基于数字孪生的电力变压器诊断方法和系统与流程

本发明涉及电力变压器的，特别涉及基于数字孪生的电力变压器诊断方法和系统。

背景技术：

1、配电网内部包括大量变压器，每个变压器用于对相应片区的电气元件进行变压供电，并且在配电网中不同级别的片区网络也会通过变压器进行电力变压传输。配电网的变压器用作上下不同级别的片区网络之间的电力传输中介，也用作同一片区网络内部的电力分流中介。为了保证配电网的正常安全工作，会在配电网内部设置变压器传感器检测变压器的工作数据，但是变压器传感器的设置数量有限，并不能对所有变压器进行全面检测，使得检测得到的工作数据无法全面表征配电网整体的运作情况。现有技术对检测得到的工作数据进行仿真，但是仿真结果无法与配电网的实际运作高度匹配，不能对配电网的变压器的运作进行有效准确的预测，降低对变压器可能出现的老化情况的诊断及时性和可靠性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于数字孪生的电力变压器诊断方法和系统，其将配电网所有变压器传感器区分为对应不同配电网节点的第一类和第二类变压器传感器，对来自不同变压器传感器的检测数据进行同步区分，便于后续对数字孪生模型进行不同层面的处理；根据电网结构和第一类变压器传感器的检测数据，构建配电网的数字孪生模型，并根据第二类变压器传感器的检测数据，对数字孪生模型进行修正，保证数字孪生模型与配电网之间的高度匹配；还利用配电网所有变压器的电力输入，对数字孪生模型进行激活，使数字孪生模型在与配电网相同的输入运作，利用数字孪生模型中变压器孪生体的输入，对配电网的变压器工作老化状态进行合理准确预测，实现对变压器可能出现的老化情况的及时可靠诊断。

2、本发明提供基于数字孪生的电力变压器诊断方法，包括如下步骤

3、步骤s1，将配电网的所有变压器传感器区分为分别属于不同配电网节点的第一类变压器传感器和第二类变压器传感器；对所述第一类变压器传感器和所述第二类变压器传感器的检测数据进行预处理，得到有效检测数据

4、步骤s2，根据所述配电网的电网结构和所有第一类变压器传感器的有效检测数据，构建与所述配电网匹配的数字孪生模型；根据所有第二类变压器传感器的有效检测数据，对所述数字孪生模型进行修正；

5、步骤s3，根据所述配电网的所有变压器的电力输入，对所述数字孪生模型进行激活，并得到所述数字孪生模型中变压器孪生体的模拟变压工作数据；根据所述模拟变压工作数据，确定所述变压器的工作老化状态信息。

6、进一步，在所述步骤s1中，将配电网的所有变压器传感器区分为分别属于不同配电网节点的第一类变压器传感器和第二类变压器传感器；对所述第一类变压器传感器和所述第二类变压器传感器的检测数据进行预处理，得到有效检测数据，包括：

7、根据配电网的电网地图，确定所述配电网的所有变压器传感器在所述配电网所处节点的电力分布特征信息；

8、根据所述电力分布特征信息，判断所述变压器传感器所处节点是否属于电力分流节点；若属于，则将对应变压器传感器确定为第一类变压器传感器；若不属于，则将对应变压器传感器确定为第二类变压器传感器；

9、获取所述第一类变压器传感器和所述第二类变压器传感器各自在一个完整供电周期内检测得到的电力特征数据；对所述电力特征数据进行数据噪声过滤预处理，得到有效电力特征数据。

10、进一步，在所述步骤s2中，根据所述配电网的电网结构和所有第一类变压器传感器的有效检测数据，构建与所述配电网匹配的数字孪生模型；根据所有第二类变压器传感器的有效检测数据，对所述数字孪生模型进行修正，包括：

11、根据所述配电网的电网内部电气元件连接结构，形成与所述配电网匹配的bim模型；

12、根据所述所有第一变压器传感器的有效检测数据包含的有效电力特征数据，对所述bim模型进行电气元件工作状态设定，构建形成与配电网匹配的数字孪生模型；

13、获取所述数字孪生模型中与所述第一类变压器传感器对应的节点的配电状态信息，根据所述配电状态信息，确定与所述节点关联的下一级节点的实时配电状态是否满足预设配电条件；若不满足，则根据所述第二类变压器传感器的有效检测数据包含的有效电力特征数据，对所述下一级节点关联的电气元件的工作状态进行修正。

14、进一步，在所述步骤s3中，根据所述配电网的所有变压器的电力输入，对所述数字孪生模型进行激活，并得到所述数字孪生模型中变压器孪生体的模拟变压工作数据；根据所述模拟变压工作数据，确定所述变压器的工作老化状态信息，包括：

15、根据所述配电网的所有变压器的电力输入数据，对所述数字孪生模型对应的变压器孪生体进行激活，并得到所述变压器孪生体对应的模拟变压工作数据；

16、根据所述模拟变压工作数据，预测所述变压器中每个组件劣化对应的发生时间以及所述变压器整体出现老化状态对应的发生时间。

17、本发明还提供基于数字孪生的电力变压器诊断系统，包括：

18、变压器传感器区分模块，用于将配电网的所有变压器传感器区分为分别属于不同配电网节点的第一类变压器传感器和第二类变压器传感器；

19、检测数据预处理模块，用于对所述第一类变压器传感器和所述第二类变压器传感器的检测数据进行预处理，得到有效检测数据；

20、数字孪生模型构建模块，用于根据所述配电网的电网结构和所有第一类变压器传感器的有效检测数据，构建与所述配电网匹配的数字孪生模型；

21、数字孪生模型修正模块，用于根据所有第二类变压器传感器的有效检测数据，对所述数字孪生模型进行修正；

22、变压器老化诊断模块，用于根据所述配电网的所有变压器的电力输入，对所述数字孪生模型进行激活，并得到所述数字孪生模型中变压器孪生体的模拟变压工作数据；根据所述模拟变压工作数据，确定所述变压器的工作老化状态信息。

23、进一步，所述变压器传感器区分模块用于将配电网的所有变压器传感器区分为分别属于不同配电网节点的第一类变压器传感器和第二类变压器传感器，包括：

24、根据配电网的电网地图，确定所述配电网的所有变压器传感器在所述配电网所处节点的电力分布特征信息；

25、根据所述电力分布特征信息，判断所述变压器传感器所处节点是否属于电力分流节点；若属于，则将对应变压器传感器确定为第一类变压器传感器；若不属于，则将对应变压器传感器确定为第二类变压器传感器；

26、所述检测数据预处理模块用于对所述第一类变压器传感器和所述第二类变压器传感器的检测数据进行预处理，得到有效检测数据，包括：

27、获取所述第一类变压器传感器和所述第二类变压器传感器各自在一个完整供电周期内检测得到的电力特征数据；对所述电力特征数据进行数据噪声过滤预处理，得到有效电力特征数据。

28、进一步，所述数字孪生模型构建模块用于根据所述配电网的电网结构和所有第一类变压器传感器的有效检测数据，构建与所述配电网匹配的数字孪生模型，包括：

29、根据所述配电网的电网内部电气元件连接结构，形成与所述配电网匹配的bim模型；

30、根据所述所有第一变压器传感器的有效检测数据包含的有效电力特征数据，对所述bim模型进行电气元件工作状态设定，构建形成与配电网匹配的数字孪生模型；

31、所述数字孪生模型修正模块用于根据所有第二类变压器传感器的有效检测数据，对所述数字孪生模型进行修正，包括：

32、获取所述数字孪生模型中与所述第一类变压器传感器对应的节点的配电状态信息，根据所述配电状态信息，确定与所述节点关联的下一级节点的实时配电状态是否满足预设配电条件；若不满足，则根据所述第二类变压器传感器的有效检测数据包含的有效电力特征数据，对所述下一级节点关联的电气元件的工作状态进行修正。

33、进一步，所述变压器老化诊断模块用于根据所述配电网的所有变压器的电力输入，对所述数字孪生模型进行激活，并得到所述数字孪生模型中变压器孪生体的模拟变压工作数据；根据所述模拟变压工作数据，确定所述变压器的工作老化状态信息，包括：

34、根据所述配电网的所有变压器的电力输入数据，对所述数字孪生模型对应的变压器孪生体进行激活，并得到所述变压器孪生体对应的模拟变压工作数据；

35、根据所述模拟变压工作数据，预测所述变压器中每个组件劣化对应的发生时间以及所述变压器整体出现老化状态对应的发生时间。

36、相比于现有技术，该基于数字孪生的电力变压器诊断方法和系统将配电网所有变压器传感器区分为对应不同配电网节点的第一类和第二类变压器传感器，对来自不同变压器传感器的检测数据进行同步区分，便于后续对数字孪生模型进行不同层面的处理；根据电网结构和第一类变压器传感器的检测数据，构建配电网的数字孪生模型，并根据第二类变压器传感器的检测数据，对数字孪生模型进行修正，保证数字孪生模型与配电网之间的高度匹配；还利用配电网所有变压器的电力输入，对数字孪生模型进行激活，使数字孪生模型在与配电网相同的输入运作，利用数字孪生模型中变压器孪生体的输入，对配电网的变压器工作老化状态进行合理准确预测，实现对变压器可能出现的老化情况的及时可靠诊断。

37、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

38、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。