数字孪生及其在电力系统的应用（2021）（27页）.pdf

1、 数字孪生及其在电力系统的应用 张东霞 2021-5-18 主要内容 基本概念 研究现状 面临挑战 感知感知 视觉、听觉视觉、听觉 认知认知 推理、记忆学推理、记忆学习、规划习、规划 行为控制行为控制 数字孪生定义 是物理实体全方位的数字化表示，包含着描述物理实体结构和行为的模型。是物理实体的实时反映 通过物理实体和数字孪生状态的连续同步（连续数据流动-环境交互）而实现 数字孪生与物理实体的当前以及历史的数据交互中，不断得到更新。数字孪生特点 高保真 考虑风的干扰、齿轮的损耗、老化过程、运行异常等的钟摆轨迹特性 Living 模型 整体性+长期性 数字孪生：物理实体-数字孪生的实时交互 利用仿

2、真和物理实体的差距，调整仿真模型参数，实现数字孪生和物理实体的同步，数字孪生又反作用于物理实体-物理实体 数字孪生 传感 否 适应性分析 激励 数字孪生更新 历史数据+知识+模型 大数据和人工智能+模型/数据驱动的建模 数字孪生不仅是物理实体的数字模型 数字孪生-综合性技术 认知认知 推理、记忆推理、记忆学习、规划学习、规划 行为控制行为控制 来自IRS 是物联网、智能传感技术、云计算、5G 技术、边缘计算、大数据、人工智能、虚拟现实/增强现实等技术的集成。主要内容 基本概念 研究现状 面临挑战 感知感知 视觉、听觉视觉、听觉 认知认知 推理、记忆学推理、记忆学习、规划习、规划 行为控制行为控

3、制 感知感知 视觉、听觉视觉、听觉 认知认知 推理、记忆学推理、记忆学习、规划习、规划 行为控制行为控制 2011年 美国空军 实验室 飞行器 超高保真飞机数字孪生模型，考虑飞行条件、飞机结构变形和温度变化，在虚拟模型中模拟对飞机结构造成的局部损伤和组织变化，以保证飞机结构的完整性并对飞机结构进行寿命预测。2015年以来 GE 海上风机运维 风机数字孪生 西门子 电力系统 运行、维护 现状和前景 远程监控 缺陷/故障早期发现 效率提升潜力挖掘 服务产业链构建 变电站、施工现场数字孪生 人员非法进入区域 录像-警告 人员违反规程 录像-警告 设备异常 录像-警告 电子围栏、工作区管理 人员和工作

4、内容管理 设备管理 数字孪生 运行环境-3D模型 设备状态-3D模型 工作内容展示 人员-3D模型 位置标签 模型和数据 远程监控 缺陷/故障早期发现 智能配电网-配电变压器健康评估 Ganghong Zhang，Chao Huo（国网智芯）An Architecture Based on Digital Twins for Smart Power Distribution System 动态安全评估 设备全生命周期使用过程价值延伸 光伏系统知识体系人员经验和知识沉淀 效率提升潜力挖掘 服务产业链构建 SCADA 状态估计 传统的DSA 数据：状态数据、图片 机理模型 RTU 数字孪生 基于机

5、器学习的DSA 来自CEP 用数据分析-10秒完成 基于模型的分析-20秒 利用虚拟模型、运行状态、和运行图片，应用神经网络算法，可快速给出分析结果 来自CEP 支撑下一代的调控中心建设 Christoph Brosinsky,Dirk Westermann and Rainer Krebs.伊尔梅瑙工业大学和西门子伊尔梅瑙工业大学和西门子.Recent and prospective developments in power system control centers.Adapting the digital twin technology for application in powe

6、r system control centers.支撑下一代的调控中心建设-故障和攻击识别 Christoph Brosinsky,Dirk Westermann 伊尔梅瑙工业大学伊尔梅瑙工业大学.Challenges and opportunities for phasor data based event detection in transmission control centers under cyber security constraints 光伏故障检测和识别 Palak Jain，Jason Poon，etc.A Digital Twi