数字孪生电网建设技术方案.docx

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1、数字拿生电网建设技术方案一、建设背景1二、建设思路2三、主要目标2四、平台架构设计3（-）总体架构3（二）应用架构6（三）技术架构8（四）数据架构9（五）安全架构11（六）部署架构13五、平台建设13（-）平台功能建设141模型库统一管理142 .李生场景编排管理153 .模型数据融合组件164 .运行引擎组件175 .虚实互动组件186 .空间分析计算组件197 .数据分析组件20（二）平台服务能力201 .镜像映射能力222 .可视化服务223 .空间分析计算能力234 .数据融合能力235 .虚实融合互动能力246 .仿真推演能力25六、典型应用场景26（-）精准投资规划仿真26（二）建

2、设运行全寿命周期管理29（三）电网全景监控及诊断颈测321 .源网荷储全景监控322 .现场作业智能管控353 .电网状态预判预演39（四）客户服务能力提升411沙盘式抢修指挥和网格服务412.重要场馆智慧保电44一、建设背景随着“碳达峰、碳中和”，“构建以新能源为主体的新型电力系统”等战略目标的提出，电网将会接入大量具有随机性、间歇性、波动性特征的分布式能源，以及储能装置、V2G等交互式能源设施，呈现出结构更加复杂、设备更加繁多、技术更加庞杂的趋势。传统机理模型和优化控制方法已经难以满足电网规划设计、检测分析和运行优化的要求。此外，受产业结构调整、能源领域改革、电价下调等政策因素影响，依靠电

3、量增长拉动收入的传统经营发展模式难以为继,公司迫切需要优化经营策略，实现企业的精益化管理，由于对电网缺乏精准刻画，无法准确掌握电网的状态信息，致使电网的运维效率难以得到有效提升；另外，对电网运行策略的优化调整，严重依赖于人工经验，难以达到最佳效果。当前，数字化转型已成为我国经济社会发展的必由之路。数字李生技术作为推动实现企业数字化转型、促进数字经济发展的重要抓手，已建立了普遍适应的理论技术体系，并在产品设计制造、工程建设和其他学科分析等领域有较为深入的应用。在电网领域，随着近年来云平台、数据中台、技术中台、业务中台等各类平台的建设完善，已逐步实现基于物联-中台-应用的数字应用体系，数字李生技术

4、具备了应用条件。通过物理电网和虚拟电网融合，运用数字李生技术优势来感知、仿真、预测和优化物理电网，将有力推动电网数字化转型发展，支撑新型电力系统建设。同时，通过与能源生数字李生电网建设技术方案态、智慧城市等其它数字李生体系建立数据交换或分享机制,有助于做好电网配电的规划工作，助力建设多种数据驱动的数字李生城市，以便提供更好的公共服务和促进产业发展。二、建设思路以新型电力系统建设为导向，充分落实省公司“数字M电”的建设要求，围绕能源互联网核心价值链，紧抓能源和数字技术融合创新，面向“能源电力”和“数字化”两个关键，按照“物理电网”和“虚拟电网”融合互动思路，坚持“成果复用、共享开放、实用实效”原

5、则，推进数字李生电网平台建设。通过融合BIM.CIM.GIM.SG-CIM等各类物理、信息模型，促进规划、设计、建设、运行等全过程物理模型唯一、不同阶段共享；基于数据中台，根据专业应用需求，按需建设机理模型、数据驱动模型，支撑各类数字李生应用场景建设，精准刻画电网历史态、当前态、未来态。通过镜像映射、模型仿真、反馈控制，实现虚拟电网和实体电网的高效互动，进一步提升电网安全生产、公司精益管理水平，为“数字闽电”落地赋能，为后续在全省推进数字李生电网应用提供指导意见。三、主要目标充分应用测量感知、图形建模、分析计算、反馈控制等数字李生技术，在数字空间构建涵盖电网、环境、人员、业务等要素的数字李生体

6、，建设三维建模、仿真预测等公共服务能力，结合数据中台分析计算能力，人工智能、统一视频等技术中台能力，面向电网规划、建设、运行、客服四大领域，构建典型数字李生应用场景，实现三维模型在规划、建设、运行阶段的全生命周期管理，通过“虚实”互动，优化电网运营能力，实现电网感知、诊断、预测、优化的全寿命周期管理目标，进一步提升电网数字化和智慧化水平，促进电网智能升级，向新型电力系统演进发展。四、平台架构设计（一）总体架构按照“平台统一、分场景应用”的原则开展数字李生电网平台总体架构设计，总体架构包括物理设施层、数据管理层、平台功能层、模型构建层、仿真分析层、业务应用层五个部分。平台应用数字李生技术建立三维

7、模型，全景复现物理电网实景与电网设备的形态位置；构建统一对外服务接口,与各类中台实现数据集成和服务集成；基于平台构建的数据底座及能力中枢，开展数字李生典型应用场景建设，面向班组、专责、领导等用户，涵盖电网规划、建设、运行、客户服务等业务领域。MMSW1划仿KRftKK力升统一安金防护体Kt学季生模叟caebim)sm梅甘斫平台孳生(SU撑建VISIf1tMaMMI件,行胤!件功传虚实互动但件空口分析计算但体敷据分析始件BM.理缉杓化或IS时序微图率结梅化0tft-a*GIS平平台台KR/MM-M中台-业务敏事S技术中台物联建平台交Qa/开竣，.联SMSiiMiMsie知tt用gQf*iSSSm

8、Mi.mm!人图4-1数字李生电网总体架构图物理设施：主要分为物理电网和物联感知设备，其中物理电网在电力全生命周期产生的各类数据信息及其基础设施构成了数字李生平台的基础，是数字李生平台重要数据、信息的来源，也是数字李生平台触达用户、连接产业链上下游、辐射能源生态圈的物理通道和载体，主要包含输电、变电、用电场景及线路、电网设备等；物联感知设备主要包含输电、变电、配电、用电等各环节的感知设备通过4G+APN或光纤等方式统一接入到物联网管理平台或统一视频平台，以实现对设备运行状态、环境信息、视频图像等信息的采集、接入与集成，为实现各类应用场景提供感知数据。数据管理：主要包含结构化数据、时序数据、非结

9、构化数据，通过统一对外数据服务接口，与数据中台、技术中台、物联管理平台等平台进行集成，获取应用场景所需要的各类数据，其中主要向数据中台获取业务数据、调用机理模型服数字李生电网建设技术方案务，调用人工智能平台的数据驱动模型服务，获取模型分析结果数据、获取统一视频平台中的视频数据、接入G1S平台的GIS地图数据，并获取物联管理平台中各类传感器的物联感知类数据，统一构建数据李生电网平台的数据底座。机理模型数据封装在数据中台，主要包含基于电网设备的档案类数据以及量测类数据，数据驱动模型数据封装在人工智能平台，基于历史样本数据，通过机器学习的方式所训练出的数学计算模型，例如负荷预测模型、主变温度预测模型

10、、窃电用户识别模型、欠费风险预测模型等。平台功能：数字李生平台提供统一的功能服务组件，为实现不同专业的业务场景应用提供共性组件服务，主要分为李生场景编排管理、模型数据融合组件、运行引擎组件、虚实互动组件、空间分析计算组件、数据分析组件等核心功能组件。模型构建层：实现数字李生模型构建及模型库的统一管理，提供统一的模型注册和发布功能，建立模型分类管理、共享与集成机制，同时丰富模型与实体的数字交互能力接口,以形成物理世界运动约束、接触形式、电气系统与虚拟世界客体双向互动的数字通道。仿真分析层：仿真分析层建立物理对象的数字化模型，还要根据当前状态，通过物理学规律和机理来计算、分析和预测物理对象的未来状

11、态。通过物联网和数字线程获得物理对象的当前状态，并可通过物联管理平台实现对设备的控制,实现全周期和全领域的动态仿真及反馈控制，譬如设备仿真、虚拟试验仿真、运维仿真、组织仿真、流程仿真等。业务应用：开展典型业务应用场景构建，主要包含：精准投资规划仿真、建设运行全寿命周期管理、电网全景监控及诊断预测、客户服务能力提升。（二）应用架构应用架构主要分为业务应用功能和平台功能，其中平台功能主要提供模型管理、场景编排可视化、模型运行、空间分析计算、虚实互动、数据分析等共性功能服务，主要为支撑精准投资规划仿真、建设运行全寿命周期管理、电网运行透明监控及诊断预测、客户服务能力提升等四大典型应用场景。数字挛生电

12、网平台业务应用功能投划准nJ5精资任规划设计验证新能源接入方案验证建设运行全寿命周期管理设备选型工程进度跟踪SI运一体化应用全控断期网监诊辣电量及预源网有储运行监控现场作业智能管控电网状态预别预演客户服务能力提升沙鱼式抢修指押知网格服务析计算空间渊可分析空间路径献IJ电鹫零型组件互件数据传输1务反向控制服务数据管理用为数据传输监控平台功能运引组场排里.图形文件加载场最可视化设计场景图倬渣染模31动态运行翔理现IW运行机理模型运行数携多%模型场景管理数分组据析件模型及算法统.1t,.w服务雉力-vn数蛔处理电网学生模型电网孥生模里电网学生模型电网享生模型数据接口更源管理貌一甩务库推护图4-2数字

13、李生电网应用架构图精准投资规划仿真:主要包含负荷预测、规划设备验证、新能源接入方案验证等功能，应用数字李生电网模型仿真预测电网规划成效，辅助形成具体的电网规划项目建议和投资方向，高效支撑以新能源接入为主题的新型电力系统构建规划。建设运行全寿命周期管理：主要包含设备选型、工程进度跟踪、建运一体化应用等功能，通过三维模型的镜像、仿真实现对电网工程建设运行的全寿命周期管理。电网全景监控及诊断预测：主要包含源网荷储运行监控、现场作业智能管控、电网状态预判预演等功能，实现对电网数字率生电网建设技术方案运行环节的监测、诊断和预测。客户服务能力提升：主要包含沙盘式抢修指挥和网格服务、重要场馆智慧保电等功能，

14、以提升客户服务业务能力。（三）技术架构数字挛生电网平台架构定位上位于国网数字化规划架构体系的平台层。这个层面还部署物联平台、企业中台（包含数据中台、业务中台和技术中台），其中机理模型统一封装存放在数据中台的分析层，数据驱动模型封装存放在人工智能平台。数字李生电网平台从数据中台获取各专业设备台账数据、调用机理模型服务，通过调用技术中台的数据驱动模型，获取分析结果数据，支撑各类仿真预测能力。数字李生电网平台由云平台、云容器组件、数据中台、技术中台、微服务等多方共同协同工作，进行数据流转、消息交互，支撑数据挛生模型、仿真等功能实现，共同完成数字李生电网平台的业务应用需求。数据中台对外服务接口（微服务

15、）模型库MQZDatahubZBIinkMaxCompute平台Web管理界面技术中台横部运管型署行理安全网络安全阿里云容器(EDAS/K8S)图4-3数字李生技术架构图数字李生模型：基于三维模型数据、空间坐标数据、物联感知数据构建数字挛生模型，融合展示空间地理信息数据、建筑模型数据、设备模型模型、设备状态数据等。依托数据中台实现数据联动，保证数据李生模型准确可靠。数字李生仿真：在数字李生体基础上，通过实测、仿真、大数据分析、人工智能来实时感知、诊断、模拟预测物理实体的状态，进一步支撑智能决策，反向控制物理实体或优化策略。对外服务接口：与数据中台、技术中台等各类中台进行数据集成或服务调用，将数字李生电网平台的3D模型可视化、仿真预测等平台能力，以共享微服务的形式共享以支撑上层业务应用，进一步支撑各专业个性化业务的开展，深入应用到具体实际业