适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法与流程

技术特征：
1.适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：通过采集配电开关设备的状态数据进行数据感知；s2：将采集的配电开关设备状态数据传输至数字孪生管理平台，使数字孪生模型能够和物理实体同步运行；s3：通过通信接口接收设备的运行数据，基于虚拟现实方法对物理模型进行虚拟化高度真实映射；s4：将采集的配电开关设备状态数据在数字孪生管理平台中进行展示；s5：对配电开关设备进行建模仿真，计算所述设备在不同运行状态下的温度场和电场的分布，形成仿真计算数据，将所述仿真计算数据作为数据库与所述数字孪生模型进行融合；s6：基于配电开关设备的实时监测数据，对比仿真计算数据，对配电开关设备进行诊断预测；s7：依据所述诊断预测结果，数字孪生管理平台对该配电开关设备给出最佳的维护策略。2.根据权利要求1所述适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，其特征在于：所述步骤s1中，采集配电开关设备的状态数据，包括如下步骤：s101：将传感器布置在配电开关设备实体的各个节点，实时采集设备的运行数据；s102：将采集到的数据定义成json格式的数据。3.根据权利要求2所述适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，其特征在于：所述步骤s2中，状态数据传输至数字孪生管理平台包括如下步骤：s201：传感器数据传输到后台服务器采用mqtt协议；确定mqtt主题，后台服务器订阅此主题；s202：单片机将定义好的json格式数据发布到s201所述主题；s203：后台服务器接收到数据，将数据存储到数据库中；s204：后台服务器采用http协议将数据实时传输到数字孪生管理平台。4.根据权利要求3所述适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，其特征在于：所述步骤s3数字孪生模型的建立包括如下步骤：s301：建立配电开关设备的几何模型；s302，建立配电开关设备的物理模型,使用有限元分析软件描述其物理属性；s303：建立配电开关设备的行为模型，实现配电开关设备运行动作的实时映射。5.根据权利要求4所述适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，其特征在于：所述步骤s4中配电开关设备状态数据在数字孪生管理平台进行展示包括如下步骤：s401：后台服务器将存储到数据库的设备运行数据以http协议传输到数字孪生管理平台；s402：数字孪生管理平台处理、分析数据，将分析结果以图或表形式进行展示。6.根据权利要求5所述适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，其特征在于：所述步骤s5中，对配电开关设备进行建模仿真包括温度场仿真、电场仿真、磁场仿真、气流场仿真以及在分布式能源接入下故障类型与保护方案的仿真。7.根据权利要求6所述适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，其特征在于：对
配电开关设备进行温度场仿真、电场仿真、磁场仿真与气流场仿真包括如下步骤：s501a：在所述步骤s203中后台服务器分别建立不同仿真数据库表；s501b：在仿真软件中建立配电开关设备仿真模型；s501c：设置仿真模型的热导率、密度、比热容、电阻率以及发射率参数；s501d：对仿真模型进行网格划分；s501e：若用户进行温度场仿真，所述步骤s1采集温度场仿真所需实时运行数据通过传输层传入后台，并存储到温度场仿真数据表，同时在用户计算机本地备份该数据；s501f：用户求解仿真模型时，温度场仿真数据表中数据作为模型仿真初始条件，对该配电开关设备未来一段时间温度进行仿真预测，其仿真结果以图片格式保存至本地；s501g：配电开关设备数字孪生系统读取本地仿真结果图片并展示。8.根据权利要求6所述适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，其特征在于：配电开关设备在分布式能源接入下，故障类型与保护方案的仿真包括如下步骤：s502a：采用双电源系统，两侧电流互感器采集的三相电流作差值处理，并对各相差值取绝对值，取最大一相作为电气量与设定的整定值比较；s502b：当发生区外短路故障时，工作电流或故障电流流经两侧电流互感器的电流同方向，其差值的绝对值很小，远小于整定值，断路器不会动作；s502c：当区内发生短路故障时，流经两侧电流互感器的电流反方向，其差值的绝对值大于整定值，判断为区内有故障点，断开两侧断路器并输出信号至自动重合闸模块。9.根据权利要求7或8所述适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，其特征在于：所述步骤s6中对配电开关设备进行诊断预测包括如下步骤：s601：基于实时监测数据和仿真计算数据，在数字孪生模型上实现对所述配电开关设备的运行状态监测；s602：将实时监测数据和仿真计算数据与正常运行时数据进行匹配对比，以判断配电开关设备的运行状态，并根据匹配对比结果对该配电开关设备进行故障监测预警。10.根据权利要求9所述适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，其特征在于：所述步骤s7中数字孪生管理平台中的智能决策包括如下步骤：s701：当配电开关设备出现故障，数字孪生管理平台进行报警，提醒维护人员对该设备进行检修维护；s702：维护人员维护完后，若该配电开关设备有几何尺寸的变动，维修人员在数字孪生管理平台输入变动数据，数字孪生模型自动优化，使其和设备物理实体保持一致。

技术总结
本发明属电力系统监测技术领域，尤其涉及一种适用于配电开关设备的数字孪生系统诊断方法，包括通过采集配电开关设备的状态数据进行数据感知；将采集的配电开关设备状态数据传输至数字孪生管理平台；对物理模型进行虚拟化高度真实映射；将采集的配电开关设备状态数据在数字孪生管理平台中进行展示；将仿真计算数据作为数据库与所述数字孪生模型进行融合；对比仿真计算数据，对配电开关设备进行诊断预测；对该配电开关设备给出最佳的维护策略。本发明可实现配电开关设备的远程监测、诊断预测、建模仿真以及在分布式能源接入下进行继电保护的仿真，并将仿真结果在本系统中可视化，降低配电开关设备故障率和非计划停机次数。降低配电开关设备故障率和非计划停机次数。降低配电开关设备故障率和非计划停机次数。


技术研发人员：侯春光 张宇飞 王化润 杨丹
受保护的技术使用者：华珑（沈阳）智能电气有限公司
技术研发日：2022.08.16
技术公布日：2022/11/15