傳統(tǒng)模型和優(yōu)化方法已經(jīng)難以滿(mǎn)足配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)分析和運(yùn)行優(yōu)化的要求，嚴(yán)重依賴(lài)于人工經(jīng)驗(yàn)的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)策略?xún)?yōu)化調(diào)整也將難以達(dá)到最優(yōu)效果。數(shù)字孿生賦能配電網(wǎng)，能夠通過(guò)在虛擬空間中完成對(duì)象的映射，隨時(shí)在平行空間里通過(guò)孿生體實(shí)現(xiàn)對(duì)有源配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的感知、預(yù)測(cè)、推演與優(yōu)化等，從而實(shí)現(xiàn)高比例分布式能源接入的配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)故障診斷、優(yōu)化控制、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1.數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)

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(chǔ)設(shè)施。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層主要包括保證運(yùn)算準(zhǔn)確性的高精度的數(shù)據(jù)采集、保證交互實(shí)時(shí)性的高速率數(shù)據(jù)傳輸、保證存取可靠性的全生命周期數(shù)據(jù)管理。

運(yùn)算層：運(yùn)算層是數(shù)字孿生體的核心，其充分借助各項(xiàng)先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)下層數(shù)據(jù)的利用，以及對(duì)上層功能的支撐。

功能層：功能層是數(shù)字變生體的直接價(jià)值體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)認(rèn)知、系統(tǒng)分析、故障診斷、預(yù)測(cè)推演功能，從而起到輔助決策作用。系統(tǒng)認(rèn)知，數(shù)字孿生體能夠真實(shí)描述及呈現(xiàn)物理實(shí)體的狀態(tài)，它是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體其它高級(jí)和智能化功能的基礎(chǔ)。系統(tǒng)分析可實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，發(fā)揮對(duì)物理實(shí)體的早期預(yù)警作用。故障診斷，通過(guò)分析物理實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)，了解現(xiàn)象背后的原因。預(yù)測(cè)推演，是利用仿真技術(shù)來(lái)預(yù)見(jiàn)物理實(shí)體未來(lái)的狀態(tài)演變，從而指導(dǎo)當(dāng)前的運(yùn)行決策。

應(yīng)用層：應(yīng)用層是面向各類(lèi)場(chǎng)景的數(shù)字孿生體的最終價(jià)值體現(xiàn)，具體表現(xiàn)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(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2.數(shù)字孿生系統(tǒng)的典型特征

等價(jià)映射：數(shù)字孿生體是對(duì)物理實(shí)體的等價(jià)描述，是對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行數(shù)字化而松建的模型數(shù)字孿生體的變化能夠真實(shí)反映現(xiàn)實(shí)世界中的物理實(shí)體的變化。數(shù)字孿生體能夠?qū)崿F(xiàn)雙向映射、數(shù)據(jù)連接和狀態(tài)交互，起到“數(shù)化”、“保真”效果。

實(shí)時(shí)交互：基于實(shí)時(shí)傳感等多元數(shù)據(jù)的獲取，孿生體可全面、精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)反映物理對(duì)象的狀態(tài)變化，包括外觀、性能、位置、異常等。“實(shí)時(shí)”體現(xiàn)數(shù)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(xiàn)數(shù)字孿生體與物理實(shí)體間存在數(shù)據(jù)及指令互動(dòng)。

共生演進(jìn)：“共生”體現(xiàn)在數(shù)字孿生體與物理實(shí)體同步構(gòu)建，在全生面周期中相互依存，孿生體隨著孿生對(duì)象的生長(zhǎng)而不斷演變。共智體現(xiàn)在三個(gè)層面:孿生體與孿生對(duì)象間共享智慧(包括:數(shù)據(jù)、算法)、孿生體內(nèi)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(yù)測(cè)優(yōu)化：根據(jù)物理實(shí)體的各項(xiàng)真實(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字孿生體進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體未來(lái)狀態(tài)的預(yù)測(cè)，預(yù)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(jù)物理實(shí)體的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)數(shù)字孿生體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)不穩(wěn)定狀態(tài)的預(yù)測(cè)，預(yù)先覺(jué)察即將可能發(fā)生的不穩(wěn)定狀態(tài)，使用戶(hù)更從容地處理該問(wèn)題。

建立數(shù)字孿生體的最終目的，是通過(guò)描述物理實(shí)體集合內(nèi)在機(jī)理，分析規(guī)律、洞察趨勢(shì)，基于分析與仿真對(duì)物理世界形成優(yōu)化指令或策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體決策優(yōu)化功能的閉壞。根據(jù)數(shù)字孿生的典型特征，可以得出數(shù)字孿生的體系架構(gòu)。

3.配電設(shè)施智慧數(shù)字孿生運(yùn)維監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能

數(shù)字孿生依托對(duì)物理系統(tǒng)的多項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸與洞察，對(duì)計(jì)劃、設(shè)計(jì)、施工、地修以及運(yùn)維的虛擬映射，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)感知、先知共智、數(shù)字體驗(yàn)以及輔助決策等功能。

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配網(wǎng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)反映開(kāi)關(guān)通斷設(shè)備負(fù)載、用戶(hù)負(fù)荷、新能源出力等運(yùn)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(xiàn)配電網(wǎng)電壓異常、電能質(zhì)量異常、電費(fèi)異常等異常的溯因分析，準(zhǔn)確研判出導(dǎo)致異常的原因。

（3）預(yù)測(cè)配網(wǎng)趨勢(shì)特征，包括新能源出力、電力用戶(hù)用電負(fù)荷、電氣設(shè)備負(fù)載情況，還可以預(yù)測(cè)設(shè)備故障、客戶(hù)投訴等。四是優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)策略，整體建構(gòu)設(shè)備檢修頻率、電力設(shè)施配置、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)投切、相間負(fù)荷調(diào)整等運(yùn)營(yíng)策略體系。