基于数字孪生的柔性生产线状态感知

柔性生产线的数字孪生可以实现柔性生产过程运行状态的实时感知,并利用孪生数据优化生产.为此,提出了一种基于数字孪生的柔性生产线状态感知方法.首先建立了该方法的体系架构,并对系统实现中的3大关键技术,基于Unity 3D的数字孪生模型搭建、基于OPC UA的异构设备数据实时获取及基于孪生模型的状态感知分别进行了详细论述.最...     

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。     

碱性电解槽运行特性数字孪生模型构建及仿真

基于传感技术、物联网技术、仿真建模技术的数字孪生技术通过物理模型与数据驱动模型的融合,已成为一种实现物理实体的真实状态仿真比对与推演评估的先进且可行的新技术。碱性电解水制氢槽是电解水制氢系统中的关键设备,基于数字孪生技术构建碱性电解槽运行特性模型,实现其特性仿真与状态评估中的应用,对电解槽的信息化、数字化及对可再生能源发电制氢系统的整体优化具有重要意义。该文首先基于碱性电解槽相关试验及制氢机理,建立了碱性电解槽阻抗特性数字孪生模型;然后选择电解槽总电压、总电流及槽体温度等特性表征参数作为观测变量,融合数学驱动模型和电化学机理模型,构建碱性电解槽运行特性数字孪生体系统;最后基于Matlab/Simulink实现碱性电解槽数字孪生模型的仿真,主要包括温升特性仿真模型、功率调节仿真模型、产氢效率仿真模型和分离罐特性仿真模型。     

基于数字孪生的在运安控系统故障诊断方法

数字孪生技术旨在打破虚实界墙,通过虚-实信息链接实现物理实体与虚拟空间的有机融合,模拟出物理实体的实时状态。安全稳定控制系统（简称安控系统）作为保证电网安全稳定运行的第二道防线,一旦发生故障将会给电网的运行造成严重危害。为此,提出一种基于数字孪生的在运安控系统故障诊断方法。首先,通过分析安控系统的一般运行策略和可能存在的故障环节,提出安控系统的数字孪生体系;其次,建立基于海洋捕食者算法优化支持向量机的安控系统故障诊断模型;最后,利用安控系统的运行数据构建样本数据集,验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于参数自修正的配电网故障定位数字孪生技术研究

配电网参数受天气条件和负载条件等因素影响会发生变化。由于传感装置安装有限、数据延时传输等因素,无法实时获得配电网准确参数,进而给传统故障定位方法的精度带来影响。针对以上问题,通过建立配电网数字孪生模型,基于配电网数字孪生模型的参数自修正技术,提出了一种定位模型随参数变化动态校正的配电网故障定位方法。同时,搭建了基于数字孪生服务器和实时数字仿真系统(real time digital system, RTDS)的数字孪生平台,实现了配电网实时的物理模型和数字孪生模型的同步运行。在算例仿真中,利用该数字孪生平台,验证了基于数字孪生技术的配电网故障定法方法。结果表明,该方法可在各类系统运行条件下实时修正配电网参数,显著提高配电网故障定位的速度和精度。     

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。     

数字孪生技术在高压电缆领域的应用探索

高压电缆作为城市输电网络的大动脉，其安全稳定运行具有十分重要的工程意义和经济效益。随着电力物联网技术的持续发展，高压电缆的安全稳定运行将通过状态全息感知技术得到保障。文中在高压电缆领域中引入数字孪生技术对全息感知的海量数据进行有机融合与价值挖掘。文中基于数字孪生的技术内涵、技术体系以及模型要素，探索数字孪生技术在高压电缆领域的多种应用场景。文中阐明了数字孪生驱动的高压电缆设计制造技术架构以及数字孪生参与高压电缆运维的作用过程。此外，文中提出了基于现有条件实现高压电缆数字孪生的关键点。     

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。     

基于三维构型与电热传感的特高压换流变压器出线装置区域数字孪生模型研究

特高压换流变压器出线装置区域绝缘结构复杂且体积巨大,承受大电流、高电压长时间作用,对其开展现场运维试验将耗费较大代价。目前数字孪生技术日益完善,逐渐从汽车、航空等制造业引入电力行业。基于此,文中将数字孪生技术引入特高压换流变压器高端电力设备,考虑到换流变压器本体结构复杂且其出线装置及换流变套管区域为其重要典型附件,因此重点研究该区域数字孪生3D模型构建,依据其孪生模型进行现场运维模拟试验和大电流、高电压载荷下的功能性响应分析。出线装置区域数字孪生模型依据电热耦合物理场仿真模型构建,应用电热传感器实时监测其承受在线电压、电流波形,并实现了现场运行参数与数字孪生模型加载数据之间的交互联动。另一方面,实现了数字孪生模型中材质区域智能提取辨识,并可依据物理场环境变换材料参数性能,以适应不同运行环境的结构设计与性能考核。进一步,为分析换流变套管内部暂态温度与其短时载流能力和长时老化性能间关系,提出了高压套管长时内绝缘性能评估流程方法。文中聚焦于换流变压器出线区域的数字孪生模型3D构建,其研究方法可推广延拓至换流变本体绕组结构、油纸绝缘区域与有载开关等关键部件。文中研究结果可为换流变压器本体绝缘结...     

数字孪生在电力装备领域中的应用与实现方法

数字孪生(digitaltwin,DT)是推动电力装备领域数字化、智能化发展的关键技术之一,相关研究处于初期起步阶段,如何实现电力装备数字孪生成为亟需解决的问题。该文首先阐述了数字孪生的内涵及应用;从数字孪生框架与实现方法、其在装备全寿命周期的应用、主流厂商及其平台方面总结了装备领域数字孪生的研究与应用进展;其次分析了电力装备数字孪生实现所需的关键技术;最后以变压器为例给出了基于MicrosoftAzure和ANSYS Twin Builder的电力装备多物理场数字孪生实现方法,并指出实现电力装备数字孪生在数据采集、模型构建与求解、平台使用方面的挑战。该文建议下一步开发高性能传感装置并构建合理的传感网络提升数据采集的深度与广度;开展电力装备全尺度多物理场模型的构建与实时求解算法研究;开发面向电力装备性能分析的国产化数字孪生平台。     

输电线路选线三维GIS技术及工程应用

根据输电线路设计过程的需求特点,主要介绍了三维GIS(全球定位系统)技术在输电线路路径选择中的应用。利用数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、海量数据处理技术及3D GIS技术,构建输电线路三维选线平台,并在大新—南宁500 kV交流输电线路工程的设计过程中应用。GIS系统功能包括三维优化选线、设备管理及高级功能管理,是线路运维信息化技术的扩展及设计方式的创新。     

甘肃电网数字化信息平台的设计与实现

甘肃电网数字化信息平台是甘肃省电力公司生产和运营的重要支撑系统。它以三维GIS和海量数据存储处理等技术为基础。以高清影像、数字高程模型、基础地理信息等数据为核心,综合运用卫星遥感、虚拟仿真、信息系统集成等技术,整合甘肃电网相对分散的信息资源,为电网规划、安全生产、调度运行、基建管理等业务提供技术支撑。文章从甘肃电网数字化信息平台功能设计入手,详细介绍了平台建设的软硬件架构及数据集成设计等内容,并对以高精度的三维地理信息为基础,建立覆盖电力系统生产运营各个环节的信息平台建设的技术方向进行了展望。     

基于GIS的三维输电线路规划设计系统的研究

根据输电线路管理需求的特点,提出利用数字高层模型（DEM）、三维设备模型、海量数据处理技术、二维GIS 等多种业界领先技术,实现基于GIS 的三维输电线路规划设计系统的设计方案。通过合理的数据库设计,建立设计数据、规划数据、设备模型、设备属性一体化的数据模型。该系统的软件功能满足输电线路规划、设计、培训模拟等业务要求,同时完成设备、设施空间和属性信息的维护和查询。     

动态工况电池在线参数辨识及SOC估计研究

基于电池模型的荷电状态(SOC)估计方法,其估计精度主要取决于模型的精度。电池在动态工况下,输入电流变化激烈,传统的辨识方法因其收敛性差,导致模型精度降低。为了提高动态工况下电池模型精度,对传统带遗忘因子最小二乘法(FFRLS)进行改进,通过设置精度阈值,引入梯度矫正的方法,提出了改进带遗忘因子递推最小二乘法(IFFRLS)。利用改进算法进行在线参数辨识,建立二阶RC等效电路模型,与其他传统参数辨识建立的模型进行对比,验证IFFRLS对模型精度提高的有效性,模型平均误差为0.003 8 V。最后,将不同辨识方法所建立的模型与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法进行联合估计SOC并对比其误差,结果表明通过IFFRLS辨识出来的高精度模型可有效提高SOC的估计精度,DST工况下,误差在1.51%以内。     

基于云平台三维数字化输电线路路径规划方法

三维数字化设计是近年来输电线路设计研究中的热点方向,为解决三维数字化输电线路路径规划中的海量数据挖掘问题,研究了一种基于云平台的输电线路三维数字化设计路径规划方法.首先使用云平台和三维GIS技术,建立了复杂地理信息的数字化成本评估模型,并将其成本评估模型等效为加权栅格矩阵,再使用数据挖掘中的Q-learning方法进行...     

考虑风电极限场景的输电网鲁棒扩展规划

随着风电并网渗透率的快速增长,系统的随机性和波动性显著增强。针对大规模风电并网给输电网规划带来的影响,文中以线路投资成本与运行成本之和最小为优化目标,构建了考虑风电接入的输电网扩展规划模型,并引入辅助松弛变量将模型转化为线性混合整数规划问题。在此基础上,提出了风电极限场景的物理概念,并构建了基于风电极限场景的两阶段输电网鲁棒规划方法,第一阶段为在线路投资扩展约束下决策输电线路的投建状态,以保证第二阶段的运行调节变量可以适应风电的随机波动。针对鲁棒规划模型的特点,采用基于Benders分解的两阶段算法进行求解以获得最优鲁棒规划方案。最后,通过Garver 6系统与IEEE RTS 79系统进行算例分析,验证了所提模型的有效性与可行性。     

用电信息采集系统在四分线损统计分析中的应用

如何有效的降低线损是电力工作者的重点研究内容。用电信息采集系统是利用先进的数字通信网络对电能进行信息采集分析,建立用电信息采集系统,并以此为基础实现线损的四分管理。     

考虑负荷模糊性的短期电网规划算法

文章应用基于可信性理论的模糊潮流计算方法建立了输电网短期规划模型及其算法：首先根据当前电网负载水平评估结果采用灵敏度技术自动建立候选线路集;然后从候选线路集中选出线路形成不同的规划方案,建立输电网短期规划优化模型;最后用模糊潮流算法分析预想规划网架的运行性能,并通过遗传算法求解得到优化方案。算例分析证明了该模型与算法的有效性。文章的研究成果还可扩展应用于多重模糊因素共同作用下的电网规划。文章的模型与算法已在能量管理系统(energy management system,EMS)平台上实现,借助EMS系统提供的精确电网模型以及大量完整的电网运行数据,其规划结果的可信度得到了提高。     

基于J2EE架构的线损理论计算与诊断分析系统开发与应用

为加强电网线损精细化管理水平和提高电力企业经济效益,建立了高压直流输电系统电网元件电能损耗计算、线损诊断分析及降损潜力分析模型,研发了基于J2EE架构的线损理论计算与诊断分析系统。该系统通过与EMS系统、SCADA系统、生产管理系统、计量自动化系统、营销管理系统、配网自动化系统以及营配数据集中管理系统的开放性接口设计,不仅实现了线损数据的自动抽取和高效合成,还实现了线损理论在线计算和线损诊断分析及降损潜力分析功能。该系统安全性高,可移植性强,为电网线损理论计算及精细化管理、电网经济运行、电网规划与节能改造提供科学决策工具,具有广阔的应用前景。