Power Systems'te Dijital Twins'e Giriş

Dijital ikizler, gerçek zamanlı verilerden sensörlerin, akıllı metre ve denetim ve veri toplama sistemlerinin zeminini yeniden şekillendirir, sürekli olarak jeneratörlerin, dönüştürücülerin, iletim hatlarının ve yüklerin daha fazla dağıtılmasına olanak sağlar. Bu dinamik sadakat, şebekenin mevcut durumunu gözlemleme ve fiziksel olarak dağıtmadan önce değişikliklerin etkisini simülasyonunu sağlar.

Dijital ikizin temel değeri, operasyonel veriler ve analitik modeller arasındaki boşluğu köprülemek için kendi yeteneğinde yatıyor. Geleneksel yük çalışmaları her yıl çevrimdışı ağ modellerine güveniyor, hızlı bir şekilde yük geçişi ve altyapı yaşları olarak eski haline geliyor. Bir dijital ikiz bu gecikmeyi canlı telemetri ile darbeyle ortadan kaldırır, gerçek zamanlı devlet tahminlerine izin verir ve eksiltme:0).

Power Grids için Dijital Twin Architecture

Etkili bir dijital ikiz inşa etmek fiziksel varlıklar, iletişim ağları, veri yönetimi sistemleri ve simülasyon motorları ile bağlantı kurmak için bir katmanlı mimari gerektirir. Fiziksel katman, gerilim, mevcut, sıcaklık ve alt istasyonlarda bulunan diğer parametreler, ve müşteri hizmetleri içinde. Bu sensörler, milisaniyelerden dakikalara kadar uzanan aralıklarla veri akışı sağlar, olay takip edilir ve bu bilgiyi kullanarak, genellikle zaman serisi veritabanı ve etkinlik brokerlerini kullanarak zaman veri katmanını kullanır.

Anada, ikiz simülasyon tabakası, elektrik modellerini – tek yönlü diyagramlar, bileşen parametreleri ve bağlantı matrisleri – bu, yük akışı ve dinamik simülasyon için temel oluşturur. Makine öğrenme ve fizik bilgilendirici algoritmaları, modelleme sistemleri, dokunma ayarlarını, dijital ikiz gösteri projelerindeki değerleri ortaya koyar.[TFL]

Gerçek Zamanlı Veri Edinme ve senkronizasyon

Veri senkronizasyonu çoğu uygulama için teknik bir meydan okumadır. Phasor ölçüm birimleri (PMUs) yüksek çözünürlüklü zaman ayarlı veriler sağlarken, uzaktan terminal birimleri (RTUs) daha yavaş güncelleme yapar. Bu sürekli senkronizasyon bu ikileme, eş zamanlı bir durum tahminine göre yapılır. Bu tür kesintiler veya sıra dışı gerilim profilleri genellikle en yüksek teknoloji işleme ile artırılmış bir şekilde yapılır.

Enhancing Load Flow Analysis with Digital Twins

Yük akışı analizi, güç sistemi planlaması ve operasyonlarının temel taşı olarak kalır. Dijital ikizler bu analizi periyodik, çevrimdışı hesaplamalar sürekli, canlı devlet değerlendirmeleri için geliştirir. Güç akış denklemlerini bir gün varsayarsak, operatörler tam mevcut yükleme ve nesil sevk için hesaplara erişebilir.Bu, kongestasyon yönetimi, gerilim yönetmeliği ve tasarruf için derin etkilere sahiptir.

Örneğin, 138 kV hattı üzerinde aşırılığa karşı çalışan bir fayda, dijital ikizi yeniden planlanmamış jeneratörlerin etkisini simüle etmek, taşıyıcı bankaları yönlendirmek veya musluk değiştiricileri ayarlamak için kullanabilir - ve sonuçları anında görmek. Çünkü ikiz her cihazın gerçek inertia ve kontrol ayarlarını içerir, simülasyon şu anki yükleri ve mevcut nesillerden daha güvenilirdir.

Geliştirilmiş doğruluk ve dinamik Yetenekler

Statik yük akışı modelleri, otobüs yükleri ve jeneratör çıktıları için sürekli değerler varsayıyor, ancak gerçek sistemler ikinci olarak dalgalanmalar.Bir dijital ikiz bu dalgalanmaları sürekli olarak ölçümlenen verilerle güncelledi.Ayrıca Enerjinin dijital ikiz girişimleri [Dönetici davranışı[Dönetici:0)[Dönetici yükleri gibi cihazlar, özellikle de dijital ikizler, yüksek çözünürlükte yapılan gerilim marjlarının yüksek orandaki hatalarıyla karşılaştırıldığında %40 azaltılıyor.

Başka bir avantaj, zaman serisi yükü akışını saatlerce veya günlerce gerçekleştirme yeteneğidir. geleneksel bir yük akışı tek bir anlık, bir dijital ikiz, geçmiş gün verileri tekrar oynatabilir veya gelecekteki bir yük profili tahmin edilen tahmin verileri proaktif olarak ortaya koyar[Dönder)[Döndergiler yavaş gerilim varyasyonları, güç kalitesi ve dağıtımlı nesilin besleyici gerilim profilleri üzerindeki etkisini azaltır.

Senaryo Simülasyonu ve Yetki Analizi

Dijital ikizler hızlı, otomatik kontingency analizi sağlar. Her olası kesinti için n-1 simülasyonlar yapmak yerine, ikizler paralel bir çözüm kullanarak saniyede binlerce kontingans değerlendirebilir.Bu, her bir kez daha-bir yıllık çalışmayı sürekli olarak yenilenen bir operasyonel karar aracına dönüştürerek bir araya getirir.

Yeni dağıtılmış enerji kaynaklarının (DER) etkisini değerlendirmek için dijital ikizleri kullanarak, çatıdaki güneş veya batarya depolaması gibi, alt istasyon yükleme ve gerilim yönetmeliği üzerinde. Üst yükleri veya yükleme sistemlerini test edebilir veya teslim eden farklı tarife yapılarını test edebilir.

Power System Simülasyon ve Optimizasyon

Yük akışının ötesinde, dijital ikizler, geçici stabilite, elektromanyetik geçiciler ve devlet tahminleri de dahil olmak üzere daha geniş bir simülasyon ekosistemini destekler. Bu daha yüksek sadakat simülasyonları genellikle kontrol odasında gerçek zamanlı kullanım için yoğundur, ancak ikiz sınır koşulları ve ilk devletler, onları daha doğru hale getirir. Örneğin, planlı bir jeneratör gezisi için geçici bir istikrar çalışması planlı yük akışı gerektirir - dijital ikiz malzemeler otomatik olarak ayarlandığında bir şey.Bu, bu tür çalışmaları saatlerce çalıştırmak için gereken süreyi azaltır ve birkaç dakikaya kadar azaltır.

Optimizasyon rutinleri ayrıca ikizin canlı verilerinden faydalanır. Optimal güç akışı (OPF) çözücüler, insan müdahalesi olmadan ayarlanan ayarları otomatik olarak kullanabilirler ve gerçek ekipman sınırlarını muhafazakar olarak alan çözümler bulmak için çözümler bulmak.

Tahmin edici Bakım ve Varlık Yönetimi

Dijital ikizin en etkili kullanımlarından biri tahmin edici bakımdır. Modelin gerçek sensör okumalarıyla ilgili beklenen davranışları sürekli olarak karşılaştırarak, ikiz ekipmandaki bozulmayı geciktirebilir. Örneğin, bir transformerin iç sıcaklık eğrisi, ısıtımı veya petrol kirliliğini önerebilir.

Varlık yönetimi ayrıca, bütçeleri planlamayı da içerir. Dijital ikiz gelecek yükleme senaryolarını on yıllar önce simüle edebilir, talep büyüme faktörü, DER penetrasyonu ve iklim koşullarında tasarruf sağlar.O zaman hangi kırıcılar, dönüştürücüler ve iletkenler (Döneticileri) büyük olasılıkla sermaye yatırım programına giriş yapar.Bu veriler odaklı planlama kontrastları uzun vadede milyonlarca dolar tasarruf eder.

Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Entegrasyonu

Yenilenebilir nesil, güç sistemlerine önemli belirsizlik ve varılabilirlik sağlar. Dijital ikizler bunu, yüksek rüzgarlı bir olayda gerçek zamanlı olarak test ederek ve rüzgar türbinlerinin verilerine dayanarak, bulut kapak tahminlerine ve türbin belirli güç eğrilerine göre yönlendirebilir. ikiz, aksi takdirde ısı veya gerilim limitlerini en üst düzeye çıkarmadan yenilenebilir penetrasyonu en üst düzeye taşıyabilen 30 puan daha fazla güçleye taşıyabilir. Örneğin, ikiz dinamik bir satır derecelendirmesi (köpürücüksel ısıtme için hesap verebilir) gösterebilir.

Batarya depolamanın entegrasyonu, ikizlerin sağladığı başka bir alandır. Bu, şarj, verimlilik kayıpları ve termal özellikleri modelleyebilir, sonra en kârlı şarj / şarj programına dayalı olarak dağıtılan optimizasyon rutinleri çalıştırır. ikiz, güvenilir bir şekilde enerji finansmanı ve reaktif güç desteği ile ilgili olarak bataryaların güvenilir bir şekilde destekleyebilmesini sağlar.

Maliyet-Benefit Analizi ve Yatırım Planlaması

Utilities genellikle dijital ikiz yatırımları haklı çıkarmak için mücadele eder, çünkü faydaları - sermaye projelerinin, operasyonel verimliliğin - iyi yapılandırılmış bir dijital ikiz prototipi, bir iş davası oluşturmak için kullanılabilir. Örneğin ikiz, iki yıllık bir süreyi yeteneklerini ve kapasiteleri olmadan, aşırı yükleme sayısını sayabilir, maliyetleri azaltım ve müşteri dakikalarını kesintiye uğratabilir.

Maliyet tarafında, ikiz sensörlerin yatırımını gerektirir (PMUs, akıllı metre), IT altyapısı (bulunma veya kenar hesaplaması), ve analitik araçlar. Ancak, artan maliyet genellikle geleneksel mühendislik çalışmaları, hava durumu abonelikleri ve manuel veri toplama gibi - ikizler birden çok alt istasyonda veya daha verimli bir şebeke operasyonlarında kendi başına ödemelerin önüne geçebileceğini öğrenir.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Net faydalara rağmen, dijital ikizlerin güç sistemlerinde yaygın olarak benimsenmesi engellenir. Veri kalitesi ve siber güvenlik kaygıları önemlidir.Eğer canlı veriler ikizleri ve enerji yönetim sistemlerinin teknik olarak karmaşık hale getirilmesi, orta ve özel adaptörlere yatırım yapmak zorunda kalır.

Başka bir meydan okuma, hem güç sistemlerini ve veri bilimini anlayan yetenekli personel için ihtiyaçtır.İşsizlik boşluğu yavaş yavaş yavaş üniversiteler dijital ikizler ve satıcılara platformları basitleştirecek şekilde farklı satıcılar tarafından yapılan standartlaştırma çabalarıyla ilgili olarak farklı satıcılar tarafından sorunsuz bir şekilde bilgi değişimine izin verir.

Önümüzdeki gibi, dijital ikizler, 5G iletişimiyle daha yapay zekayı, hata sırasında otomatik olarak yeniden yapılandırma ağlarını sağlayan yüksek hızlı dinamik simülasyonu içerecektir ve SCADA'nın bugün olduğu gibi ağ operasyonlarına temel olacak - her zaman 5G iletişim ile dijital ikizlerin bir araya gelmesi, düşük çözünürlük kontrol döngülerini mümkün olacak.0, dayanıklı ve maliyetle enerji yönetimini hızlandıracak[T)