一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法，包括模型精度校验触发方法、模型精度在线校验方法，其中，模型精度在线校验方法包括模型重构、录波数据导入、录波断面选择、仿真数据求解、差值二范数计算，根据计算得到的重构后的模型精度与提前设定的精度阈值的大小比较结果，判断模型精度是否达标，本发明专利技术的有益效果在于：本方法保证了数字孪生模型能一直保持在高精度的范围内，达到了判断模型精度并指导模型校正的目的。模型精度并指导模型校正的目的。模型精度并指导模型校正的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法


[0001]本专利技术涉及的模型精度校验
，尤其涉及一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法。

技术介绍

[0002]多能源系统旨在提高能源利用性能，即供能系统的安全性、效率、可持续性、灵活性和自愈能力，多能源系统是将电力系统、天然气系统、冷暖系统、分布式能源、储能、能量转换和智能信息物理系统与终端用户紧密相连的综合系统。
[0003]目前，多能源系统的运行控制受限于具体的控制策略和海量的碎片信息，降低了多能源系统的安全性和经济性，除此之外，拓扑结构的改变和操作数据的有限访问权限也会影响传统规划结构的有效性，数字孪生技术为实现多能源系统的全景感知和持续控制提供了一种新途径，与采用物理场耦合动力学方程描述运动机理的传统知识驱动建模方法不同的是，构建数字孪生需要采用知识和数据共同驱动的思路，数字孪生模型不仅表现为各种代数的、微分或偏微分形式的数学方程，还包括用于实现物理系统与虚拟模型之间的同步的海量系统量测状态数据，以及利用历史状态数据通过统计和机器学习的构建的描述运动规律的相关性模型，这就导致数字孪生模型不是一组恒定不变的数学方程式，而是一个参数时变、持续更新的进化模型，虽然现在针对传统仿真模型的精度校验开展了大量的研究，但基本都是通过比较数值仿真结果与实测数据的误差来对仿真模型的精度进行校验，缺乏针对数字孪生模型这种非线性时变模型的实时在线精度校验方法，因此亟需一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法，通过实时监控系统参数的变动情况，来对仿真模型的精度进行持续的在线校验。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法。
[0006]因此，本专利技术解决的技术问题是：目前已有的技术主要集中在通过比较数值仿真结果与实测数据的误差来对传统仿真模型进行精度校验方面，难以结合量测数据的实时变化情况，无法对数字孪生模型这种非线性时变模型的精度进行实时的监控和持续不断的自动校验，进而帮助开展模型及参数校正工作。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法，所述在线校验方法包括如下步骤：
[0008]判断多能源系统数字孪生模型参数是否变动，根据模型参数变动情况选择是否进行模型精度的在线校验；
[0009]若模型参数变动，则触发模型精度的在线校验，将多能源系统数字孪生模型重构，并导入触发时刻前一定时间段内所有状态量、输入量和输出量的录波波形，得到录波数据矩阵；
[0010]选择录波波形任一时刻的断面，作为重构后的多能源系统数字孪生模型的初始状态，在该时刻的断面处启动电磁暂态仿真程序，设定仿真时长，对重构后的多能源系统数字孪生模型执行仿真计算，求解状态空间方程，获取该时刻后一定时间段内所有状态量、输入量和输出量的仿真波形，得到仿真数据矩阵；
[0011]通过计算录波数据矩阵和仿真数据矩阵的差值矩阵二范数对数字孪生模型的精度进行校验。
[0012]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法的一种优选方案，其中：所述判断模型参数是否变动包括如下步骤：
[0013]模型选择：利用状态空间方程描述多能源系统数字孪生模型，将其作为待校验的多能源系统数字孪生模型；
[0014]事件监测：将状态空间方程式中各系数矩阵A、B、C、D存入数据库中，实时监测其变动情况，将数据内容发生变动视作一次事件，从而触发模型精度的在线校验。
[0015]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法的一种优选方案，其中：所述状态空间方程的一阶微分方程组，如下所示：
[0016][0017]其中，x为状态向量，x＝[x1，x2，x3，...]T
，u为输入向量，u＝[u1，u2，u3，...]T
，y输出向量，y＝[y1，y2，y3，...]T
，式中各系数矩阵A、B、C、D均由系统的元件参数确定，若为线性非时变系统，则各系数矩阵A、B、C、D均为常数，若为线性时变系统，则各系数矩阵A、B、C、D均为时间函数。
[0018]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法的一种优选方案，其中：所述多能源系统数字孪生模型重构包括如下步骤：
[0019]若触发多能源系统数字孪生模型在线校验命令，则获取在线校验命令的触发时刻的各系数矩阵，修改多能源系统数字孪生模型。
[0020]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法的一种优选方案，其中：所述修改多能源系统数字孪生模型还包括：若所述在线校验命令的触发时刻为t
s
，则修改后的多能源系统数字孪生模型表示为
[0021][0022]其中，A
s
、B
s
、C
s
、D
s
为模型参数变动后的各系数矩阵。
[0023]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法的一种优选方案，其中：所述得到录波波形矩阵包括如下步骤：
[0024]获取多能源系统所有状态量、输入量和输出量的录波波形文件，在t
s
时刻触发校验命令后，导入t
s
时刻前一定时间段t
R
～t
s
内所有状态向量x
R
(t
R
，t
s
)、输入向量y
R
(t
R
，t
s
)和输出向量u
R
(t
R
，t
s
)的录波波形，进而得到录波数据矩阵R(t
R
，t
s
)，
[0025]R(t
R
，t
s
)＝[x
R
(t
R
，t
s
)u
R
(t
R
，t
s
)yR(t
R
，t
s
)]，
[0026]其中，
[0027][0028][0029][0030]其中，Δt
R
为录波采样时间间隔。
[0031]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法的一种优选方案，其中：所述选择录波波形任一时刻的断面包括如下步骤：
[0032]在一定时间段t
R
～t
s
内选择录波波形某一时刻t0的断面，并获取所述某一时刻的录波数据R(t0)，
[0033]R(t0)＝[x
R...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法，其特征在于：所述在线检验方法包括如下步骤：判断多能源系统数字孪生模型参数是否变动，根据模型参数变动情况选择是否进行模型精度的在线校验；若模型参数变动，则触发模型精度的在线校验，将多能源系统数字孪生模型重构，并导入触发时刻前一定时间段内所有状态量、输入量和输出量的录波波形，得到录波数据矩阵；选择录波波形任一时刻的断面，作为重构后的多能源系统数字孪生模型的初始状态，在该时刻的断面处启动电磁暂态仿真程序，设定仿真时长，对重构后的多能源系统数字孪生模型执行仿真计算，求解状态空间方程，获取该时刻后一定时间段内所有状态量、输入量和输出量的仿真波形，得到仿真数据矩阵；通过计算录波数据矩阵和仿真数据矩阵的差值矩阵二范数对数字孪生模型的精度进行校验。2.根据权利要求1所述的一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法，其特征在于：所述判断模型参数是否变动包括如下步骤：模型选择：利用状态空间方程描述多能源系统数字孪生模型，将其作为待校验的多能源系统数字孪生模型；事件监测：将状态空间方程式中各系数矩阵A、B、C、D存入数据库中，实时监测其变动情况，将数据内容发生变动视作一次事件，从而触发模型精度的在线校验。3.根据权利要求2所述的一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法，其特征在于：所述状态空间方程的一阶微分方程组，如下所示：其中，x为状态向量，x＝[x1，x2，x3，...]
T
，u为输入向量，u＝[u1，u2，u3，...]
T
，y输出向量，y＝[y1，y2，y3，...]
T
，式中各系数矩阵A、B、C、D均由系统的元件参数确定，若为线性非时变系统，则各系数矩阵A、B、C、D均为常数，若为线性时变系统，则各系数矩阵A、B、C、D均为时间函数。4.根据权利要求3所述的一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法，其特征在于：所述多能源系统数字孪生模型重构包括如下步骤：若触发多能源系统数字孪生模型在线校验命令，则获取在线校验命令的触发时刻的各系数矩阵，修改多能源系统数字孪生模型。5.根据权利要求4所述的一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法，其特征在于：所述修改多能源系统数字孪生模型还包括：若所述在线校验命令的触发时刻为t
s
，则修改后的多能源系统数字孪生模型表示为其中，A
s
、B
s
、C
s
、D
s
为模型参数变动后的各系数矩阵。6.根据权利要求5所述的一种多能源系统数字孪生模型精度在线校验方法，其特征在于：所述得到录波波形矩阵包括如下步骤：
获取多能源系统所有状态量、输入量和输出量的录波波形文件，在t
s
时刻触发校验命令后，导入t
s
时刻前一定时间段t
R
～t
s
内所有状态向量x
R
(t
R
，t
s
)、输入向量y
R
(t
R
，t
s
)和输出向量u
R
(t
R
，t
s
)的录波波形，进而得到录波数据矩阵R(t
R
，t
s
)，R(t
R
，t
s
)＝[x
R
(t
R
，t

【专利技术属性】
技术研发人员：唐学用，白浩，吴鹏，潘姝慧，李庆生，袁智勇，万会江，雷金勇，颜霞，周长城，孙斌，叶琳浩，李震，吴争荣，刘文霞，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：