傳統(tǒng)模型和優(yōu)化方法已經(jīng)難以滿足配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、監(jiān)測分析和運(yùn)行優(yōu)化的要求，嚴(yán)重依賴于人工經(jīng)驗(yàn)的電網(wǎng)運(yùn)營策略優(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)，能夠通過在虛擬空間中完成對象的映射，隨時在平行空間里通過孿生體實(shí)現(xiàn)對有源配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的感知、預(yù)測、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)險評估。

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，其充分借助各項先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)對下層數(shù)據(jù)的利用，以及對上層功能的支撐。

功能層：功能層是數(shù)字變生體的直接價值體現(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)測功能，發(fā)揮對物理實(shí)體的早期預(yù)警作用。故障診斷，通過分析物理實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)，了解現(xiàn)象背后的原因。預(yù)測推演，是利用仿真技術(shù)來預(yù)見物理實(shí)體未來的狀態(tài)演變，從而指導(dǎo)當(dāng)前的運(yùn)行決策。

應(yīng)用層：應(yīng)用層是面向各類場景的數(shù)字孿生體的最終價值體現(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

等價映射：數(shù)字孿生體是對物理實(shí)體的等價描述，是對物理實(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)時交互：基于實(shí)時傳感等多元數(shù)據(jù)的獲取，孿生體可全面、精準(zhǔn)、動態(tài)反映物理對象的狀態(tài)變化，包括外觀、性能、位置、異常等。“實(shí)時”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。

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，孿生體隨著孿生對象的生長而不斷演變。共智體現(xiàn)在三個層面:孿生體與孿生對象間共享智慧(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)測優(yōu)化：根據(jù)物理實(shí)體的各項真實(shí)數(shù)據(jù)，通過數(shù)字孿生體進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)對物理實(shí)體未來狀態(tài)的預(yù)測，預(yù)先知曉未來狀態(tài)能夠輔助用戶做出更合理的決策。根據(jù)物理實(shí)體的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，通過數(shù)字孿生體進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)不穩(wěn)定狀態(tài)的預(yù)測，預(yù)先覺察即將可能發(fā)生的不穩(wěn)定狀態(tài)，使用戶更從容地處理該問題。

建立數(shù)字孿生體的最終目的，是通過描述物理實(shí)體集合內(nèi)在機(jī)理，分析規(guī)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(xiàn)對物理實(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)測系統(tǒng)功能

數(shù)字孿生依托對物理系統(tǒng)的多項數(shù)據(jù)傳輸與洞察，對計劃、設(shè)計、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)時監(jiān)測配網(wǎng)狀態(tài)，實(shí)時反映開關(guān)通斷設(shè)備負(fù)載、用戶負(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)測配網(wǎng)趨勢特征，包括新能源出力、電力用戶用電負(fù)荷、電氣設(shè)備負(fù)載情況，還可以預(yù)測設(shè)備故障、客戶投訴等。四是優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)營策略，整體建構(gòu)設(shè)備檢修頻率、電力設(shè)施配置、聯(lián)絡(luò)開關(guān)投切、相間負(fù)荷調(diào)整等運(yùn)營策略體系。