傳統模型和優(yōu)化方法已經(jīng)難以滿(mǎn)足配電網(wǎng)規劃設計、監測分析和運行優(yōu)化的要求，嚴重依賴(lài)于人工經(jīng)驗的電網(wǎng)運營(yíng)策略?xún)?yōu)化調整也將難以達到最優(yōu)效果。數字孿生賦能配電網(wǎng)，能夠通過(guò)在虛擬空間中完成對象的映射，隨時(shí)在平行空間里通過(guò)孿生體實(shí)現對有源配電網(wǎng)運行狀態(tài)的感知、預測、推演與優(yōu)化等，從而實(shí)現高比例分布式能源接入的配電網(wǎng)實(shí)現故障診斷、優(yōu)化控制、風(fēng)險評估。
1.數字孿生系統架構
感知層：感知層主要包括物理實(shí)體中搭載先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各類(lèi)新型基礎設施。
數據層：數據層主要包括保證運算準確性的高精度的數據采集、保證交互實(shí)時(shí)性的高速率數據傳輸、保證存取可靠性的全生命周期數據管理。
運算層：運算層是數字孿生體的核心，其充分借助各項先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現對下層數據的利用，以及對上層功能的支撐。
功能層：功能層是數字變生體的直接價(jià)值體現，實(shí)現系統認知、系統分析、故障診斷、預測推演功能，從而起到輔助決策作用。系統認知，數字孿生體能夠真實(shí)描述及呈現物理實(shí)體的狀態(tài)，它是實(shí)現數字孿生體其它高級和智能化功能的基礎。系統分析可實(shí)現數字孿生體的狀態(tài)監測功能，發(fā)揮對物理實(shí)體的早期預警作用。故障診斷，通過(guò)分析物理實(shí)體的運行狀態(tài)，了解現象背后的原因。預測推演，是利用仿真技術(shù)來(lái)預見(jiàn)物理實(shí)體未來(lái)的狀態(tài)演變，從而指導當前的運行決策。
應用層：應用層是面向各類(lèi)場(chǎng)景的數字孿生體的最終價(jià)值體現，具體表現為不同行業(yè)的各種產(chǎn)品，能夠明顯推動(dòng)各行各業(yè)的數字化轉型。
2.數字孿生系統的典型特征
等價(jià)映射：數字孿生體是對物理實(shí)體的等價(jià)描述，是對物理實(shí)體進(jìn)行數字化而松建的模型數字孿生體的變化能夠真實(shí)反映現實(shí)世界中的物理實(shí)體的變化。數字孿生體能夠實(shí)現雙向映射、數據連接和狀態(tài)交互，起到“數化”、“保真”效果。
實(shí)時(shí)交互：基于實(shí)時(shí)傳感等多元數據的獲取，孿生體可全面、精準、動(dòng)態(tài)反映物理對象的狀態(tài)變化，包括外觀(guān)、性能、位置、異常等?！皩?shí)時(shí)”體現數字孿生體所處狀態(tài)是物理實(shí)體狀態(tài)的實(shí)時(shí)虛擬映射;“交互”體現數字孿生體與物理實(shí)體間存在數據及指令互動(dòng)。
共生演進(jìn)：“共生”體現在數字孿生體與物理實(shí)體同步構建，在全生面周期中相互依存，孿生體隨著(zhù)孿生對象的生長(cháng)而不斷演變。共智體現在三個(gè)層面:孿生體與孿生對象間共享智慧(包括:數據、算法)、孿生體內部各種孿生模型間共享智慧、不同生命周期階段的孿生體間共享智慧。
預測優(yōu)化：根據物理實(shí)體的各項真實(shí)數據，通過(guò)數字孿生體進(jìn)行仿真，實(shí)現對物理實(shí)體未來(lái)狀態(tài)的預測，預先知曉未來(lái)狀態(tài)能夠輔助用戶(hù)做出更合理的決策。根據物理實(shí)體的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，通過(guò)數字孿生體進(jìn)行監測，實(shí)現對系統不穩定狀態(tài)的預測，預先覺(jué)察即將可能發(fā)生的不穩定狀態(tài)，使用戶(hù)更從容地處理該問(wèn)題。
建立數字孿生體的最終目的，是通過(guò)描述物理實(shí)體集合內在機理，分析規律、洞察趨勢，基于分析與仿真對物理世界形成優(yōu)化指令或策略，實(shí)現對物理實(shí)體決策優(yōu)化功能的閉壞。根據數字孿生的典型特征，可以得出數字孿生的體系架構。
3.配電設施智慧數字孿生運維監測系統功能
數字孿生依托對物理系統的多項數據傳輸與洞察，對計劃、設計、施工、地修以及運維的虛擬映射，實(shí)現狀態(tài)感知、先知共智、數字體驗以及輔助決策等功能。
（1）實(shí)時(shí)監測配網(wǎng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)反映開(kāi)關(guān)通斷設備負載、用戶(hù)負荷、新能源出力等運行狀態(tài)，以及配電網(wǎng)的異常信息故障信息。
（2）診斷配網(wǎng)異常原因，實(shí)現配電網(wǎng)電壓異常、電能質(zhì)量異常、電費異常等異常的溯因分析，準確研判出導致異常的原因。
（3）預測配網(wǎng)趨勢特征，包括新能源出力、電力用戶(hù)用電負荷、電氣設備負載情況，還可以預測設備故障、客戶(hù)投訴等。四是優(yōu)化配網(wǎng)運營(yíng)策略，整體建構設備檢修頻率、電力設施配置、聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)投切、相間負荷調整等運營(yíng)策略體系。
