数字孪生技术在电网工程中的应用研究.pdf
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1、电子乐园2023.01028电子技术 Electronic Technology1 数字孪生概念和内涵数字孪生是在信息世界中建立一个与物理世界中实物相对应的可视化模型的技术,并且该模型可通过传感器实时更新其物理状态的信息。本文从电力系统的角度出发,认为数字孪生的内涵是利用数据对物理对象的状态和运行进行动态仿真建模的方法。构建完成的数字孪生模型可以与现实世界中的物理实物相对应,模拟真实物体在干扰和环境影响下的内部过程、技术特性和行为。将数字孪生技术应用在电网中,建立可以更加精准地对电网物理实体全生命周期的状态、过程及变化进行建模、仿真、分析和预测的数字孪生模型,实现对电网 1:1 的映射和复制。
2、2 数字孪生技术优势2.1 互动性数字虚拟电网与物理实体电网之间的实时互动,DT 技术的主要目标是通过在数字虚拟世界构建物理实体电网的孪生体,并在数字虚拟电网中利用边缘计算技术对物理实体电网的运行状态进行演变推导、预测和优化,并将优化结果反馈给物理实体电网,指导其执行正确的决策,而不断从物理实体电网采集和实时更新运行状态信息,并将数据和信息实时反馈给 DT 虚拟电网,对其进行迭代更新和修正的过程,这样便可实现电网的虚实融合和协同。2.2 集成管理在智能电网的运行过程中,电力数据信息来源十分广泛,数据量增长较大,信息更新速度较快,例如环境湿度、温度、设备运行状态、参数等。为保障数据管理的有效性、
3、高效性,避免不同系统之间出现数据信息壁垒,影响智能电网的正常运行,需要对数据信息进行集成管理。一方面,应结合供电站的实际运行情况,合理布设传感器,在保障数据信息收集的准确性以及可靠性的基础上,合理进行数据信息的利用,提高数据分析和处理能效;另一方面,通过数据集成管理技术,有效打破系统间的数据壁垒,提升电力数据信息的分析功能,提高智能电网的运行质量、效率以及可靠性。2.3 虚实迭代.利用物联感知技术和网络动态跟踪物理实体电网中的重要因素、趋势和问题,不断实时修正虚拟数字电网模型,使其与物理实体电网始终保持一致,此时,利用仿真手段来模拟物理实体电网中所有可能发生的风险进行分析和预测,并对其做出反馈
4、和决策来解决该风险,并虚拟电网中的优化决策结果反馈给物理实体电网,以此来指导和规避物理实体电网中的风险,经过不断虚实迭代和更新,能够不断优化物理实体电网和虚拟数字电网。2.4 分析计算数据分析技术是智能电网运行过程中的关键技术,也是大数据运用的核心技术。在智能电网运行过程中,所产生的数据信息种类较多,来源广泛,而且数据量庞大,这就会导致数据价值密度不足。为深挖数据价值,强化提升电力数据信息的参考作用,需要应用机器学习、神经网络等数据分析数字孪生技术在电网工程中的应用研究文/魏 灿摘 要:一般来说,智能电网又称为电网智能化,指的是依托通信网络,通过传感技术、信息控制技术等的有效应用,使电网运行稳
5、定安全,进一步满足用户需求的发展方向。在智能电网背景下,电力营销信息化是完善电力企业发展,提升供电效能的重要手段。相关企业应强化重视程度,保障信息化建设水平进一步提升。关键词:数字孪生技术;电网工程;应用2023.01电子乐园029Electronic Technology 电子技术技术,根据使用者的实际需求,对结构化以及非结构化数据进行分析、聚类,从中提取出有价值的信息,以此为后续电网的运行管理、生产决策以及营销等工作的开展提供可靠支持,为用户提供优质的电网服务,同时提升电网运行决策的合理性,推动企业稳定、持续发展。常用的数据分析技术包括文件属性分析技术、文件数字分析技术、日志分析技术、数据
6、解密技术以及密码破译技术等。3 智能电网配电自动化建设的发展过程智能电网配电自动化发展历程包括三个时期。电网配电系统发展的初期,智能电网概念在这一时期刚刚被提出。为此,如何实现电网配电系统自动化还是个探索阶段,且当时的自动化建设是为了配电系统中开关设备做协助的,并不是主要的组成部分。自动化发挥的作用非常局限,一般是在进行电网维护时辅助开关设备进行故障电网与正常电网之间的分隔。由于该时期我国计算机网络技术发展还处于探索阶段,为此,自动化技术应用于配电系统上比较少见,这就阻碍了配电自动化建设进程。智能电网配电自动化的中期,该时期配电系统的通信网络开始兴起,通信网络逐渐应用于配电系统自动化中,处于自
7、动化与非自动化的切换时期,且此时的配电系统稳定性高于配电系统自动化的初期,且系统大部分设备实现了自动化控制功能。智能电网配电自动化的后期,随着社会经济的快速发展以及计算机网络的迅猛发展,配电系统自动化发展进程得到极大程度提升。此时的配电系统自动化可以称得上是比较完善且稳定的自动化系统设备,电力配电运行的状态可以通过自动化系统进行自动化控制以及维护,极大减少人们的工作量以及降低故障率。配电系统自动化的发展历程是随着我国技术的变革而发展的,配电系统自动化多样功能的实现得益于先进通信网络的发展。我国智能电网新型配电系统自动化进程已经进入后期,更多的自动化功能升级空间还有待提升。4 数字孪生技术在电网
8、工程中的应用4.1 智能运维作业建立基于电网工程的数字孪生平台,可以极大地满足提升电网在日常运维、巡视的工作效率的需求。智能巡检根据设置的巡检任务点,以漫游的形式在站内三维模型中巡视,但同时系统自动推送每个巡视点的现实感知信息,包括摄像头或巡检机器人获得的实时视频跟踪、红外热成像信息、外观分析;在线监测设备的实时数据、异常设备信息等。检修模拟由于孪生三维模型在建模过程中可以精确到部件级。因此基于正向的数据获取,可以实现三维模型状态与实时运行状态的映射,即根据获取例如刀闸开关等设备的实时位置状态更新三维模型状态。并且,基于前期的精细化建模,可进一步对设备的检修过程步骤进行模拟展示,做到对检修工作
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