基于数字孪生的电缆预警方法与流程

本申请涉及电缆预警，特别涉及基于数字孪生的电缆预警方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本申请相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着计算机技术与现代信息技术的快速迭代，涉及计算机、信息通信、数字表达、人工智能、数据挖掘等的交叉融合应用也快速发展。工业互联网、物联网等新兴技术和产业的落地应用，推动了计算机技术与传统工业设计制造工业的深度交叉融合。基于计算机技术实现物理世界与数字信息世界之间的数据传递与虚实映射，成为重要的研究课题，在此背景下，数字孪生(digital twin，dt)技术应运而生，且已经被应用至卫星技术、远程手术、智能汽车、材料制造、设备维修与故障诊断、复杂工业自动化控制系统等多个方面。同时在设备管理中，数字孪生技术也形成了一套完善的数据采集、数据处理、模型建立、模型应用体系而为解决电缆及通道状态评估中的问题提供了新的思路和手段。因此，基于数字孪生技术建立能够对电缆及通道状态全面感知并进行智能诊断分析的运维策略，提升高压设备及电网安全可靠性具有重要意义。

3、数字孪生模型中各传感数据的同步精度，直接影响故障模型提取的可行性、故障匹配的复杂度及准确性，然而，由于现有数字孪生系统中物联网传感数据基于非实时物联网通信技术进行传感数据传输及更新，由此导致数据同步精度差，最终造成故障模型提取困难、故障匹配复杂度高及准确性低的问题，严重影响电缆故障的探测率，因此，基于可量化故障模型对电缆故障进行预警处理以提升故障预警诊断效率及准确性，则是业界有待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请为了解决上述问题提出了基于数字孪生的电缆预警方法，对各传感数据高精度时间同步的预处理，提升了故障预警处理效率及准确性。

2、本申请提供了基于数字孪生的电缆预警方法，基于由物联网终端子系统、数据预处理子系统、数字孪生子系统、预警检测子系统构成的预警系统，具体步骤如下：

3、步骤1、物联网终端子系统在传感器状态跳变时上报传感数据信息；

4、步骤2、数据预处理子系统基于非物联终端路测信息及传感数据信息进行同步预处理，并用预处理后的数据更新数字孪生子系统；

5、步骤3、预警检测子系统采用故障模型库中的模型对数字孪生子系统进行特征匹配，如果匹配成功，则产生故障预警。

6、优选地，所述步骤1中，所述传感数据信息至少包括传感参数值sensor(i，j)、事件发生时刻点信息time(i，j)、基站标识号bsid(i，j)，所述i为传感参数编号、所述j为所述传感参数i的第j次事件。

7、优选地，所述步骤1中，所述事件发生时刻点信息time(i，j)为将事件发生时刻点度量为基站bsid(i，j)空口时间所得的信息，具体可以度量为所述基站无线帧周期内时隙号及时隙内采样时间偏移，或者度量为无线帧号、帧内时隙号、时隙内采样时间偏移。

8、优选地，所述步骤2中，数据预处理子系统同步预处理，并更新数字孪生子系统的具体做法为：

9、步骤2.1、数据预处理子系统基于非物联网终端上报的路测信息所携带的不同基站间观察时间差，建立任意两个基站间的时间偏移值列表listtimeoffset，并把相对时间最早的一个基站定义为bsref；

10、步骤2.2、数据预处理子系统根据基站标识号bsid(i，j)查询listtimeoffset得到bsid(i，j)相对于bsref的时间偏差deltaa，而后把(deltaa+time(i，j)+boundstarttime)作为传感参数i的第j次事件发生时刻点的世界时间translatetime(i，j)，所述boundstarttime为bsref中time(i，j)所隶属的无线帧周期起始时刻点所对应的世界时间；

11、步骤2.3、数据预处理子系统把translatetime(i，j)进行时间排序得到listtime列表，而后基于listtime列表各成员的世界标准时间节点t，在t+delay时刻点更新数字孪生子系统的数据信息，所述delay为系统最大时延上限，通过设置完成。

12、优选地，boundstarttime由数据预处理子系统通过对bsref进行无线帧周期查询得到。

13、优选地，delay设置为无线帧周期的1/3。

14、优选地，所述步骤3中，所述故障模型库中的模型为根据实际故障所提取的一个传感参数的时间序列事件关系函数ft，或者，为至少两个传感参数间的时间序列联合关系函数aft；时间序列事件关系函数ft为满足一个传感参数的时间序列事件关系与预设序列约束关系一致的情况，时间序列联合关系函数aft为满足至少两个传感参数的时间序列事件联合关系与预设联合关系一致的情况。

15、优选地，所述预设序列约束关系包括历史事件追溯个数、事件次序、事件时间组合关系中的任意一种或几种组合，所述预设联合关系包括各传感参数各自的历史事件追溯个数、事件次序、事件时间组合关系以及不同传感参数序列各自约束关系的组合约束中的任意一种或几种组合。

16、优选地，所述步骤3中，特征匹配是指根据ft或者aft的指标约束要求，每项指标的计算结果误差皆小于预设门限，则认为匹配成功，匹配不成功则产生故障预警，所述预设门限通过配置完成。

17、优选地，预设门限设置为5％。

18、与现有技术相比，本申请的有益效果为：

19、本发明基于非物联终端路测信息对传感数据进行时间修正，在不增加物联网终端功耗的前提下，实现了对各传感数据高精度时间同步的预处理，最后基于迭代更新的同步故障模型库中的模型对数字孪生子系统进行故障特征匹配产生故障预警，有效提升了故障预警处理效率及准确性。

技术特征：

1.基于数字孪生的电缆预警方法，其特征在于，基于由物联网终端子系统、数据预处理子系统、数字孪生子系统、预警检测子系统构成的预警系统，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的电缆预警方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的电缆预警方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的电缆预警方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的电缆预警方法，其特征在于：

6.根据权利要求4所述的基于数字孪生的电缆预警方法，其特征在于：

7.根据权利要求4所述的基于数字孪生的电缆预警方法，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的基于数字孪生的电缆预警方法，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的基于数字孪生的电缆预警方法，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的基于数字孪生的电缆预警方法，其特征在于：

技术总结
本申请提供了基于数字孪生的电缆预警方法，基于由物联网终端子系统、数据预处理子系统、数字孪生子系统、预警检测子系统构成的预警系统，具体步骤如下：物联网终端子系统在传感器状态跳变时上报传感数据信息；数据预处理子系统基于非物联终端路测信息及传感数据信息进行同步预处理，并用预处理后的数据更新数字孪生子系统；预警检测子系统采用故障模型库中的模型对数字孪生子系统进行特征匹配，如果匹配成功，则产生故障预警。本申请对各传感数据高精度时间同步的预处理，提升了故障预警处理效率及准确性。

技术研发人员：俞俊杰,刘永亮,张鲲,孔祥,孟宪东,仇宁,吕建梅,赵淞,乔晓,卢奇,房永
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司莱西市供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13