智能车间建设中的应用前景,探讨了电机智能车间虚拟建模、孪生数据采集与实时驱动、增强现实（AR）孪生交互等仿真技术,并结合电机嵌线车间智能化建设阐述数字孪生在电机智能制造推进过程中的应用方法、流程和范围等。结果表明：数字孪生能有效缩减车间的调试周期和生产成本,提高电机智能车间项目的可靠性和可验证性。     

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.     

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。     

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。     

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。     

基于数字孪生模型的输变电设备多源异构数据边缘侧智能采筛方法

输变电设备日复一日的运行和使用,会产生海量的数据,该数据呈现体量大、类型多样、来源广泛等多源异构的数据特点,而数字孪生技术在输变电设备的多源异构数据中的应用也越来越频繁。为此,对基于数字孪生模型的输变电设备多源异构数据的概念、特点、数据分析、数据预处理、数据融合等进行详细介绍,对数字孪生技术在多源异构数据上的应用进行阐述,相关现状的总结和叙述可为数字孪生模型的输变电设备多源异构数据边缘侧智能采筛提供一定的理论支撑。     

基于数字孪生技术的城市新型电力系统应用架构

针对现有的电力系统数字化水平与发展需求不匹配问题,构建了“智慧感知+数字孪生”为特征的城市新型电力系统架构,以电网数字化转型发展为主线,数字化规划、电网智能化规划等专项规划为基础,数字孪生电网顶层设计为参考,提升了电网的互动性、开放性、安全性,逐步实现电网业务的自动化、智能化、无人化。以数字技术应用推动工作模式、业务模式的变革与创新,能够更好地促进电网数字化转型。     

基于数字孪生驱动的智慧微电网多智能体协调优化控制策略

随着电力系统运行中负荷、气象、设备、电/气/热多能流等全景信息的日益增多,传统的电力系统建模仿真技术已很难适应未来智慧能源系统运行控制的需要,而结合机器学习、通信网络、高性能分析计算、物联网的数字孪生技术可以有效解决这一技术难题。首先,针对国内外不同领域对于数字孪生技术的基本定义和应用场景,讨论了面向智慧能源系统的数字孪生构建方式和未来发展思路,设计了考虑多通信协议交互的智慧微电网数字孪生和多智能体控制架构。考虑到物理空间、数字空间及耦合关系,对智慧微电网的全生命周期管理过程进行任务分解,构建调控资源智能体、调控过程智能体和调控服务智能体;然后,构建系统的数字和物理孪生体,利用传感器采集的分布式元件和周围环境的各项孪生数据,对数据库管理模块进行更新,进行组合功率预测和多目标优化决策;最后,构建基于Opal-RT半实物仿真平台的智慧微电网测试模型,利用用户数据报协议(user datagram protocol,UDP)通信协议实时感知试验数据,在微电网并网和孤岛2种工作场景下验证所提控制策略,结果表明:智慧微电网能够按照数字孪生优化后的试验方案在实际系统中执行,同时将执行情况与数字孪生系统实时交互,为全生命周期管理提供运行指导。     

基于Springcolud的智能电网平台的设计与实现

为解决智能电网中运行缓慢、电网运行滞后的问题，设计了智能电网平台系统，系统包括智能电网运行、探索数据挖掘平台和智能电网平台的应用三大模块。首先采用数据挖掘技术，实现了对智能电网平台数据的分析与处理；然后设计了智能电网的可视化平台，采用Intranet技术、多媒体技术和开发主流技术，构建了智能电网的可视化平台，实现了智能电网平台的可视化；最后利用数字地表模型和交互式遗传算法的改进算法，实现了智能电网的任务调度。试验表明，研究的智能电网平台在试验次数增加的同时完成任务的总时间波动最小，在20 s～25 s之间波动。     

智能电网技术在电力调度自动化中的发展研究

智能电网可以认识是通过利用数字技术提高电力系统的可靠性、安全性和效率,利用信息技术实现对电力系统运行、维护和规划方案的动态优化,对各类资源和服务进行整合重组。高效智能电网建设是我国现代化电网建设的发展愿景。本文首先对智能电网进行了概述,然后分析了智能电网的特征与智能电网技术在电力调度自动化应用优势,最后对智能电网的技术在电力调度自动化中的发展前景进行了探讨。     

电网数字孪生管理平台的设计及实现

针对雄安新区电网数字孪生目标,以国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司电力系统的数字孪生为背景,提出了一种基于电网的数字孪生管理平台设计方案。该方案采用层次化设计方式,从总体框架和技术框架2个方面提出了一种通用的数字孪生管理平台架构。该管理平台具备数据汇聚、数据管理、应用服务等功能,兼容包括雄安规范XDB和国网标准GIM模型在内的近10种数字孪生三维模型,实现不同种类数字孪生模型转换,建立了近70类1 921个数字孪生体,并借助Spark大数据处理平台和人工智能算法库,实现数字孪生的快速生成和应用场景的搭建,为雄安新区配电网数字化打下了扎实的基础。     

海南220 k V大英山数字孪生变电站设计与探讨

海南220 kV大英山数字孪生变电站为南方电网数字变电示范建设项目,在南方电网范围内探索了数字孪生技术在变电站中的应用。结合220 kV大英山数字孪生变电站,介绍了数字孪生变电站的基本概念、定义以及系统架构,简要介绍了220 kV大英山数字孪生变电站站端设计思路和数字孪生系统主要功能应用,并对相关问题进行了探讨。