一种数字孪生变电站数据信息优化同步系统及方法与流程

本发明涉及信息优化同步，更具体地说，本发明涉及一种数字孪生变电站数据信息优化同步系统及方法。

背景技术：

1、在当今电力行业中，数字化技术的应用日益普遍，数字孪生技术作为一种新兴的数字化技术在电力领域得到了广泛的应用。数字孪生技术通过数字模型与实际设备数据的实时同步，使电力系统管理者能够实时监测设备运行状态、预测设备故障风险、优化设备运行策略，从而提高电力系统的运行效率和安全性。

2、随着电力行业向数字化、智能化的转型，数字孪生技术在变电站中的应用逐渐成为提高变电站设计、建设与运营效率的重要手段。数字孪生变电站通过构建变电站物理实体的虚拟模型，实现对变电站全生命周期的高精度模拟和管理，从而提升变电站的运行效率和安全性能。

3、但是其在实际使用时，仍旧存在一些缺点，如在实际应用中，面临着传统设备数据信息同步系统存在的一些问题，如数据同步不及时、数据准确性差、系统稳定性差等，这些问题影响了数字孪生技术对电力系统管理的实际应用效果。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种数字孪生变电站数据信息优化同步系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、数据采集模块：用于通过部署在变电站的采集设备上采集数据；

4、数据处理模块：用于接收数据采集模块中的数据，并将采集到的数据进行数据清洗和压缩；

5、构建数字孪生模型模块：用于基于变电站的物理结构和运行特性，构建数字孪生模型；

6、数据同步模块：用于物理变电站与数字孪生变电站之间的数据同步；

7、实施部署模块：用于在变电站中部署数字孪生变电站数据信息优化同步系统，确保系统的稳定性和可靠性；

8、测试和验证模块：用于进行系统的全面测试和评估，收集用户的反馈意见，并根据实际情况进行改进和优化。

9、优选的，所述数据采集模块中，通过部署在变电站现场的传感器、测量设备实时采集变电站的运行数据，其中，运行数据包括设备状态、环境参数、电量数据；

10、将传感器安装在变电站的关键设备和重要位置上，如变压器、开关设备、电缆连接点等；这些传感器具备高度精确的数据感知能力，能够实时地检测并记录设备的运行温度、压力、振动、电气参数多项指标。

11、优选的，所述数据处理模块中，由于传感器和测量设备在数据采集过程中受到各种干扰，原始数据中往往包含噪声和异常值；数据清洗的主要目标就是识别和消除这些不良数据，以保证后续分析的准确性；

12、噪声可能由设备误差、环境干扰或数据传输错误引起；为了去除噪声，采用卡尔曼滤波，平滑数据并减少随机波动；由于不同的传感器和测量设备可能使用不同的数据格式和单位，因此需要对数据进行标准化处理，以确保数据的一致性和可比性。

13、异常值是由于设备故障、测量误差或数据传输错误导致的极端值；这些值往往与其他正常数据存在显著差异，可能误导分析结果；因此，需要采用阈值法检测异常值，并将异常值剔除。

14、优选的，所述构建数字孪生模型模块中，对于变电站的物理结构建模，采用了高精度的三维扫描和激光测距技术。这些技术能够捕获变电站的详细几何信息，包括设备的位置、尺寸和相互之间的连接关系。随后，利用cad(计算机辅助设计)和bim(建筑信息模型)软件，将这些几何信息转化为三维数字模型。这种模型能够精确地反映变电站的物理结构，为后续的运行状态模拟和优化控制提供了坚实的基础。

15、在构建数字孪生模型时，采用了机器学习和深度学习算法，对变电站的历史运行数据进行分析和挖掘；这些算法能够识别出变电站的运行规律和模式，并预测未来的运行趋势。通过将这些运行特性与物理结构模型相结合，构建了一个能够实时反映变电站运行状态的数字孪生模型。

16、优选的，所述数据同步模块中，在数字孪生变电站端，数据同步模块负责接收从数字孪生模型中传输过来的数据，模块会对接收到的数据进行解析和验证，确保数据的准确性和完整性，同时，模块还会将解析后的数据与数字孪生模型中的数据进行比对和同步，如果发现数据不一致或存在差异，模块会立即进行异常处理，并更新数字孪生模型中的数据，以确保两者之间的同步性；

17、为了确保数字孪生模型始终反映物理变电站的实际运行状态，数据同步模块会实时监测物理变电站的运行数据，并在检测到数据变化时立即更新数字孪生模型中的数据，这种实时更新机制能够确保数字孪生模型的实时性和准确性，为运维人员提供及时、准确的决策支持。

18、优选的，所述实施部署模块中，在实施部署之前，实施部署模块先进行需求分析与规划；这包括对变电站的现有环境、设备、网络等进行全面的调研和评估，明确系统部署的目标、范围和限制条件，同时，还会根据实际需求，制定详细的系统部署方案，包括硬件设备的选型、网络架构的设计、软件系统的配置；

19、在硬件设备的安装与配置阶段，实施部署模块会按照系统部署方案的要求，对所需的硬件设备进行采购、安装和配置，这包括服务器、存储设备、网络设备、传感器等设备的安装和调试，确保它们能够正常工作并满足系统的需求，同时，还会对硬件设备进行必要的优化和配置，以提高系统的性能和稳定性；

20、在硬件设备安装完成后，实施部署模块会开始部署和配置软件系统，这包括安装操作系统、数据库、中间件等基础软件，以及部署数字孪生变电站数据信息优化同步系统的应用软件，在部署过程中，模块会确保软件系统的版本、配置和依赖关系正确无误，并进行必要的优化和调整，以满足系统的性能需求。

21、优选的，述测试和验证模块中，在开始测试之前，测试和验证模块会首先制定详细的测试计划，这个计划包括测试的目标、范围、方法、时间表、资源分配等内容，确保测试的全面性和系统性，同时，测试计划还会根据系统的特点和需求，确定测试的优先级和重点，确保关键功能和性能得到充分的验证；

22、功能测试是测试和验证模块的核心任务之一，它主要验证系统是否按照设计要求实现了所有功能，并检查这些功能是否满足用户的需求和期望，在功能测试过程中，测试和验证模块会设计各种测试用例，模拟用户的不同操作场景，确保系统在各种情况下都能正常运行并产生正确的结果。

23、性能测试是评估和验证系统性能的关键环节，测试和验证模块会通过各种性能测试工具和方法，对系统的响应时间、吞吐量、并发处理能力等指标进行测试，同时，还会对系统的资源消耗、稳定性、可扩展性等方面进行评估，确保系统在高负载和复杂环境下都能保持良好的性能表现；

24、安全测试是确保系统安全性的重要手段，测试和验证模块会对系统的安全性进行全面的测试，包括漏洞扫描、渗透测试、身份验证和授权机制等方面，通过模拟各种攻击场景和测试手段，发现和修复系统中的安全漏洞和隐患，确保系统能够抵御外部威胁和攻击；

25、测试和验证模块还会负责收集用户的反馈意见，并根据用户的反馈对系统进行改进和优化，这包括收集用户对系统功能的评价、使用过程中的问题和建议等，对这些问题进行分析和归类，制定相应的改进措施和优化方案，通过不断的用户反馈和迭代优化，不断提升系统的质量和用户体验；

26、在测试完成后，测试和验证模块会对测试结果进行全面的分析和总结，并编写详细的测试报告，这个报告包括测试的过程、结果、发现的问题和改进建议等内容，为系统的开发团队提供重要的参考和依据，同时，测试报告还会向用户展示系统的性能和功能表现，增强用户对系统的信任和满意度。

27、本发明的技术效果和优点：

28、本发明能够实现实时高效的数据同步，确保数字孪生模型能够准确反映变电站设备的实时状态；同时，还应当具备数据处理和转换能力，能够清洗、压缩和转换原始数据，提高数据的准确性和传输效率。