一种基于数字孪生的输变电工程全生命周期协同管控方法与流程

本发明涉及电力工程数字化管理，具体为一种基于数字孪生的输变电工程全生命周期协同管控方法。

背景技术：

1、数字孪生技术通过构建物理实体的数字化镜像模型，实现对物理实体全生命周期状态的映射与仿真分析。在输变电工程领域，数字孪生体以结构化数据模型表示变压器、直流换流变压器、智能型电抗器、断路器、互感器等物理设备实体，涵盖设备在规划设计、设备采购、施工建设及运维各阶段所涉及的全部属性。

2、现有数字孪生系统在数据建模层面采用iec cim标准模型对设备属性进行描述并通过版本管理记录属性值变更历史；在跨阶段数据移交层面通过数据同步或字段映射方式将属性值移交至目标阶段；在运维监测层面通过传感器采集实测数据与额定值比对触发告警，部分系统引入图模型支持故障影响范围的传播分析。上述方案均仅记录属性值本身及变更历史，不记录属性值赖以成立的适用条件、所依据的标准版本及来源类型，导致输变电工程信息系统集成服务在跨阶段数据移交过程中长期面临语义失效无法识别、失效影响范围无法准确界定、修复操作缺乏连锁影响预评估三个层次的问题，设备属性数据的语义失效削弱了大规模电网安全保障和防御体系的数据基础，影响智能调度系统对设备状态的准确判断与调度决策。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于数字孪生的输变电工程全生命周期协同管控方法，实现跨阶段移交时属性语义失效的自动识别与可控修复。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明一种基于数字孪生的输变电工程全生命周期协同管控方法，包括：

4、s100：为输变电工程中每一物理设备实体建立数字孪生体，为数字孪生体中每一属性构建语义上下文编码块，语义上下文编码块记录属性值赖以成立的适用条件、标准版本及来源类型，并与属性值强制绑定存储且不可单独修改；

5、s200：基于属性间的计算关系与规范约束关系构建属性依赖有向图，将具有独立校验规程且校验过程不依赖上游属性当前值的属性节点标识为语义锚点；

6、s300：在生命周期阶段移交时，将移交前阶段的数字孪生体中每一属性的语义上下文编码块与移交目标阶段预先配置的语义基准进行逐字段比对，识别语义条件失效，生成语义条件失效属性清单；

7、s400：以语义条件失效属性清单中的每一失效属性为起点，在属性依赖有向图中沿有向边向下游传播失效影响，传播至语义锚点时强制截断并将语义锚点标记为待核验状态，对下游属性节点评定失效风险等级，得到失效传播域；

8、s500：在数字孪生体的沙箱副本中执行候选修复方案，修复后重新执行s400并比对失效传播域变化，输出修复方案评估报告；

9、s600：将修复后的数字孪生体封存为终态快照，已修复属性的属性值同步至运维系统，未修复属性标记为待核实状态；

10、s700：运维阶段当实测数据导致属性的适用条件发生偏离时，触发局部失效传播域重计算，对波及安全约束类属性的传播路径推送预警。

11、作为本发明的一种优选技术方案，在s100中，所述语义上下文编码块的构建包括：

12、从设计计算书中提取属性值计算时所采用的环境条件、设备工况及地理条件，记录为适用条件字段；

13、从属性值计算所依据的规程文件中提取规程编号及版本号，记录为标准版本字段；

14、根据属性值的获取方式，将来源类型字段记录为设计计算值、厂家铭牌值或实测值之一；

15、语义上下文编码块与属性值以复合记录形式存储，对任一字段的修改操作同时锁定其余字段，不允许单独提交。

16、作为本发明的一种优选技术方案，在s200中，所述属性依赖有向图的构建包括：

17、从设计计算书的公式关系中提取被引用属性作为公式输出属性的上游节点，建立直接计算依赖边；

18、从工程规范条文中解析属性间的约束关系，将约束条件中涉及的属性作为被约束属性的上游节点，建立规范约束依赖边；

19、对属性依赖有向图中每一有向边附加依赖类型标注，标注为直接计算依赖或规范约束依赖之一。

20、作为本发明的一种优选技术方案，在s200中，所述语义锚点的标识包括：

21、检索属性节点是否具有独立整定规程或独立校验标准；

22、验证属性节点的校验过程是否引用属性依赖有向图中任一上游属性的当前值；

23、若属性节点具有独立整定规程或独立校验标准，且校验过程不引用任一上游属性的当前值，则将属性节点标识为语义锚点，保护定值、绝缘水平、接地电阻对应的属性节点均符合前述条件。

24、作为本发明的一种优选技术方案，在s300中，所述识别语义条件失效包括：

25、将移交前阶段的数字孪生体中每一属性的适用条件字段与移交目标阶段预先配置的语义基准中对同一属性的适用条件进行逐字段比对，字段内容不一致则将属性记录为适用条件失效；

26、将移交前阶段的数字孪生体中每一属性的标准版本字段与移交目标阶段预先配置的语义基准中对同一属性的标准版本进行逐字段比对，版本号不一致则将属性记录为标准版本失效；

27、将移交前阶段的数字孪生体中每一属性的来源类型字段与移交目标阶段预先配置的语义基准中对同一属性的来源类型进行逐字段比对，字段内容不一致则将属性记录为来源类型失效；

28、将适用条件失效、标准版本失效、来源类型失效的属性汇总生成语义条件失效属性清单。

29、作为本发明的一种优选技术方案，在s400中，所述传播至语义锚点时强制截断的具体步骤包括：

30、在属性依赖有向图中沿有向边逐节点传播失效影响，每到达一个属性节点时检索属性节点是否为语义锚点；

31、若到达的属性节点为语义锚点，则停止向属性节点的下游属性节点继续传播，将语义锚点标记为待核验状态并纳入语义条件失效属性清单；

32、若到达的属性节点不为语义锚点，则继续沿有向边向下游属性节点传播。

33、作为本发明的一种优选技术方案，在s400中，所述对下游属性节点评定失效风险等级包括：

34、将保护定值、绝缘水平、接地电阻对应的下游属性节点评定为高风险；

35、将经济运行区间、无功补偿容量对应的下游属性节点评定为中风险；

36、将设备命名、台账描述对应的下游属性节点评定为低风险；

37、当一个下游属性节点同时位于多个失效属性的传播路径上时，将下游属性节点的失效风险等级在高风险、中风险、低风险三级评定结果基础上提升一级，原评定结果已为高风险则维持高风险不再提升。

38、作为本发明的一种优选技术方案，在s500中，所述在数字孪生体的沙箱副本中执行候选修复方案包括：

39、对适用条件失效的属性，将移交前阶段适用条件下的属性值按照条件换算规则换算为移交目标阶段适用条件下的属性值，作为候选修复方案；

40、对标准版本失效的属性，按移交目标阶段预先配置的语义基准所执行的标准版本重新计算属性值并替换，作为候选修复方案；

41、对来源类型失效的属性，将属性标记为待实测状态，在运维阶段首次巡检时补录实测值，作为候选修复方案；

42、在沙箱副本中执行候选修复方案后重新执行s400，将修复后失效传播域的节点集合与修复前失效传播域的节点集合进行比对，以修复后新增失效节点数量与修复前失效传播域节点总数之比作为副作用系数，根据副作用系数输出修复方案评估报告。

43、作为本发明的一种优选技术方案，在s600中，所述终态快照的内容包括：

44、当前阶段全部属性的最终语义上下文编码块；

45、属性依赖有向图的终态版本；

46、本次移交的语义条件失效属性清单及对应修复记录，修复记录包含每一属性的修复前属性值、修复后属性值及修复依据；

47、终态快照以只读方式永久存储，作为后续阶段移交时语义基准比对的溯源基准。

48、作为本发明的一种优选技术方案，在s700中，所述触发局部失效传播域重计算包括：

49、持续采集物理设备实体的实测数据，将实测数据与对应属性的语义上下文编码块中记录的适用条件字段进行比对，当实测数据与适用条件的偏离值持续超过预设容差时，将属性标记为适用条件偏离；

50、以适用条件偏离的属性为起点，重新执行s400，重计算范围限定为属性的下游属性节点集合；

51、当物理设备实体发生改造或更换时，将改造涉及的属性标记为变更状态，重新执行s200至s600的完整流程。

52、本发明的有益效果是：

53、1.本发明通过语义上下文编码块与属性值的强制绑定存储机制，结合阶段移交时的逐字段语义比对，实现了输变电工程跨阶段移交中属性语义失效的自动识别，有效解决了现有数字孪生系统在语义有效性管控层面的不足。

54、2.本发明提出语义锚点作为失效传播的强制截断边界，以语义前提失效而非属性值变更为传播起点，实现了失效影响范围的精确界定，避免了现有传播分析方法对语义失效情形的漏判。

55、3.本发明通过沙箱副本预执行与副作用系数量化评估，实现修复方案连锁影响的事前预判，结合终态快照的只读封存保障修复过程可追溯，降低了修复操作引入新失效节点的风险。