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摘要：随着科学技术的不断发展，数字技术的发展速度较快，逐渐引领第四次工业革命的发展以及演变，工业经济将逐渐转变为数字经济。数字经济发展进程中，智能化电网的建设应运而生，它实际是一种在高可靠性需求和新兴技术双向驱动下形成的数字电网。本文主要讲解在数字孪生的数字电网建设中途径的情况。 关键词：数字孪生；数字电网；建设途径 数字技术主要包括人工智能、区块链、量子通信、物联网、大数据以及云计算等技术[1]，通过数字技术将引领第四次的工业革命，促进生产力的大幅度增高，还可以加强信息的共享、存储、分析以及采集，促进经济心态的数字化变化、改变生产方式，推动我国的高质量发展。随着数字经济时代的到来，知识信息以及生产资料等逐渐转化为数字化的要素，通过业务数字化，可以将数字资源的隐性价值挖掘出来，升级数字电网，增加数字化水平、网络化以及智能化水平[2]。数字孪生的数字电网是一种智能化的电网，可以更好的感知、发展。 1 数字孪生理论基础 数字孪生是一种高度集成的多尺度、多物理场、多概率的仿真模型，在虚拟的信息空间中可以镜像映射物理实物，对物理实物的状态、行为以及演变趋势进行反映。孪生数字可以通过数字化的方式虚拟模拟物理实体，实现虚实交互反馈，分析数据融合，优化决策迭代，增加实物扩展的能力。另外，数字孪生在建立信息化平台中发挥着重要的作用，可以模拟实物、系统以及流程。在传感技术、人工智能技术、仿真工具技术等数字技术中广泛应用数字孪生，可以达到平行互动、虚实迭代、精准映射的技术，还可以形成数字世界与物理世界连接的方法以及过程。数字孪生的特征，高保证性，在数字世界中由运行规则、形态行为、本体构成的多角度、多维度、多属性的全息复制物理世界。可拓展性，通过数字模型可以集成、复制、拆解、修改、复制、删除物理世界的形态变化以及数字世界的自我推演。互操作性，在物理世界以及数字模型中具有规范定义以及标准接口，在不同物理终端之间、不同数学模型之间可以形成信息交互的通道。 2 数字电网内涵 2.1数字电网的概念 数字电网主要是指孪生电网以及物理电网、支撑技术构成的电网系统[3]。在数字电网中依托泛在物联、智能传感、智能化控制、大数据、普惠化计算、人工智能、将海量可信的数据作为基础，建立感知建模理论以及数字孪生理论，建立与物理电网匹配的孪生电网。其中孪生电网是通过数字孪生的技术将物理电网进行数字化后形成的虚拟镜像，可以分解电网的复杂能量的信息耦合运行关系，进而形成可计算、可模拟、可解析的数字关系，还可以达到物理电网的实时运营的情况，进一步推演形成多尺度时空的结果，确定实物的运动轨迹的锚点，并对偏差进行及时调整，对物理电网进行智能化的管理，对电网的作业模式、企业组织结构以及企业管理流程进行变革。在数字电网的建立过程中，需要充分应用状态全域感知、管理智慧、模型精准映射、决策精准执行、系统自我进化等，实现预警、监测、分析、模拟、控制以及推演电网的目标，还需要设计、规划、管理、建设、服务电网，解决电网中问题，提高电网的信息资源以及能量资源，增强运转状态以及配置效率。 2.2数字电网的特征 （1）全息复制。通过超写实建模的方法精准映射物理世界的电网，进而在数字世界的模拟电网中精准映射，使用海量传感器，可以充分感知，动态监测物理电网，可以达成精准信息表达以及全息熟悉化描述的目的[4]。 （2）孪生交互。在数字世界上，可以形成全息复制的虚拟映像，可以通过管理、运行以及服务等方法从实到虚的情况，通过虚拟电网，可以实现时空推演、评估预测以及认识挖掘、学习解释以及建模仿真等电网的复杂功能。通过物理电网，可以配置资源以及指导反馈物理电网的运行轨迹。 （3）虚实迭代。通过泛在网络动态以及物联感知的方法紧跟物理世界中实体的新问题、新趋势、新要素，可以让虚拟电网修正的模型，预警仿真对物理世界中的变化导致的潜在风险。在物理电网中需要指导虚拟电网，更新虚拟电网中的措施，实行虚实迭代，持续实行优化，优化虚拟电网以及物理电网。 3 数字孪生的数字电网支撑技术 3.1智能传感技术 在数字电网的基础技术为高灵敏以及高精度的感知监测系统，虚拟电网可以全息复制以及动态调控物理电网的信息，在操作过程中依赖实时传感技术[5]。目前的智能传感技术主要包括电压互感器以及电磁式的电流互感器两种，在功能上可以获得串行、片段以及局部的数据，在性能上不会对局部互联支持，价格昂贵、结构复杂、体积庞大、无法满足数字电网的感知要求。在未来需要的智能传感技术需要具有宽范围、高精度、物联化、微型化、低成本、低功耗等技术。通过隧道磁阻等新型的传感理论，可以测量高精度的电气量，与环境、力学、其他空间、化学智能传感技术形成数字化的感知点。可以融合低功耗的通信技术，扩大传感面积，分析、协同以及汇总感知监测数据。 3.2异构通信技术 数字电网中通过数字孪生，可以实现海量数据、大连接以及广泛分布的传输需求。目前的无线技术很容易受到抖动、时延、不具有深度覆盖、超低功耗、海量连接等能力。通过应用超密集的异构网络技术以及大规模多天线技术，可以实现低时延接入、高容量、5G高速率，根据5G通信资源实行动态编排，按需定制、保证数字电网的运行。对电力线路进行充分利用，完全融合无线通信协议以及电力线载波，可以形成无线专网、窄带无线、蜂窝无线等异构融合的通信网络架构。 3.3数据中台技术 在构建数字电网的模型过程中对自我优化的电网数据的依赖性较强。在电力数据中存在多样结构、来源分散、粒度精细、关系复杂、无法提供全面的数据资源、服务。可以共享、治理、汇聚、挖掘数据，为优化决策提供精细的数据要素。经过数据中台技术可以统一转换格式、元数据规范、全景的信息模型，还可以实现数据交互以及协同的统一。通过抽取以及分割的数据的方法，可以建立数据间的关系模型，实现多层维、多源的数据关联集成以及无缝缝合技术，可以建立数据的血缘关系图，识别、提取、筛选交互问答，操作行为，语言逻辑的特征。 4 结语 随着科学技术的不断发展，数字技术发展快速。在数字化的背景下，将物理电网通过数字孪生形成数字电网。加强信息的共享、存储、分析以及采集，促进经济心态的数字化变化、改变生产方式，推动我国的高质量发展。数字电网主要由支撑技术、孪生电网以及物理电网构成，在未来形成智能电网建设的途径之一，具有较强的虚实迭代、孪生交互以及全息复制的特点。在数字电网中，将数据中台作为基础，使用泛在物联作为保障。数字电网可以平行协同虚拟数字以及物理世界，推动数字世界的优化、发展，实现电网的数字化的运营。 参考文献： [1] 白浩,周长城,袁智勇,等. 基于数字孪生的数字电网展望和思考[J]. 南方电网技术,2020,14(8):18-24,40. [2] 王成山,董博,于浩,等. 智慧城市综合能源系统数字孪生技术及应用[J]. 中国电机工程学报,2021,41(5):1597-1607,中插8. [3] 姚建光,王健,孙泰龙,等. 基于数字孪生体的现代电网设备管理体系研究与建设路径[J]. 电力设备管理,2022(8):43-46. [4] 相晨萌,曾四鸣,闫鹏,等. 数字孪生技术在电网运行中的典型应用与展望[J]. 高电压技术,2021,47(5):1564-1575. [5] 河北电科院:打造数字孪生电网全场景仿真验证平台[J]. 电器工业,2022(3):2.
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