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數字孿生智慧電網(wǎng)監測運維系統
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智慧輸電線(xiàn)路數字孿生監測運維系統
發(fā)布時(shí)間:2024-03-02瀏覽次數:168

隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )、5G、無(wú)人機巡線(xiàn)、可視化等新技術(shù)在輸電線(xiàn)路場(chǎng)景的引入,目前已經(jīng)極大地提高了輸電線(xiàn)路運維效率,并且也為輸電線(xiàn)路的智能化提供了基礎設施和數據基礎,但還未達到輸電線(xiàn)路運行狀態(tài)的全面感知與智能分析的要求,數字孿生技術(shù)的快速發(fā)展為解決這些問(wèn)題提供了新的思路。

輸電線(xiàn)路是電力系統的核心組成部分,為了提升輸電線(xiàn)路數字化、智能化水平,可用一種基于數字孿生技術(shù)的輸電線(xiàn)路架構,并將該架構應用于輸電全鏈路數字孿生建設的場(chǎng)景中,數字孿生技術(shù)與輸電線(xiàn)路的結合是數字化新基建與電力公司數字化轉型的必要探索,是挖掘輸電線(xiàn)路數據價(jià)值的必要手段,是輸電線(xiàn)路運檢智能化的必要支撐。

線(xiàn)路全景感知場(chǎng)景實(shí)現?;诘貓D,將輸電線(xiàn)路設施資源和重要城市景觀(guān),在一張圖中進(jìn)行宏觀(guān)展示,通過(guò)全景展示電網(wǎng)鏈路關(guān)系,并依托攝像頭和傳感裝置展示線(xiàn)路、設施、現場(chǎng)實(shí)時(shí)情況,實(shí)時(shí)掌握輸電線(xiàn)路運行情況、運行監測情況和影響線(xiàn)路設施的重要因素(溫度、風(fēng)速、外破等),結合大數據、云計算、圖像識別算法和缺陷識別等技術(shù)手段,實(shí)現輸電線(xiàn)路狀態(tài)監測、高風(fēng)險智能識別以及對線(xiàn)路狀態(tài)和全景感知。

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1.數字孿生系統架構

感知層:感知層主要包括物理實(shí)體中搭載先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各類(lèi)新型基礎設施。

數據層:數據層主要包括保證運算準確性的高精度的數據采集、保證交互實(shí)時(shí)性的高速率數據傳輸、保證存取可靠性的全生命周期數據管理。

運算層:運算層是數字孿生體的核心,其充分借助各項先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現對下層數據的利用,以及對上層功能的支撐。

功能層:功能層是數字變生體的直接價(jià)值體現,實(shí)現系統認知、系統分析、故障診斷、預測推演功能,從而起到輔助決策作用。系統認知,數字孿生體能夠真實(shí)描述及呈現物理實(shí)體的狀態(tài),它是實(shí)現數字孿生體其它高級和智能化功能的基礎。系統分析可實(shí)現數字孿生體的狀態(tài)監測功能,發(fā)揮對物理實(shí)體的早期預警作用。故障診斷,通過(guò)分析物理實(shí)體的運行狀態(tài),了解現象背后的原因。預測推演,是利用仿真技術(shù)來(lái)預見(jiàn)物理實(shí)體未來(lái)的狀態(tài)演變,從而指導當前的運行決策。

應用層:應用層是面向各類(lèi)場(chǎng)景的數字孿生體的最終價(jià)值體現,具體表現為不同行業(yè)的各種產(chǎn)品,能夠明顯推動(dòng)各行各業(yè)的數字化轉型。

2.數字孿生系統的典型特征

等價(jià)映射:數字孿生體是對物理實(shí)體的等價(jià)描述,是對物理實(shí)體進(jìn)行數字化而松建的模型數字孿生體的變化能夠真實(shí)反映現實(shí)世界中的物理實(shí)體的變化。數字孿生體能夠實(shí)現雙向映射、數據連接和狀態(tài)交互,起到“數化”、“保真”效果。

實(shí)時(shí)交互:基于實(shí)時(shí)傳感等多元數據的獲取,孿生體可全面、精準、動(dòng)態(tài)反映物理對象的狀態(tài)變化,包括外觀(guān)、性能、位置、異常等?!皩?shí)時(shí)”體現數字孿生體所處狀態(tài)是物理實(shí)體狀態(tài)的實(shí)時(shí)虛擬映射;“交互”體現數字孿生體與物理實(shí)體間存在數據及指令互動(dòng)。

共生演進(jìn):“共生”體現在數字孿生體與物理實(shí)體同步構建,在全生面周期中相互依存,孿生體隨著(zhù)孿生對象的生長(cháng)而不斷演變。共智體現在三個(gè)層面:孿生體與孿生對象間共享智慧(包括:數據、算法)、孿生體內部各種孿生模型間共享智慧、不同生命周期階段的孿生體間共享智慧。

預測優(yōu)化:根據物理實(shí)體的各項真實(shí)數據,通過(guò)數字孿生體進(jìn)行仿真,實(shí)現對物理實(shí)體未來(lái)狀態(tài)的預測,預先知曉未來(lái)狀態(tài)能夠輔助用戶(hù)做出更合理的決策。根據物理實(shí)體的實(shí)時(shí)運行狀態(tài),通過(guò)數字孿生體進(jìn)行監測,實(shí)現對系統不穩定狀態(tài)的預測,預先覺(jué)察即將可能發(fā)生的不穩定狀態(tài),使用戶(hù)更從容地處理該問(wèn)題。

建立數字孿生體的最終目的,是通過(guò)描述物理實(shí)體集合內在機理,分析規律、洞察趨勢,基于分析與仿真對物理世界形成優(yōu)化指令或策略,實(shí)現對物理實(shí)體決策優(yōu)化功能的閉壞。根據數字孿生的典型特征,可以得出數字孿生的體系架構。

3.智慧輸電線(xiàn)路數字孿生監測運維系統功能

(1)輸電線(xiàn)路實(shí)時(shí)監測

通過(guò)數字孿生技術(shù),可以將輸電線(xiàn)路的實(shí)時(shí)數據和運行狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋到數字模型中,并以直觀(guān)的圖形方式展示出來(lái)。用戶(hù)可以通過(guò)可視化界面實(shí)時(shí)了解輸電線(xiàn)路的電流、電壓、功率等參數的變化情況,以及各個(gè)設備的運行狀態(tài),及時(shí)發(fā)現異常情況并采取相應措施,保障電力系統的安全穩定運行。

(2)輸電線(xiàn)路性能分析和優(yōu)化

通過(guò)數字孿生技術(shù),可以將輸電線(xiàn)路的實(shí)時(shí)數據與歷史數據進(jìn)行對比和分析,并通過(guò)可視化界面展示出來(lái)。用戶(hù)可以通過(guò)可視化界面觀(guān)察到輸電線(xiàn)路的負載情況、功率損耗、損耗分布等信息,進(jìn)一步分析系統的運行狀況和潛在問(wèn)題,并根據分析結果做出相應的優(yōu)化措施,提高輸電線(xiàn)路的運行效率和經(jīng)濟性。

(3)輸電線(xiàn)路故障診斷

通過(guò)數字孿生技術(shù),可以將輸電線(xiàn)路的實(shí)時(shí)數據與故障模式進(jìn)行比對,并通過(guò)可視化界面展示出來(lái)。用戶(hù)可以通過(guò)可視化界面直觀(guān)地了解到輸電線(xiàn)路的故障位置、故障類(lèi)型以及故障原因,并根據診斷結果及時(shí)采取相應的修復措施,減少故障對電力系統的影響,提高系統的可靠性和可用性。

(4)輸電線(xiàn)路仿真與預測

通過(guò)數字孿生技術(shù),可以將輸電線(xiàn)路的實(shí)時(shí)數據輸入到數字模型中進(jìn)行仿真計算,并通過(guò)可視化界面展示出來(lái)。用戶(hù)可以通過(guò)可視化界面觀(guān)察到輸電線(xiàn)路在不同負載、不同運行條件下的電流、電壓、功率等參數的變化情況,預測系統的運行狀況,并根據預測結果采取相應的預防措施,避免潛在問(wèn)題的發(fā)生。

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