數(shù)字孿生及其在電力系統(tǒng)的應(yīng)用2021-5-18主要內(nèi)容基本概念研究現(xiàn)狀面臨挑戰(zhàn)數(shù)字孿生定義是物理實(shí)體全方位的數(shù)字化表示，包含著描述物理實(shí)體結(jié)構(gòu)和行為的模型。是物理實(shí)體的實(shí)時(shí)反映通過物理實(shí)體和數(shù)字孿生狀態(tài)的連續(xù)同步（連續(xù)數(shù)據(jù)流動(dòng)-環(huán)境交互）而實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生與物理實(shí)體的當(dāng)前以及歷史的數(shù)據(jù)交互中，不斷得到更新。數(shù)字孿生特點(diǎn)高保真考慮風(fēng)的干擾、齒輪的損耗、老化過程、運(yùn)行異常等的鐘擺軌跡特性Living模型整體性+長期性數(shù)字孿生：物理實(shí)體-數(shù)字孿生的實(shí)時(shí)交互利用仿真和物理實(shí)體的差距，調(diào)整仿真模型參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生和物理實(shí)體的同步，數(shù)字孿生又反作用于物理實(shí)體-物理實(shí)體數(shù)字孿生傳感否適應(yīng)性分析激勵(lì)數(shù)字孿生更新歷史數(shù)據(jù)+知識(shí)+模型大數(shù)據(jù)和人工智能+模型/數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模數(shù)字孿生不僅是物理實(shí)體的數(shù)字模型數(shù)字孿生-綜合性技術(shù)來自IRS是物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感技術(shù)、云計(jì)算、5G技術(shù)、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的集成。主要內(nèi)容基本概念研究現(xiàn)狀面臨挑戰(zhàn)2011年美國空軍實(shí)驗(yàn)室飛行器超高保真飛機(jī)數(shù)字孿生模型，考慮飛行條件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)變形和溫度變化，在虛擬模型中模擬對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)造成的局部損傷和組織變化，以保證飛機(jī)結(jié)構(gòu)的完整性并對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。2015年以來GE海上風(fēng)機(jī)運(yùn)維風(fēng)機(jī)數(shù)字孿生西門子電力系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)現(xiàn)狀和前景變電站、施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字孿生人員非法進(jìn)入?yún)^(qū)域錄像-警告人員違反規(guī)程錄像-警告設(shè)備異常錄像-警告電子圍欄、工作區(qū)管理人員和工作內(nèi)容管理設(shè)備管理數(shù)字孿生運(yùn)行環(huán)境-3D模型設(shè)備狀態(tài)-3D模型工作內(nèi)容展示人員-3D模型位置標(biāo)簽?zāi)Ｐ秃蛿?shù)據(jù)智能配電網(wǎng)-配電變壓器健康評(píng)估Ganghong

Zhang，Chao

Huo

（國網(wǎng)智芯）An

Architecture

Based

on

Digital

Twins

for

Smart

PowerDistribution

System動(dòng)態(tài)安全評(píng)估SCADA狀態(tài)估計(jì)傳統(tǒng)的DSA數(shù)據(jù)：狀態(tài)數(shù)據(jù)、圖片機(jī)理模型RTU數(shù)字孿生基于機(jī)器學(xué)習(xí)的DSA用數(shù)據(jù)分析-10秒完成基于模型的分析-20秒利用虛擬模型、運(yùn)行狀態(tài)、和運(yùn)行圖片，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，可快速給出分析結(jié)果來自CEP來自CEP支撐下一代的調(diào)控中心建設(shè)Christoph

Brosinsky,Dirk

Westermann

and

Rainer

Krebs.伊爾梅瑙工業(yè)大學(xué)和西門子.Recent

and

prospectivedevelopments

in

power

system

control

centers.

Adapting

the

digital

twin

technology

for

application

in

power

systemcontrol

centers.支撐下一代的調(diào)控中心建設(shè)-故障和攻擊識(shí)別 Christoph

Brosinsky,Dirk

Westermann

伊爾梅瑙工業(yè)大學(xué).Challenges

and

opportunities

for

phasor

data

basedevent

detection

in

transmission

control

centers

under

cyber

security

constraints光伏故障檢測(cè)和識(shí)別Palak

Jain，Jason

Poon，etc.

A

Digital

Twin

Approach

for

Fault

Diagnosis

in

Distributed

Photovoltaic

Systems.光伏故障檢測(cè)和識(shí)別大型可再生能源發(fā)電機(jī)組性能多域智能仿真Amir

Ebrahimi

（德國漢諾威萊布尼茲大學(xué)）

Challenges

of

developing

a

digital

twin

model

ofrenewable

energy

generators大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能多域智能仿真加裝500多個(gè)傳感器：振動(dòng)、溫度、磁通量、電流、電壓電容氣隙、位置、速度、氣流、氣壓等。配置安裝有三維磁通測(cè)量裝置的機(jī)器人電池儲(chǔ)能的數(shù)字孿生移動(dòng)式電池儲(chǔ)能應(yīng)用更廣泛，應(yīng)用場(chǎng)景多變需真實(shí)評(píng)價(jià)&預(yù)測(cè)其電荷狀況（SOC）和健康狀況（SOH）SOC傳統(tǒng)評(píng)估方法：開路電壓方法、庫侖計(jì)算—誤差較大SOH面臨更大挑戰(zhàn)—復(fù)雜因素影響下的非線性衰老特性電池儲(chǔ)能的數(shù)字孿生Weihan

Li,

Monika

Rentemeistera,b,

Julia

Badedae,

Digital

twin

for

battery

systems:

Cloud

batterymanagement

system

with

online

state-of-charge

and

state-of-health

estimation.

Achen

University.Journal

of

Energy

Storage,

2020.實(shí)時(shí)評(píng)估SOC利用H-Infinity進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估表示SOC和的非線性關(guān)系基于電路理論計(jì)算公式+自適應(yīng)擴(kuò)展H無限濾波方法（狀態(tài)估計(jì)）電池儲(chǔ)能的數(shù)字孿生Weihan

Li,

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Achen

University.Journal

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Storage,

2020.實(shí)時(shí)評(píng)估SOH

基于電路理論計(jì)算公式+粒子群算法（識(shí)別參數(shù)）參數(shù)由粒子群算法給予評(píng)估電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析中的負(fù)荷數(shù)字孿生負(fù)荷具有時(shí)變性、隨機(jī)性，在暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算中是一個(gè)綜合等值負(fù)荷負(fù)荷數(shù)字孿生負(fù)荷建模法：統(tǒng)計(jì)綜合法+測(cè)辨法邊緣智能負(fù)荷數(shù)字孿生機(jī)理+非機(jī)理模型機(jī)理+非機(jī)理模型主要內(nèi)容基本概念研究現(xiàn)狀面臨挑戰(zhàn)來自AEP電力實(shí)體如：TSO，DSO保護(hù)設(shè)置額定容量停電管理PMS設(shè)備監(jiān)測(cè)其他數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源電網(wǎng)數(shù)據(jù)孿生接口/適配器電網(wǎng)數(shù)字孿生數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)表計(jì)GIS資產(chǎn)管理繼電保護(hù)運(yùn)行規(guī)劃方式安排復(fù)雜