数字孪生电网是啥？特征有哪些？关键技术介绍

1.数字孪生电网是啥

数字孪生电网是物理维度上的实体电网和信息维度上的虚拟电网同生共存、虚实交融的电网未来发展形态;是在数字空间创造一个与物理实体电网匹配对应的数字电网，通过全息模拟、动态监控、实时诊断、精准预测反映物理实体电网在现实环境中的状态，进而推动电网全要素数字化和虚拟化、全状态实时化和可视化、电网运行管理协同化和智能化，实现物理电网与数字电网协同交互、平行运转。

2.数字孪生电网的特征

(1)互操作性

数字孪生中的物理对象和数字空间能够双向映射、动态交互和实时连接，因此数字孪生具备以多样的数字模型映射物理实体的能力，具有能够在不同数字模型之间转换、合并和建立“表达”的等同性。

(2)可扩展性

数字孪生技术具备集成、添加和替换数字模型的能力，能够针对多尺度、多物理、多层级的模型内容进行扩展。

(3)实时性

数字孪生技术要求数字化，即以一种计算机可识别和处理的方式管理数据以对随时间轴变化的物理实体进行表征。表征的对象包括外观、状态、属性、内在机理，形成物理实体实时状态的数字虚体映射。

(4)保真性

数字孪生的保真性指描述数字虚体模型和物理实体的接近性。要求虚体和实体不仅要保持几何结构的高度仿真，在状态、相态和时态上也要仿真。值得一提的是在不同的数字孪生场景下，同一数字虚体的仿真程度可能不同。

(5)闭环性

数字孪生中的数字虚体，用于描述物理实体的可视化模型和内在机理，以便于对物理实体的状态数据进行监视、分析推理、优化工艺参数和运行参数，实现决策功能，即赋予数字虚体和物理实体一个大脑。因此数字孪生具有闭环性。

3.数字孪生电网的关键技术

(1)数字化标识技术

对设备进行全域全量数字化标识，开展规范的编码设计和建立规范的数字化标识体系是在数字空间中区分实体身份的基础，同时是实现数字电网与物理电网的一一映射的基础。目前电网公司大力推进增量存量设备实物“ID”赋码贴签，但尚未实现全域全量设备的数字化标识。

(2)智能化传感技术

智能化感知体系是数字孪生电网感知互联的入口和通道。电力设备数量多、自身参数复杂、静态参数与动态参数并存，但设备类型清晰、关联性强、易于分类管理。在全域布设传感装置，需要大量资金和人力投入，用于购置、安装、管理和维护传感装置。因此，针对已有设备，选择代表性设备布设微型化、物联化、高精度传感装置，融合低功耗通信技术，实现感传一体化，再基于建模技术构建同类型设备一体化模型，通过仿真验证及模型不断迭代后可达到全域布设传感装置的效果。

(3)设备物联管理技术

设备物联管理平台是提供设备连接和后续服务等能力的平台。设备层、电网层、业务层、运营管理层各类智能化传感设备接入电网存在语言不通、操作系统不同、通信协议不同等问题。因此，数字孪生电网下的设备物联管理技术需适应多语言、多操作系统不同终端设备的接入和数据通信需求，并保证通信安全性、实时性和稳定性，还需具备多种开发工具，可以接受任何安装有协议驱动程序的设备发送的数据。

(4)数据资源汇集技术

设备、子系统和电网数字孪生模型的构建和迭代优化需要依赖全域智能化传感设备采集数据的汇集。基于目前正在构建的数据中台可以实现各种来源、各种结构数据资源的汇集、管理和共享。通过元数据规范和统一转换格式，以及统一的数据服务接口，可打破异构数据和跨专业数据不能协同利用的壁垒，实现横向跨专业、纵向不同层级间的数据共享、分析挖掘和融通需求。

(5)数字孪生模型构建技术

数字孪生电网的核心是高精度、多耦合的数字孪生电网模型。数字孪生电网模型构建技术采取模型驱动建模和数据驱动建模相结合的方式。初始化建模综合采用实际感知测量、设备三维建模、数字建模等手段获取原始数据，通过数据融合处理，叠加系统建模及动态建模，生成数字孪生模型。建模策略以设备建模为基础，然后连接构成子系统数字孪生模型和整个电网数字孪生模型。

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