用于电网数字孪生基础共性服务平台的构建方法和系统与流程

本发明涉及软件工程领域，具体涉及一种用于电网数字孪生基础共性服务平台的构建方法和系统。

背景技术：

1、仿真服务常见的构建方法主要由以下几种：

2、1、模块化方法：这一方法强调将整个平台分解为若干模块或组件，例如数据输入模块、仿真运算模块、数据输出模块等。每个模块可以独立开发、测试和部署，最后通过定义好的接口进行集成。

3、2、微服务架构：在这种方法中，仿真服务被设计为一系列独立的微服务，每个微服务都具有单一职责。这种设计有利于横向扩展和维护。

4、3、容器化与虚拟化：使用容器或虚拟机技术，可以使仿真服务更容易地部署、扩展和迁移。

5、4、云原生方法：分利用云计算资源，如自动扩展、负载均衡和无服务器架构等，以提供高可用性和可扩展性。

6、5、基于agent的方法：这种方法利用代理模型来模拟复杂系统的行为。每个agent都是一个独立的实体，具有自己的状态和行为规则。多个agent可以通过消息传递或其他机制进行交互。

7、6、基于dsl(领域特定语言)的构建：这种方法通过使用为特定仿真任务定制的领域特定语言(dsl)来简化平台开发。这通常用于特定类型的仿真模型，如流体动力学或金融建模。

8、以上几种仿真平台的构建方法无法满足数字孪生平台的构建要求，具体包括：

9、1、数据依赖性:数字孪生强依赖于实时数据，而仿真服务平台通常更侧重于模型本身。

10、2、交互性:数字孪生通常支持双向交互，即更改数字模型可以影响实体系统；而仿真服务平台通常是单向的。

11、3、仿真服务平台多用于分析和优化，而数字孪生更多用于监控和控制。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种用于电网数字孪生基础共性服务平台的构建方法，包括：

2、通过数据流平台，从实体系统获取用构建电网数字孪生基础共性服务平台的实时数据；

3、通过预先构建的转换函数，对所述实时数据进行预处理；

4、将数字孪生模型的状态空间和实体系统的状态空间，通过同态映射和逆映射，实现数字孪生模型与实体系统之间的双向数据绑定；完成电网数字孪生基础共性服务平台的构建。

5、进一步的，通过数据流平台，从实体系统获取用构建电网数字孪生基础共性服务平台的实时数据，包括：

6、使用apache kafka或rabbitmq数据流平台从物理设备或实体系统获取用构建电网数字孪生基础共性服务平台的实时数据。

7、进一步的，通过预先构建的转换函数，对所述实时数据进行预处理，包括：

8、通过转换函数ti对实时数据d进行转换，d′＝tn(tn-1(…(t2(t1(d)))…))，其中d′是预处理后的数据；

9、使用函数z-score进行异常值检测，具体为：z＝σ(x-μ)，如果∣z∣>k，k为常数，则x可被视为异常值

10、使用函数tclean进行进行数据清洗，具体为：dclean＝tclean(draw)，其中draw是原始数据，dclean是清洗后的数据。

11、进一步的，还包括：

12、定义转换函数g，用于将多种格式f或数据源s转换为统一的内部格式f′，f′＝g(f,s)，其中，g是转换函数，f是原始格式，f′是统一的内部格式，2s是数据源。

13、进一步的，将数字孪生模型的状态空间和实体系统的状态空间，通过同态映射和逆映射，实现数字孪生模型与实体系统之间的双向数据绑定，包括：和

14、同态映射f:a→b和逆映射f-1:b→a，实现数字孪生模型与实体系统之间的双向数据绑定，其中a是数字孪生模型的状态空间，b是实体系统的状态空间；

15、f(a)＝b和f-1(b)＝a，当a发生变化δa，相应地，b应发生δb，δb＝f(a+δa)-f(a)。

16、本发明同时提供一种用于电网数字孪生基础共性服务平台的构建系统，包括：

17、实时数据获取模块，用于通过数据流平台，从实体系统获取用构建电网数字孪生基础共性服务平台的实时数据；

18、预处理模块，用于通过预先构建的转换函数，对所述实时数据进行预处理；

19、平台构建模块，用于将数字孪生模型的状态空间和实体系统的状态空间，通过同态映射和逆映射，实现数字孪生模型与实体系统之间的双向数据绑定；完成电网数字孪生基础共性服务平台的构建。

20、进一步的，实时数据获取模块，包括：

21、实时数据获取子模块，用于使用apache kafka或rabbitmq数据流平台从物理设备或实体系统获取用构建电网数字孪生基础共性服务平台的实时数据。

22、进一步的，预处理模块，包括：

23、转换子模块，用于通过转换函数ti对实时数据d进行转换，d′＝tn(tn-1(…(t2(t1(d)))…))，其中d′是预处理后的数据；

24、检测子模块，用于使用函数z-score进行异常值检测，具体为：z＝σ(x-μ)，如果∣z∣>k，k为常数，则x可被视为异常值；

25、清洗子模块，用于使用函数tclean进行进行数据清洗，具体为：dclean＝tclean(draw)，其中draw是原始数据，dclean是清洗后的数据。

26、进一步的，还包括：

27、格式转换子模块，用于定义转换函数g，用于将多种格式f或数据源s转换为统一的内部格式f′，f′＝g(f,s)，其中，g是转换函数，f是原始格式，f′是统一的内部格式，3s是数据源。

28、进一步的，平台构建模块，包括：

29、绑定子模块，用于同态映射f:a→b和逆映射f-1:b→a，实现数字孪生模型与实体系统之间的双向数据绑定，其中a是数字孪生模型的状态空间，b是实体系统的状态空间；

30、f(a)＝b和f-1(b)＝a，当a发生变化δa，相应地，b应发生δb，δb＝f(a+δa)-f(a)。

31、本发明提供的一种用于电网数字孪生基础共性服务平台的构建方法和系统，通过使用先进的数据流平台和精密的数据预处理功能，能够更有效地处理实时数据，同时保证数据质量和可靠性。灵活的数据接口设计、双向数据绑定、以及事件驱动架构使得平台能够快速响应状态变更和实现高度交互性。特别是引入了apis和webhooks，这为模型与现实世界之间提供了更为灵活和实时的交互方式。通过采用实时分析工具、边缘计算以及自动缩放，该方法能够在不牺牲性能的情况下适应不同规模和复杂性的电网系统。这种自适应能力和高度集成的特点使其成为一个相对于传统仿真平台更为先进和全面的解决方案。

技术特征：

1.一种用于电网数字孪生基础共性服务平台的构建方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过数据流平台，从实体系统获取用构建电网数字孪生基础共性服务平台的实时数据，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过预先构建的转换函数，对所述实时数据进行预处理，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将数字孪生模型的状态空间和实体系统的状态空间，通过同态映射和逆映射，实现数字孪生模型与实体系统之间的双向数据绑定，包括：和

6.一种用于电网数字孪生基础共性服务平台的构建系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，实时数据获取模块，包括：

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，预处理模块，包括：

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，平台构建模块，包括：

技术总结
本发明公开了一种用于电网数字孪生基础共性服务平台的构建方法和系统，包括：通过数据流平台，从实体系统获取用构建电网数字孪生基础共性服务平台的实时数据；通过预先构建的转换函数，对所述实时数据进行预处理；将数字孪生模型的状态空间和实体系统的状态空间，通过同态映射和逆映射，实现数字孪生模型与实体系统之间的双向数据绑定；完成电网数字孪生基础共性服务平台的构建。实现了孪生平台与实体系统之间的实时交互。

技术研发人员：李哲,汪旭,曹晓盼,底晓梦,王致芃,翟天一,杜晓东,赵建利,程月瑄,高帅,张鑫
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27