一、含義
數(shù)字孿生”是一種新興的信息技術(shù),它將人工智能、傳感器、模擬工具等多種數(shù)據(jù)有機(jī)地結(jié)合在一起,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)體與虛擬的交互和傳送。目前,數(shù)字孿生技術(shù)已被廣泛地用于對物體狀態(tài)和人類行為進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)測。“數(shù)字孿生電網(wǎng)”對于將“數(shù)字孿生”技術(shù)與新型電力系統(tǒng)相結(jié)合,通過虛擬現(xiàn)實(shí)的互動,逐步激活電網(wǎng)、裝備等多源數(shù)據(jù),深度挖掘數(shù)據(jù)資源與信息,提升高維、多層次的“視點(diǎn)”輔助運(yùn)行能力;實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)在虛擬與真實(shí)兩個(gè)空間上的動態(tài)實(shí)時(shí)映射。“數(shù)字孿生電網(wǎng)”是基于“數(shù)字孿生”的基礎(chǔ)設(shè)施和電網(wǎng)的數(shù)字化改造,從“數(shù)字空間”、“人員”和“環(huán)境”三個(gè)層面,構(gòu)建“數(shù)據(jù)驅(qū)動、全生命周期”的“數(shù)字孿生體”,提升“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的全生命周期以及應(yīng)用效能。而對于配電室而言,在其內(nèi)部使用數(shù)字孿生技術(shù),可以有效地提高配電室的運(yùn)營和管理效率,并以數(shù)字孿生技術(shù)為基礎(chǔ),對其關(guān)鍵技術(shù)要素進(jìn)行深度挖掘,從而為提高配電室的運(yùn)營和維修水平提供新思路。
二、數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)
從基本的層次化思想出發(fā),歸納了數(shù)字孿生技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的通用解決方案。首先,建立一條信道,以實(shí)現(xiàn)與物理實(shí)體之間的信息實(shí)時(shí)傳遞。其次,基于實(shí)際數(shù)據(jù),建立了一個(gè)具有較強(qiáng)擬合性的數(shù)字孿生模型,并對模型進(jìn)行了模擬和分析。如果得到的結(jié)果與需要相匹配,那么就可以使用這個(gè)數(shù)字孿生體,對其進(jìn)行輔助決策,從而有助于實(shí)現(xiàn)改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高生產(chǎn)效率等生產(chǎn)目標(biāo),或者是實(shí)現(xiàn)故障診斷與預(yù)警等維護(hù)目標(biāo);具體的數(shù)字孿生技術(shù)還體現(xiàn)在以下幾個(gè)層面。
2.1建模
建模是開展數(shù)字孿生研究的前提與基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的建模相比,數(shù)字孿生模型不但要對物體的實(shí)體特性進(jìn)行精細(xì)的3D建模,還要對物體的操作特性進(jìn)行全數(shù)字化的仿真,物體的材料、操作模式、軟件算法等都?xì)w屬于建模范圍。
2.2模擬
模擬是對數(shù)字孿生模型進(jìn)行驗(yàn)證的重要手段。通過模擬驗(yàn)證,驗(yàn)證數(shù)字孿生系統(tǒng)是否能夠準(zhǔn)確地再現(xiàn)出實(shí)體的客觀操作規(guī)則,以及對實(shí)體數(shù)據(jù)的收集是否滿足精度要求;在數(shù)字孿生模型中,每個(gè)步驟的進(jìn)展都離不開模擬結(jié)果支持。
2.3處理數(shù)據(jù)
海量數(shù)據(jù)的高效采集是數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的前提,也是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于故障診斷、結(jié)果預(yù)測和故障識別等多方面的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)字孿生所使用的數(shù)據(jù)具有高密度和低價(jià)值的特征。由于數(shù)字孿生技術(shù)對時(shí)間的要求很高,這就要求在更高層次上采用更高層次的算法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理,從而提高數(shù)據(jù)傳輸效率。
三、配電室數(shù)字孿生的關(guān)鍵要素與功能
3.1要素
(1)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù):配電室的各種數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的前提和依據(jù),需要在機(jī)房內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備,使機(jī)房內(nèi)的主要物性參數(shù)盡可能完整,并保證獲取的及時(shí)性以及具大的存儲空間,以便存儲機(jī)房整個(gè)生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)。采集裝置、網(wǎng)絡(luò)通道要穩(wěn)定、可靠,才能保證所采集到的數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性;此外,還要強(qiáng)化對業(yè)務(wù)過程的管理,以保證檔案類數(shù)據(jù)的詳細(xì)、準(zhǔn)確。
(2)對建模進(jìn)行科學(xué)合理化分析:配電室數(shù)字孿生核心功能包括檢測、診斷、預(yù)測等等,而科學(xué)合理地分析模型是實(shí)現(xiàn)以上前提的先決條件。在技術(shù)發(fā)展過程中,配電室存在一定的物理特征,為確保模型的科學(xué)有效性,還需根據(jù)以往的各類及時(shí)數(shù)據(jù)來進(jìn)行深入研究,確保多元化的因素不會對其模型構(gòu)建造成阻礙。
(3)邊緣計(jì)算能力:受配電室數(shù)量因素的限制,導(dǎo)致在智能配電室中按照配電物聯(lián)網(wǎng)“云-管-邊-端”的構(gòu)架設(shè)計(jì)流程,確保設(shè)備邊緣計(jì)算能力可以發(fā)揮*大程度作用,以實(shí)現(xiàn)對配電室內(nèi)各種運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和接入目的。這樣的運(yùn)行方式可以幫助維護(hù)人員全面地掌握設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況,并能及時(shí)地做出預(yù)警和處理,減少現(xiàn)場維護(hù)人員的工作量,提高維護(hù)效率,保證供電的可靠性。
3.2功能
在配電室中應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù),能夠通過建模的方法,精準(zhǔn)掌握數(shù)據(jù)與模型之間的關(guān)系,是實(shí)現(xiàn)配電室運(yùn)行轉(zhuǎn)臺監(jiān)管和綜合性管理的主要途徑。物聯(lián)網(wǎng)機(jī)構(gòu)終端是配電室運(yùn)行狀態(tài)的重要體現(xiàn),可利用該設(shè)備實(shí)現(xiàn)配變監(jiān)測、開關(guān)量采集以及低壓開關(guān)位置信息采集等功能;在此基礎(chǔ)上,相關(guān)的工作者要以邊緣計(jì)算所提供的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對其展開深入調(diào)研以及探究,積極做好區(qū)域自動控制與調(diào)節(jié)工作。在傳統(tǒng)的配電室中存在著諸多問題,比如缺少巡視記錄、人工操作繼續(xù)以及缺乏相關(guān)工作資料等等,而數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用可強(qiáng)化機(jī)器人巡檢,AI識別和終端設(shè)備控制等手段,能夠*大程度地提升配電室總體工作效率。
審核編輯:湯梓紅
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