[发明专利]一种基于数字孪生的统一数据计量采集系统

说明书

本发明涉及一种基于数字孪生的统一数据计量采集系统，解决的是不能多业务应用统一计量数据采集管理的技术问题。本发明利用数字孪生技术实现多应用场景下采集信息类型、频度的统一设置；数字孪生辅助信息系统仿真运行多业务数据模型，基于模型运行结果的综合分析，动态调整采样参数，使得采集系统实时掌握应用系统的需求。在电网公司的计量中心对发明设计的系统开展现场试验工作，验证了系统方案具备多业务项综合采集，适应秒级采集能力，并以负荷预测和现货交易业务为例，以预测精度和购电成本为指标，分析运行结果从而调整采集时间间隔，最终确定最佳采集频度，从而将对应的负荷预测平均绝对百分比误差限制在允许门限，同时限制了售电方的购电成本偏差值。

技术领域

本发明涉及计量采集系统领域，具体涉及一种基于数字孪生的统一数据计量采集系统

背景技术

传统的计量采集方式和模式固定，以电网为例，根据IEC 61850-9-2LE规定电能计量系统的采样率固定为256×fr或80×fr，数据位数为32位。电力企业安全分区要求使得各业务部门独立采集所需数据，形成“信息孤岛”。由于各业务场景服务对象不同，导致部门间的数据格式和定义不一致，无法为系统高级业务应用提供支持。此外，不同的业务应用场景，对计量数据的数据质量、数据项类别、采集频度、时标精度也各有区别。不同业务之间采集的数据项存在部分重叠，可能导致数据一致性和完整性存在问题。当前计量采集系统缺乏统一的采集方案及平台，数据复用性差。

以“数字电网”建设的概念为例，强调以“电力+算力”建设一体化智能运行系统，利用数字孪生技术建立跨部门、跨应用、跨业务的平台，提升可观可测可控水平，助力实现状态全感知、管理全在线、数据全管控，打造覆盖全过程生产环节的数字孪生电网。数字孪生(digital twin,DT)可充分利用海量数据资源，在数字空间设计虚拟模型，实现信息系统与物理系统的映射交互，从而帮助对物理对象进行优化和决策。现有的固定分层结构的计量自动化系统针对的是单一应用场景独立采集无法掌握全业务对象的信息，逐渐满足不了当前新兴数字电网的需求。

针对以上问题，本发明设计了跨部门、跨应用、跨区域的基于数字孪生的统一数据计量采集系统，利用数字孪生技术建立多业务应用数据模型，然后分析不同业务应用的采集需求，生成不同场景数据采集的综合模板，实现采集数据项类型、精度、频度的定制化设置，采集系统也可实时掌握应用系统的需求及模型变化。本发明以电力现货交易与负荷预测业务为例，将购电成本和预测精度作为指标，通过建立涉及“源-售-荷”三方的售电方购电成本确定模型和双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)预测模型，利用数据治理提升采集数据质量，根据数字孪生仿真运行的结果来调整计量采集的频度，分别实现了两类应用的数字孪生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的不能跨区域的统一数据采集的技术问题。提供一种新的基于数字孪生的统一数据计量采集系统，该基于数字孪生的统一数据计量采集系统具有能够跨区域的统一数据采集的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种基于数字孪生的统一数据计量采集系统，所述基于数字孪生的统一数据计量采集系统包括计量系统、业务应用系统、传输支撑系统、数字孪生系统以及数据采集系统；计量系统包括数据采集主站和采集终端；计量系统将采集终端的计量数据上传至数据主站或传输给对端设备；所述数据采集系统分为数据采集控制面和数据采集分发面；数字孪生系统接收业务应用系统下行的业务模型和应用性能指标，依据业务模型仿真运行数据采集分发面接收的实时采集数据取得数据应用效果的综合评价，将数据应用效果的综合评价发送给数据采集系统；业务应用系统和数字孪生系统均不直接控制数据采集系统，即业务应用隔离区获得是数据的最终效果而不下发数据的采集控制指令。

上述方案中，为优化，进一步地，数字孪生系统还将从数据采集系统获得的数据，并依据数据应用模型运行仿真，通过实时对比仿真运行结果数据与数据应用指标之间的差值判断数据采集系统所获取数据的质量。