一种基于数字孪生技术的电网建模方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115859700A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202310192545.6(51)Int.Cl.(22)申请日2023.03.02G06F30/20(2020.01)G06Q10/20(2023.01)(71)申请人国网湖北省电力有限公司电力科学G06Q50/06(2012.01)研究院G06F113/04(2020.01)地址430077湖北省武汉市洪山区徐东大G06F111/04(2020.01)街227号申请人国网湖北省电力有限公司许继集团有限公司(72)发明人罗恒柳丹冀肖彤刘星李国斌倪炜张伟华黄志方万剑锋方勇王伟梅欣邓万婷陈孝明曹侃胡畔叶畅康逸群江克证熊平肖繁谭道军(74)专利代理机构武汉楚天专利事务所42113专利代理师孔敏权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种基于数字孪生技术的电网建模方法(57)摘要本发明提供一种基于数字孪生技术的电网建模方法，包括：按照单一功能原则将电网拆分成若干个功能单元，形成电网物理实体模型；建立物理实体的虚拟模型；对各类数据、模型、算法、仿真、结果进行服务化封装，建立服务模型，以工具组件、中间件、模块引擎支撑数字孪生内部功能运行与实现的功能性服务，以应用软件满足不同用户不同业务需求的业务性服务；建立包括物理实体数据、虚拟模型数据、服务模型数据、知识数据、融合衍生数据的数据模型；建立实体模型、虚拟模型、服务模型、数据模型的连接模型。本发明可以建立合符电网管理运行维护业务的电网孪生模型，构建电网数字孪生系统的基础，提升电网运维水平和智能化水平。CN115859700ACN115859700A权利要求书1/3页1.一种基于数字孪生技术的电网建模方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、按照单一功能原则将电网拆分成若干个功能单元，每个功能单元对应一个物理实体，形成电网物理实体模型；步骤二、建立物理实体的虚拟模型，使得虚拟模型与物理实体具备时空一致性；步骤三、对各类数据、模型、算法、仿真、结果进行服务化封装，建立服务模型，以工具组件、中间件、模块引擎支撑数字孪生内部功能运行与实现的功能性服务，以应用软件满足不同用户不同业务需求的业务性服务；其中，数据是指电力设备的感知数据；模型是指电网物理实体的虚拟模型；算法是指建模过程用于分析、评估、预测、仿真的计算函数；仿真是指电力系统、电力设备运行状态的模拟；结果是指通过算法计算后虚拟模型的运行状态；步骤四、建立包括物理实体数据、虚拟模型数据、服务模型数据、知识数据、融合衍生数据的数据模型；步骤五、建立实体模型、虚拟模型、服务模型、数据模型的连接模型，其中包括实体模型与虚拟模型的连接、实体模型与服务模型的连接、实体模型与数据模型的连接、虚拟模型与数据模型的连接，虚拟模型与服务模型的连接、服务模型与数据模型的连接。2.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的电网建模方法，其特征在于：所述步骤二具体包括：（2.1）根据物理实体的形状、尺寸、位置、装配关系，建立物理实体的三维模型；（2.2）根据物理实体的物理属性、约束关系、特征信息，在宏观及微观上进行动态的数学模拟，形成物理模型；（2.3）根据物理实体外部环境与干扰、实时响应与行为，建立不同时间、空间尺度下的演化行为、动态功能行为、性能趋势行为，形成行为模型；（2.4）根据物理实体隐性知识、相关领域的标准和规则、建立判断、评估、优化、预测规则，形成规则模型；（2.5）通过对三维模型、物理模型、行为模型、规则模型组装、集成、融合，形成物理实体虚拟模型，建立模型校核、验证、确认机制来验证虚拟模型的一致性、准确性、灵敏度。3.如权利要求2所述的基于数字孪生技术的电网建模方法，其特征在于：步骤（2.3）中的行为模型通过式（1）和式（2）定义系统平衡能力优化模型，为消纳确定的系统有功不平衡量，模型通过开启或关闭特定机组来优化系统平衡能力：；其中，为剩余待消纳的有功不平衡量，为机组的运行状态，1表示开机状态，0表示关机状态，为允许开机机组的爬坡功率，为关机机组的集合，为在线机组集合。4.如权利要求2所述的基于数字孪生技术的电网建模方法，其特征在于：步骤（2.3）中的行为模型规则定义有电网风险指标，包括电压越限模型、潮流过载模型，潮流转移度模2CN115859700A权利要求书2/3页型、失负荷率模型，具体如下：电压越限模型：；其中，为母线电压，和分别为母线电压上下限；潮流过载模型：；其中，表示存在潮流过载的线路集合，表示线路当前传输功率，表示线路额定传输功率；潮流转移度模型：；其中，和分别为故障前后系统的功率传输总距离，其变化越大表示故障线路附近没有可替代的有功功率传输通道，有功功率不得不在系统中大范围迁移，其中，式中为输电线路集