本书分析了电力设备数字孪生技术的发展现状与总体趋势，从产、学、研、用多视角阐述了数字孪生技术在电力设备行业应用的价值与意义。从物理层、数据层、孪生层和应用层等不同方面介绍了数字孪生技术，结合数字孪生技术在发、输、配、用电和储能领域的应用，提出了具有前瞻性的观点；同时，结合电力设备数字孪生领域具有创新性和推广价值的典型应用案例，分析了数字孪生技术在电力行业的应用发展情况，并提出了相关的标准化工作需求。本书适合从事电力数字孪生技术的相关人员阅读，也可供相关领域的人员参考。
IEEE PES电力设备数字孪生工作组是由IEEE PES输配电技术委员会（中国）联合北美对口输配电技术委员会(IEEE PES Transmission & Distribution Committee)共同组建的IEEE电力与能源领域首个研究数字孪生技术的联合工作组。工作组2022年3月正式获批成立，将坚持“共建、共享、共用”的理念，致力于为国内外电力企业和专家学者搭建一个数字孪生领域技术研究、标准制定、产业搭建、成果推广、人才培养的平台。
第 1 章 数字孪生技术发展概述 001
1.1 数字孪生技术概述 003
1.2 数字孪生的发展历程 005
1.2.1? 数字孪生的起源 005
1.2.2? 数字孪生的早期发展 005
1.2.3? 数字孪生在电力行业的应用 009
1.3 电力设备数字孪生的意义 013
1.3.1? 提高电力设备设计的生产质量和效率 014
1.3.2? 保障电力设备可靠运行 015
1.3.3? 降低电力设备健康管理与故障诊断成本 016
1.3.4? 故障智能决策与检修策略智能化制定 017
1.3.5? 促进电网“源网荷储”一体化 018
1.3.6? 降低企业员工培训成本 019
第 2 章 电力设备数字孪生建设目标和总体架构 021
2.1 电力设备数字孪生建设目标 023
2.2 电力设备数字孪生体总体架构 024
第 3 章 电力设备数字孪生关键技术 027
3.1 数字孪生体物理感知层关键技术 029
3.1.1? 物联网技术 029
3.1.2? 时间、空间模型构建技术 029
3.1.3? 设备状态感知技术 030
3.1.4? 高效采集技术 031
3.2 数字孪生体数据层关键技术 031
3.2.1? 数据处理 032
3.2.2? 数据隐私与安全防御技术 033
3.3 数字孪生体孪生层关键技术 035
3.3.1? 先进数据管理与分析 035
3.3.2? 云边协同计算 035
3.3.3? 人工智能算法 036
3.3.4? 多物理场耦合分析技术 037
3.4 数字孪生体应用层关键技术 038
3.4.1? 人机交互技术 038
3.4.2? 服务迁移技术 039
3.4.3? 多参数匹配寻优技术 039
3.4.4? 复杂多维信息合成与可视化技术 040
3.4.5? 电力设备多物理场仿真技术 040
第 4 章 电力设备数字孪生体构建实例 045
4.1 电力设备分类及模型 047
4.1.1? 电力设备分类 047
4.1.2? 模型分类 047
4.2 电源侧设备 048
4.2.1? 逆变器 048
4.2.2? 风力发电机组 051
4.3 电网侧设备 054
4.3.1? 输电线路 054
4.3.2? 变压器 056
4.3.3? 断路器 058
4.4 储能设备 061
4.4.1? 抽水蓄能用电动发电机 061
4.4.2? 化学储能单元 063
4.5 负荷设备：充电桩 065
第 5 章 电力设备数字孪生典型应用 069
5.1 电力设备设计和制造案例 071
5.2 电力设备供应链管理 078
5.3 电力设备运维 082
5.3.1? 案例一：和盈大厦配电室数字孪生平台 082
5.3.2? 案例二：输电线路及设备空天技术数字化
? ? ? 服务平台 086
5.3.3? 案例三：县域海量“源网荷储”分布式资源
? ? ? 数字孪生体构建聚合与协同应用 094
5.3.4? 案例四：南方电网变电站运维数字孪生
? ? ? 解决方案 100
5.3.5? 案例五：王家寨微电网控制服务系统 107
5.4 电力设备状态评估 110
5.4.1? 案例一：基于 supET工业互联网平台的
? ? ? 电力变压器数字孪生系统 110
5.4.2? 案例二：某 220kV变电站GIS筒体应力
? ? ? 数字孪生系统 113
5.4.3? 案例三：基于COMSOL多物理仿真平台
? ? ? 的电缆线路状态分析专家系统 115
5.4.4? 案例四：基于COMSOL多物理仿真平台
? ? ? 的母线温升计算平台 118
第 6 章 电力设备数字孪生标准体系 121
6.1 标准体系建设目标与原则 123
6.1.1? 建设目标 123
6.1.2? 构建原则 124
6.2 标准建设现状 125
6.2.1? 国际组织工作现状 125
6.2.2? 中国工作现状 128
6.3 电力设备数字孪生标准体系框架 130
6.3.1? 总体框架 130
6.3.2? 标准布局 132
第 7 章 挑战与展望 135
7.1 电力设备数字孪生面临的挑战 137
7.2 电力设备数字孪生的展望 139
参考文献 143
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