数字孪生技术在电网工程中的应用研究

[目的]针对于大数据与互联网背景下的数字化转型,分析了数字孪生技术在电网工程中的应用现状。[方法]基于构建的映射实际工程的三维模型,通过融合设备本体以及生产数据,形成现实与虚拟空间的数据纽带,并建立匹配电网运维工作需求的智能化电网数字孪生运维平台。[结果]平台通过对各子系统数据的调用传输与集中处理,实现了站端数据的深度融合。通过全景信息展示功能,实现了电网数据的可视化展示。通过智能辅助监控,实现了全场景的设备监控与人员管制。通过智能运维作业功能,实现了虚拟空间对现实工程的反向干预指导。[结论]数字孪生技术在电网工程中的应用,实现了数字化转型中的电网可感、可看、可控,有效地提升了新型电力系统下的电网日常运维作业的工作效率与系统智能化集成度。     

基于物理能力的逻辑模型结构设计及孪生建模应用研究

逻辑模型是实现数据信息与物理融合的关键,当前多聚焦于概念,较少从数字化结构构建与三维物理模型关联搭建数字孪生建模应用场景上进行研究。文章针对变电站逻辑模型,通过对表达的物理能力描述不同,提出逻辑模型的总体框架、技术模型结构、元素组成、编码形式等结构性设计,并依托具体工程,开发逻辑模型的孪生建模应用场景,根据逻辑模型数字化平台通过数字化编码关联方法开展逻辑模型与三维物理模型融合关联,实现面向设计过程多元信息表达的孪生建模应用,为后续变电站中物理实体数据与虚拟模型双向数据连接提供基础。     

基于数字孪生的水闸工程安全运行管理系统设计与实现

基于数字孪生技术建立水闸安全运行智能管理系统,面向安全监测、安全评估、安全分析预警等应用场景,以工程精准管理、高效运维为目标,建设融合工程属性、安全监测、运维管理、水文气象等多源数据的数据底板,并耦合安全评估体系、安全分析模型等智能算法,评估分析了工程安全整体现状,模拟了变形、渗流等安全指标在不同业务场景下的变化过程,实现了监测报警、预测分析、预警管理、场景预演、预案响应等功能。典型水闸应用结果表明,该系统能降低运维成本、提升管理能力,为管理机构决策提供科学依据和技术支持。     

基于数字孪生技术的燃气运维管理

燃气安全一直是燃气运维中的重点,随着城市燃气的不断发展,管网里程不断增加,燃气的运维难度也愈发加大。本文重点阐述了数字孪生技术在智慧巡检中的应用,通过数字孪生技术,提高巡检质量及效率,保障用户用气的安全。     

数字孪生核电站建设思路及关键技术

核电站建设涉及设计、建造、运维等多个环节,兼具技术密集性与工艺复杂性。为了满足未来核电数字化的发展需求,在深入分析我国核电发展现状的基础上,提出了基于数字孪生技术的核电数字化建设思路与关键技术,并展望了数字孪生核电站在建设工程管理、设备状态评估和技术培训推广等领域的应用前景。这些研究结果有助于理解我国核电数字化的发展现状和未来趋势,为进一步推动核电数字化和智能化的发展提供了理论依据和实践参考。     

基于数字孪生技术的水轮机虚实交互系统设计

针对传统的离线仿真无法准确反映水轮机系统实际运行状态且滞后性较大问题,结合数字孪生理念及应用实践,以C++和高级着色语言GLSL作为服务开发语言,设计了基于数字孪生技术的水轮机虚实交互系统,通过物理实体与数字孪生体进行交互融合及相互映射,实现数字孪生体对物理实体和控制操作的实时反馈模拟,基于高度集成虚拟模型,进行水轮机运行状态优化和在线仿真分析,为运行操作人员提供智能优化指导,进一步扩展了数字孪生的应用领域。     

基于数字孪生的船用燃气轮机健康管理工业互联网平台

为了解决现阶段船用燃气轮机健康管理系统的数据准确率低、实效性差、各部件间数据和信息无法实现互联互通以及智能化故障诊断和预测程度低的问题,调研了现阶段数字孪生在健康管理领域的应用现状。基于成熟的五维数字孪生模型,阐述了物理实体、虚拟实体、数据孪生中心、健康管理功能系统的运行机制及交互机制。在此基础上,借鉴现有典型工业互联网平台的架构和功能,构建了基于数字孪生的船用燃气轮机健康管理工业互联网平台,通过与传统健康管理系统进行对比分析总结其优势。结果表明：该平台能够满足全生命周期健康管理过程中数据和模型信息的实时交互和动态更新,可打通健康管理系统中多个部件数字孪生模型闭环,并能为未来健康管理系统的发展和建设提供新的发展思路。     

基于数字孪生的智能水电厂建设初步研究

数字孪生技术可促进工业化与信息化深度融合,进一步提高智能水电厂的管理效率和管理水平。本文对基于数字孪生的智能水电厂的整体架构、数据底座、孪生平台及孪生应用四方面进行了初步研究,通过探索基于数字孪生技术的应用模式和功能,为数字孪生技术在智能水电厂建设中落地应用提供方法参考。     

矿井可视化远程协助指挥调度系统建设分析

为了更好地对煤矿生产运行进行远程协助指挥调度,通过应用数字孪生技术,建立实时动态的煤矿运行三维模型,实现数据实时共享与更新,实时分析数据并监控运行情况。重点分析了可视化调度系统建设目标和建设方案。     

分布式能源资源的通用数字孪生体构建与模拟方法

分布式能源资源的复杂、异构、海量、随机等特点为运行模拟带来了巨大挑战。文章基于数字孪生思想,系统地提出了DER的通用数字孪生体构建与模拟方法。首先基于功率分解思想提出了DER通用稳态模型和暂态模型;然后提出了基于通用模型的DER数字孪生体运行模拟方法。通过算例测试表明,所提方法的有效性,能够实现各类DER运行模拟和预测,为实际电网调度提供参考,有利于促进可再生能源消纳和系统优化运行等。     

基于数字孪生技术的风电机组建模研究

针对以往风电机组数字孪生建模受不同研究目的或单一软件的功能限制，难以建立风电机组整机模型的问题，提出一种新的风电机组孪生建模方法。该方法首先依托FAST风速性能模块，建立稳态风模型、随机湍流风模型以及风电场实时风速模型；接着采用空气动力学模块和结构动力学模块分别搭建风电机组叶片、塔架等关键部件的几何与动力学模型；最后在Simulink中搭建风电机组电气系统模型及控制策略，由此构建完整的风电机组孪生模型。将该孪生建模方法分别用于WindPACT 1.5 MW双馈风电机组与某风电场Fuhrl?nder 2.5 MW双馈风电机组并进行验证。结果表明：孪生模型在不同风速模型下，各重要生产参数相比设计标准及实际运行数据均具有较高的准确性。此外，通过对风电机组数字孪生系统实时仿真和现场不可测数据的孪生模拟，也进一步表明孪生模型具有可行性和有效性。     

数字孪生技术在特高压直流输电系统能效管理的潜在方法与挑战综述

随着特高压直流输电系统在全球能源领域的应用日益广泛,提高系统能效成为一个重要议题。数字孪生技术作为一种基于数据的虚拟与现实相结合的技术,为特高压直流输电系统能效管理提供了全新的解决方案。本文综述了数字孪生技术在特高压直流输电系统能效管理的应用现状、潜在方法及面临的挑战,提出了一系列应对措施和未来发展方向,以促进数字孪生技术在特高压直流输电系统能效管理中的广泛应用。     

BIM技术在智慧园区运维管理中的应用探讨

随着智慧园区的大力发展,园区内运维管理阶段需消耗大量人力物力财力的缺点也逐渐显现。BIM作为建筑信息管理模型,在运维阶段引入该技术可大大减少运维管理的消耗及成本。本文通过阅读相关文献总结了将BIM应用于智慧园区运维管理的五种新技术,分析其优劣并呈现了集成后的场景。最后提出该领域现存的问题,为BIM在智慧园区中的运维管理应用研究提供了方向。     

数字孪生智能抽水蓄能电站研究及其检修应用

鉴于数字孪生技术为推进抽水蓄能电站智能化发展、能源互联网建设提供了解决思路,提出了数字孪生智能抽水蓄能电站的体系和框架,明确了其作用与建设目标。同时,研究分析了其建设关键业务能力,阐述了典型应用。基于此,结合某抽水蓄能电站检修业务,分析了数字孪生抽水蓄能电站智能检修典型应用,为抽水蓄能电站的智能化建设奠定了理论基础,明确了发展方向。     

基于深度学习的汽水分离再热数字孪生系统故障诊断研究

针对汽水分离再热系统等复杂工业系统,为解决传统故障诊断模型准确率受限于故障样本稀缺和故障数据时间维度与变量维度耦合的问题,提出一种基于深度学习的故障诊断方法。首先,构建汽水分离再热数字孪生系统,用以建立故障诊断数据仓库,解决数据样本层面稀缺性的问题。其次,进一步构建基于深度残差网络的故障诊断模型,用以诊断汽水分离再热系统典型故障,包括流量不均、破口、传热恶化和阀门特性变化,从而解决数据变量层面时变、多维度的问题。结果表明：数字孪生系统能够实现汽水分离再热系统稳态、动态和故障工况的精确仿真,满足后续深度学习模型的数据需求;基于深度残差网络的故障诊断模型能够实现时变、多维工业数据的故障诊断;采用T分布随机邻域嵌入(TSNE)方法对模型可视化,可对不同故障类型的数据进行明显区分。     

虚拟现实技术在数字流域中的应用初探

论述了虚拟现实技术在数字流域中的应用．详细描述了三维模型的构建、数学方法实现水体的仿真和交互式可视化仿真系统的设计和实现。结果表明．交互式可视化仿真系统形象地虚拟了流域内的各种地形场景、水电站及其他重要水工设施．对于实现三维漫游、空间信息查询和洪水淹没分析具有重要的作用。     

基于数字孪生的多能源送端系统能量耦合协同优化控制

针对多能源送端系统中电、热、气传输时间尺度不同所导致的能量流一体化传输控制难度增加的问题,文章通过研究多能源送端系统各能量流传输特性,根据不同能量流传输时间尺度的差异,提出了一种基于数字孪生的多能源送端电网多时间尺度协同优化控制方法。首先,根据送端系统中各能量流不同传输时间尺度,建立不同能量流传输动态模型;其次,结合数字孪生模型架构,建立多能源送端系统数字孪生控制架构模型;再次,分析多能源系统能量流信息耦合特性,建立了基于数字孪生的多能源控制模型;最后,以我国东北某多能源送端系统进行仿真,结果表明,所提控制方法能够实现多能源系统中信息的快速感知、传输、控制,进而提高送端系统输出功率的稳定性。     

一种基于数字孪生的虚拟同步机与静止同步补偿器优化协调控制策略研究

当电网发生严重不平衡电压跌落时,虚拟同步机通常配置静止同步补偿器应对电压支撑不足、电流越限等问题。在实际应用中同步机和补偿器之间的协调控制严重依赖实时通信。因此,文章提出了一种基于数字孪生技术的虚拟同步机和静止同步补偿器的优化协调控制策略。首先,建立基于正负序电流控制结构,支撑新能源场站并网点的电压。其次,提出了改进的多目标协调控制策略,实现电压支撑、电流限制和有功功率输出等多个控制目标。再次,建立基于数字孪生的虚拟同步机与静止同步补偿器协调控制模型,应对现实中协调控制通信延时问题。最后,通过使用MATLAB仿真平台,验证了该方法的有效性。     

船用柴油机蓄压式电控喷油器计量特性数字孪生才型研究

为实时准确地观测电控喷油器的喷油量,实现喷油过程的闭环控制,针对某船用柴油机蓄压式电控喷油器结构特征,根据其燃油流动过程和蓄压腔压力变化规律,利用理论机理计算与神经网络修正相结合的方法,建立了电控喷油器计量特性数字孪生模型.通过建立快速原型样机进行在线试验验证,对比喷油器计量特性数字孪生模型观测值与平台实测值.试验结果...     

基于数字孪生技术的光伏发电功率预测方法研究

随着新能源技术的不断发展,光伏发电因具有绿色清洁、持续长久等优点得到了广泛应用,但同时其输出功率存在间歇性、随机性和突变性等特点,会对电网的稳定性带来负面影响,准确的功率预测对电网的稳定运行至关重要。近几年大数据及人工智能发展迅速,将数字孪生技术与功率预测相结合,可以得到高精度的预测结果。本文提出一种基于数字孪生的功率预测机制,建立数字孪生体实现光伏发电功率预测。该预测方法的推广应用为电网的稳定运行提供了可靠保证,有效提高了功率预测精度,具有很好的应用前景和现实的应用价值。