一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明涉及电力系统应急管理，尤其涉及一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、在台风、地震等极端自然灾害发生后，电网设施和道路网络同时遭受破坏，电力公司需要调度多支抢修队伍并发执行修复任务。

2、现有的抢修调度系统通常基于静态路网模型和独立的任务分配逻辑生成调度指令。这些系统将电网拓扑与交通路网视为两个分离的系统，未能考虑灾害对道路通行能力的动态影响。当多支抢修队伍依据独立生成的指令同时出发时，其行驶路径可能在受损狭窄路段发生交叉会车，造成交通堵塞。此外，多个任务可能同时申请同一台高空作业车等专用抢修设备，引发资源争用。由于缺乏一个能够融合电网状态、动态路网和队伍资源的统一仿真环境，现有调度系统无法在指令下发前预演并识别这些时空资源冲突。调度人员只能在冲突发生后被动调整，导致抢修车辆长时间等待、关键设备闲置，整体抢修进度严重滞后。这种事后协调模式无法满足电网灾后快速复电的时效性要求。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，本发明提供一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法、系统、设备及存储介质。

2、因此，本发明解决的技术问题是：多抢修队伍并发作业时因路径交叉与设备争用导致的调度冲突无法在事前预演消解的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法，包括：

5、基于电网灾害告警信号，融合电网运行数据、地理信息数据和交通状态数据，构建电网-路网耦合数字孪生体；

6、将抢修指挥中心下达的抢修任务清单中的各个抢修任务、可用的抢修队伍、抢修车辆以及专用抢修设备分别抽象为调度实体，并将全部调度实体注入电网-路网耦合数字孪生体；

7、根据全部调度实体在电网-路网耦合数字孪生体中的初始位置和任务目标，为每一个调度实体并行推演行驶路径与作业时间窗口，生成时空作业轨迹；

8、对全部调度实体的时空作业轨迹进行实时监测，检测到冲突时根据实体类型生成无冲突调度指令集；

9、将无冲突调度指令集下发至对应的抢修队伍、抢修车辆和专用抢修设备的终端，指导现场抢修作业；

10、基于现场上传的作业状态报告，比对实际与推演数据，动态调整孪生体参数。

11、作为一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法的一种优选方案，其中：

12、所述基于电网灾害告警信号，融合电网运行数据、地理信息数据和交通状态数据，构建电网-路网耦合数字孪生体，包括：

13、根据气象部门发布的灾害预警信息，识别出位于洪水淹没区、山体滑坡风险区或强风影响区内的道路路段并将相应路段的平均车速强制置零，将通行状态标记为完全中断；

14、根据交通管理部门发布的临时交通管制通告，识别出实施单向通行、禁止货车通行或临时封闭的道路路段，根据管制类型对相应路段的通行能力施加衰减因子进行修正；

15、将经过灾害影响修正和交通管制修正后的各道路路段的通行能力数据转换为道路网络部分的动态权重参数；

16、将实时运行状态数据、高精度电子地图数据和道路实时交通流数据进行时空对齐与融合，构建一个动态更新的电网-路网耦合数字孪生体，其中电网设施作为电力节点，道路网络作为通行边，电力节点与通行边通过地理位置相互关联。

17、作为一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法的一种优选方案，其中：

18、所述根据全部调度实体在电网-路网耦合数字孪生体中的初始位置和任务目标，为每一个调度实体并行推演行驶路径与作业时间窗口，生成时空作业轨迹，包括：

19、将每一个调度实体在电网-路网耦合数字孪生体中的当前物理坐标作为路径规划的起点；

20、将每一个调度实体的抢修任务对应的目标电网设施的物理坐标作为路径规划的终点；

21、调取电网-路网耦合数字孪生体中存储的、经过灾害影响修正和交通管制修正后的道路网络动态权重参数，作为路径搜索算法的边权。

22、作为一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法的一种优选方案，其中：

23、所述根据全部调度实体在电网-路网耦合数字孪生体中的初始位置和任务目标，为每一个调度实体并行推演行驶路径与作业时间窗口，生成时空作业轨迹，还包括：

24、采用启发式最短时间路径搜索算法，以起点、终点和边权为输入，提取行驶路径上的每一个关键节点并写入预计到达时间，形成带时间戳的行驶路径；

25、根据调度实体所携带的抢修资源类型和抢修任务的复杂度，通过预设的映射关系匹配对应的基准作业持续时间，并结合环境影响因素对基准作业持续时间进行调整，得到估算的作业持续时间；

26、将行驶路径最后一个关键节点的预计到达时间加上估算的作业持续时间，推算出完成对应抢修任务的预计结束时间，从而形成包含路径、时间窗口与预计结束时间的完整时空作业轨迹。

27、作为一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法的一种优选方案，其中：

28、所述对全部调度实体的时空作业轨迹进行实时监测，检测到冲突时根据实体类型生成无冲突调度指令集，包括：

29、建立并遍历全局时空冲突监测矩阵，提取每一对调度实体的时空作业轨迹数据，计算每一对调度实体在空间维度上的最小物理间隔以及在时间维度上的最大时间重叠区间；

30、响应于最小物理间隔小于预设的空间安全阈值且最大时间重叠区间大于预设的时间安全阈值，判定发生调度冲突，并将冲突事件记录到冲突事件队列中；

31、对冲突事件队列中的每一个冲突事件，分析冲突双方调度实体的身份类型：响应于双方均为抢修车辆实体，归类为空间路径冲突；响应于至少一方为专用抢修设备实体，归类为关键资源争用冲突。

32、作为一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法的一种优选方案，其中：

33、所述对全部调度实体的时空作业轨迹进行实时监测，检测到冲突时根据实体类型生成无冲突调度指令集，还包括：

34、对于空间路径冲突，获取两个抢修车辆实体的行驶路径，定位出发生交叉或并行的冲突路段，比较双方任务的优先级数值，将优先级较高一方的行驶路径保持不变，对优先级较低一方的行驶路径在冲突路段之前进行重新规划，以绕行方式避开冲突路段，并更新预计到达时间与预计结束时间；

35、对于关键资源争用冲突，获取发生冲突的调度实体所争用的专用抢修设备的唯一标识符，查询设备当前已被分配的所有任务队列，根据各任务的紧急程度和预计开始时间对任务进行排序，保留排序最靠前的任务对设备的使用权，将其他任务标记为资源等待状态并分配预计的资源可用时间窗口；

36、将修正后的路径与资源分配结果汇总，生成无冲突调度指令集。

37、作为一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法的一种优选方案，其中：

38、所述基于现场上传的作业状态报告，比对实际与推演数据，动态调整孪生体参数，包括：

39、接收各个抢修队伍、抢修车辆和专用抢修设备终端上传的现场作业状态报告，报告包含实际的车辆位置坐标、任务实际开始时间和实际结束时间；对报告进行数据校验，仅当所有必填字段完整且数值处于合理区间时予以放行；

40、将放行后的实际数据与电网-路网耦合数字孪生体中对应调度实体的推演时空作业轨迹进行逐项比对，将所有存在显著偏差的路段标识符和时间执行偏差数据汇总；根据汇总数据动态调整孪生体参数；

41、根据实际数据与推演数据计算出的偏离度和误差值的统计分布，动态调整孪生体中道路网络动态权重参数的更新频率和衰减系数；响应于平均误差超出预设的误差收敛上限，提高更新频率并增大衰减系数，否则保持更新频率不变并减小衰减系数；

42、基于调整后的电网-路网耦合数字孪生体，启动下一轮的抢修任务推演与冲突消解。

43、第二方面，本发明提供了一种基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演系统，包括：

44、孪生体构建模块，用于基于电网灾害告警信号，融合电网运行数据、地理信息数据和交通状态数据，构建电网-路网耦合数字孪生体；

45、调度实体注入模块，用于将抢修指挥中心下达的抢修任务清单中的各个抢修任务、可用的抢修队伍、抢修车辆以及专用抢修设备分别抽象为调度实体，并将全部调度实体注入电网-路网耦合数字孪生体；

46、并行轨迹推演模块，用于根据全部调度实体在电网-路网耦合数字孪生体中的初始位置和任务目标，为每一个调度实体并行推演行驶路径与作业时间窗口，生成时空作业轨迹；

47、冲突监测与消解模块，用于对全部调度实体的时空作业轨迹进行实时监测，检测到冲突时根据实体类型生成无冲突调度指令集；

48、指令下发执行模块，用于将无冲突调度指令集下发至对应的抢修队伍、抢修车辆和专用抢修设备的终端，指导现场抢修作业；

49、闭环自进化模块，用于基于现场上传的作业状态报告，比对实际与推演数据，动态调整孪生体参数。

50、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：

51、存储器和处理器；

52、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法的步骤。

53、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现基于数字孪生的电网灾损模拟与抢修推演方法的步骤。

54、本发明的有益效果：本发明构建电网-路网耦合数字孪生体，将抢修任务、队伍、车辆及设备抽象为调度实体并注入其中。系统在孪生体内并行推演所有实体的时空作业轨迹，实时监测轨迹交集以识别潜在冲突。针对识别出的路径交叉或设备争用冲突，系统根据冲突类型和任务优先级生成修正后的无冲突调度指令集并下发。通过在虚拟空间预演和消解冲突，避免了现场因资源调度不当导致的作业停滞，确保了抢修工作的有序进行。