基于数字孪生的数字电网展望与探析

    在云计算技术、大数据技术以及先进互联网技术快速发展背景下，推动第四次工业革命的发展，进一步强化信息采集、信息存储、信息分析与信息共享，同时生产方式、经济形态也在一定程度上发生转变，数字经济已经成为推动社会发展的重点与关键。

    在如今的数字经济时代中，需要将能源、电力等传统产业转化为数字化要素，实现业务数字化发展，这样才能跟上时代发展步伐。在这一过程中，数字电网建设工作，需要在数字孪生背景下进行创新与完善，满足社会市场中对电网的需求，这样可以推动电网的智能化建设。

    1、数字孪生理论分析

    对于数字孪生目前并没有一个准确的定义，其概念仍然处于不断变化当中。但有很多人认为，数字孪生主要是指通过对建模的应用，创建出可以覆盖产品全生命周期，以及全价值链的数字化数据流，可以发挥访问作用、整合作用与转换作用。

    不同学者对于数字孪生有着属于自身的看法，在本文中主要认为数字孪生是，通过对人工智能技术、传感技术、仿真技术的应用，实现物理原子到数据的比特平行互动技术，或者属于精准映射技术等。数字孪生有着属于自身的特点，比如，高保真性特点，数字世界在对物理直接进行复制过程中，需要从本体构成角度、形态行为角度、运行规则角度展开；可扩展性特点，数字模型可以结合自身实际情况，实现自我推演，或者是根据物理世界形态变化情况进行拆解操作、复制操作、修改操作等；互动性特点，不同物理终端之间，不同数学模型之间能够实现彼此之间的信息交互。

    2、数字电网分析

    在对数字电网分析过程中，本文主要从以下几点进行阐述：

    （1） 数字电网内涵。数字电网属于电网生态系统，是由物理电网、孪生电网以及支撑技术形成。在数字电网中，拥有海量的数据信息，通过对智能传感、人工智能的应用，实现电网复杂能量信息耦合运行关系的全方位解析，物理电网运营也能够实现可视化。明确物理实体轨迹锚点，并对错误问题作出相应调整。通过智能化方式对运营物理电网进行管理，实现电网作业模式、企业管理流程的转变。

    数字电网可以创建出电网数据闭环赋能体系，采用系统自我进化方式、决策精准执行方式等，实现对电网的全面监控、预警与控制。促使电网规划、电网建设以及服务中存在的各类问题可以得到更好解决，提升信息资源利用率。

    （2）数字电网特点。在数字孪生背景下，数字电网有着属于自身的特点。比如，全息复制特点，数字电网一般情况下是利用超写实建模方式，将物理世界电网本体全方位且精准的映射在数字世界虚拟电网中。

    通过对传感器的应用，使得虚拟电网能够对物理电网进行动态监测与全面感知，这样全系数字化的描述与精准表达可以得到保障；孪生交互特点，在全域数字世界当中，在全息复制虚拟映像基础之上，使得电网运行、电网管理以及电网服务能够实现由实入虚，虚拟电网能够对电网复杂特性进行学习解释、建模仿真等；虚实迭代特点，通过物联感知、物理世界实体新要素等，实现虚拟电网修正模型与时空的一致性，还可以通过仿真的方式，针对物理世界变化潜在的风险问题进行全面预警，并给出相应预防措施与解决措施。

    3、基于数字孪生的数字电网的架构体系

    3.1加强物理电网设置

    物理电网在设置过程中，往往采取的是集中电源与分布式电源组合方式、交直流混合柔性输电供电方式。物理电网在如今多市场主体博弈环境，以及差异性负荷需求环境下，逐渐变得结构复杂，在其中会涉及到很多不同设备设施与技术，具有时变非线性特点、部分可观测性特点、随机不确定性特点等。

    可以利用数字化标识与标准，对接口进行有效控制，并创建虚拟互动入口。电网中的物理元素，具备位移全局数字标识，可以将其作为数字电网的索引，实现信息的准确采集、更加精准执行决策指令。不同要素都要实现智能化升级，创建标准化控制信息接口，这样才能对虚拟电网实时反馈的控制指令进行接收，更好完成资源要素配置。

    3.2加强感知层设置

    数字电网对于不同应用场景与感知需求，要做好感知体系的统筹建设工作。加强对多样化功能传感器的应用，实现对电量信息与非电量信息的采集。传感器要具备精准感知能力、多样通信能力以及边缘计算能力等，这样形成的测量感知系统，才能具备大范围特点、大规模特点以及协同化特点等。

    感知设施在感知信息协同采集过程中，需要采用局域组网、动态广播以及定向点召方式等。通过对信息的统一采集汇聚，更好实现电网动态数据共享、数据整合，从而形成三维立体的感知布局。感知层要拥有就地处理能力、就地分析能力，针对浅显运行表象，更好落实自我管理。

    3.3加强传输层设置

    传输层可以保证电网数据信息的安全性与可靠性，并且实现双向传输。如果数字电网物理世界与虚拟世界之间的虚实协同、时空运行模式一致性想要得到保障，那么要创建物理通信网络，该网络要具有可靠性特点、与终端之间可以实现领过接入等。

    异构通信网络架构，以及融合通信网络架构能够长存在，在此背景下，要将创建高速化、天地一体的电网泛在通信网作为一项重点工作，实现对不同信息的有效获取、信息传输以及信息汇聚等。传输层更好落实资源统筹处理工作，使得网络资源调配能力可以得到全面提升。 按照实际需要做好弹性组网配置工作，同时，还要设置不同安全设备，使得不同级别业务安全需求都可以得到满足。

    3.4加强数据层设置

    数据层会利用数据中台，创建电网全要素载体、全业务数字化载体以及全流程载体等。数据层能够实现不同业务数据的收集与应用，比如，基建信息、营销信息、生产信息等，在此基础上，创建影像库、文本库等，为后续工作的开展提供有效的数据服务。

    与此同时，可以实现数据检测、数据清洗、数字修复等，在电网元素标识、统一数据模型之下，将不同系统以及终端监测数据壁垒、业务流程与工单数据壁垒打破。

    针对集成数据、融合数据等，能够实现更加深入的挖掘、提炼与应用。在电力系统特征提取中，工作人员要对不同业务执行、决策以及反馈中的关键元素进行分析，确保特征提取的科学性与合理性。根据数据血缘，对流转途径中的关联节点进行分析，并创建电网知识图谱。

    结束语：

    综上所述，数字电网建设是如今社会快速发展背景下的一项重点工作，针对该项工作需要工作人员能够给予更多重视。通过加强数据层设置、加强传输层设置等不同方式，保证数字电网的科学性与合理性。

    这样数字孪生电网可以实现物理世界与虚拟数字世界之间的平行协同，更好实现物理世界价值再生，以及数字世界的自在优化，推动电网数字化的运营。促使社会市场需求可以得到满足，为人们日常生活与工作提供更多便利。