一种数字孪生综合能源故障诊断系统、方法、设备和介质技术方案

本发明专利技术提供了一种数字孪生综合能源故障诊断系统、方法、设备和介质，包括：信息感知单元、异常数据分析单元和故障诊断单元；信息感知单元用于收集综合能源系统的运行数据，并传递至预先构建的数字孪生体；异常数据分析单元用于基于数字孪生体分析综合能源系统运行数据，得到综合能源系统异常状态；故障诊断单元用于基于数字孪生体将异常状态与预先构建的故障特征库相匹配，判断故障类型；其中，数字孪生体是基于综合能源系统运行数据构建的；故障特征库是预先基于数字孪生体模拟的故障场景构建的。本发明专利技术通过综合能源系统数字孪生体对综合能源系统进行故障诊断及恢复，解决了传统方法故障机理分析不明确、故障定量和定位难以实现等问题。实现等问题。实现等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种数字孪生综合能源故障诊断系统、方法、设备和介质


[0001]本专利技术属于综合能源系统运维
，具体涉及一种数字孪生综合能源故障诊断系统、方法、设备和介质。

技术介绍

[0002]综合能源系统由于能源转换设备的关联耦合供给特性，某个能源子系统故障都会对综合能源系统整体运行产生连锁影响，带来故障范围的迭代扩大，进而导致更加严重的后果。故障诊断可以定性或者定量进行能源系统故障的风险预测、分析，是保障综合能源系统可靠、安全运行的重要技术手段。目前故障诊断及预测的主要方法有基于模型的方法和数据驱动的方法。基于模型的故障诊断方法为基于定量模型和定性模型的故障诊断方法；基于数据驱动的故障诊断方法为人工神经网络、Petri网、贝叶斯网络和模糊集理论等故障诊断方法。这些方法虽然能够定性判别设备的故障类型，但存在故障机理分析不明确、故障定量和定位分析难以实现等问题。现有能源故障识别诊断技术较多关注单一系统故障与运维，综合能源系统故障诊断技术研究处于初步探索阶段，缺乏系统性的理论研究指导，实际应用比较缺乏。

技术实现思路

[0003]为克服现有能源故障识别诊断技术较多关注单一系统故障与运维，综合能源系统故障诊断技术存在故障机理分析不明确、故障定量和定位分析难以实现等问题，本专利技术提出一种数字孪生综合能源故障诊断系统，包括：
[0004]信息感知单元、异常数据分析单元和故障诊断单元；
[0005]所述信息感知单元用于实时收集综合能源系统的运行数据，并将运行数据传递至预先构建的综合能源系统数字孪生体；
[0006]所述异常数据分析单元用于基于所述预先构建的综合能源系统数字孪生体实时分析所述综合能源系统的运行数据，判断综合能源系统的运行状态，得到综合能源系统异常状态；
[0007]所述故障诊断单元用于基于所述预先构建的综合能源系统数字孪生体将异常数据分析单元得到的综合能源系统异常状态与预先构建的综合能源系统故障特征库相匹配，判断故障类型；
[0008]其中，所述综合能源系统数字孪生体是基于综合能源系统的多时空尺度的运行数据构建的；
[0009]所述综合能源系统故障特征库是预先基于综合能源系统数字孪生体对综合能源系统各种运行场景进行模拟获取的故障场景构建的。
[0010]优选的，所述系统还包括数字孪生体生成单元，用于：
[0011]获取综合能源系统的多时空尺度的运行数据；
[0012]基于所述多时空尺度的运行数据构建综合能源系统设备层和子系统层的数字孪
生模型；
[0013]将所述设备层和子系统层的数字孪生模型合并，构建综合能源系统数字孪生体；
[0014]所述综合能源系统包括设备层和子系统层。
[0015]优选的，所述信息感知单元包括采集终端；
[0016]所述运行数据包括设备参数、传感器数据、故障数据、综合环境数据和综合能源多源异构数据。
[0017]优选的，所述采集终端包括安装在综合能源系统中的传感器和/或信息采集装置。
[0018]优选的，所述异常数据分析单元，具体用于：
[0019]基于所述综合能源系统数字孪生体将所述运行数据与设定的综合能源系统运行数据阈值区间进行比较，判断综合能源系统的运行状态；
[0020]若所述运行数据在阈值区间内波动，则所述综合能源系统为正常状态，否则，所述综合能源系统为异常状态；
[0021]其中，所述综合能源系统运行数据阈值区间是基于历史正常综合能源系统运行数据设定的。
[0022]优选的，所述故障类型包括一般提示型故障、预警型故障、危急故障和综合能源系统耦合故障。
[0023]优选的，所述系统还包括故障恢复单元，用于：
[0024]将综合能源系统的故障类型与预先部署到综合能源系统数字孪生体中的故障检修策略和预测性维护建议相匹配，通过综合能源系统数字孪生体直接调整综合能源系统设备出力，或基于预测性维护建议进行系统故障恢复和维护。
[0025]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种数字孪生综合能源故障诊断方法，包括：
[0026]通过预先构建的综合能源系统数字孪生体对综合能源系统运行数据进行分析，获取综合能源系统异常状态；
[0027]基于预先构建的综合能源系统数字孪生体将综合能源系统异常状态对应的运行数据与综合能源系统故障特征库相匹配，判断故障类型；
[0028]其中，所述综合能源系统数字孪生体是基于综合能源系统的多时空尺度的运行数据构建的；
[0029]所述综合能源系统故障特征库是预先基于综合能源系统数字孪生体对综合能源系统各种运行场景进行模拟获取的故障场景构建的。
[0030]优选的，所述综合能源数字孪生体的构建，包括：
[0031]获取综合能源系统多时空尺度的运行数据；
[0032]基于所述多时空尺度的运行数据构建综合能源系统设备层和子系统层的数字孪生模型；
[0033]将所述设备层和子系统层的数字孪生模型合并，构建综合能源系统数字孪生体；
[0034]所述综合能源系统包括设备层和子系统层。
[0035]优选的，所述通过预先构建的综合能源系统数字孪生体对综合能源系统运行数据进行分析，包括：
[0036]实时收集综合能源系统运行数据，并按照设定的传输速率传送到预先构建的综合能源系统数字孪生体；
[0037]基于所述预先构建的综合能源数字孪生体将所述运行数据与设定的综合能源系统运行数据阈值区间进行比较，判断综合能源系统的运行状态；
[0038]若所述运行数据在阈值区间内波动，则所述综合能源系统为正常状态，否则所述综合能源系统为异常状态；
[0039]其中，所述综合能源系统运行数据阈值区间是基于历史正常综合能源系统运行数据设定的。
[0040]优选的，所述故障类型包括一般提示型故障、预警型故障、危急故障和综合能源系统耦合故障。
[0041]优选的，所述方法还包括：
[0042]将综合能源系统的故障类型与预先部署到综合能源系统数字孪生体中的故障检修策略和预测性维护建议相匹配，通过综合能源系统数字孪生体直接调整综合能源系统设备出力，或基于预测性维护建议进行系统故障恢复和维护。
[0043]一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
[0044]存储器，用于存储一个或多个程序；
[0045]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上所述的一种数字孪生综合能源故障诊断系方法。
[0046]一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上所述的一种数字孪生综合能源故障诊断方法。
[0047]与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下：
[0048]本专利技术提供了一种数字孪生综合能源故障诊断系统、方法、设备和介质，包括：信息感知单元、异常数据分析单元和故障诊断单元；所述信息感知单元用于实时收集综合能源系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字孪生综合能源故障诊断系统，其特征在于，包括：信息感知单元、异常数据分析单元和故障诊断单元；所述信息感知单元用于实时收集综合能源系统的运行数据，并将运行数据传递至预先构建的综合能源系统数字孪生体；所述异常数据分析单元用于基于所述预先构建的综合能源系统数字孪生体实时分析所述综合能源系统的运行数据，判断综合能源系统的运行状态，得到综合能源系统异常状态；所述故障诊断单元用于基于所述预先构建的综合能源系统数字孪生体将异常数据分析单元得到的综合能源系统异常状态与预先构建的综合能源系统故障特征库相匹配，判断故障类型；其中，所述综合能源系统数字孪生体是基于综合能源系统的多时空尺度的运行数据构建的；所述综合能源系统故障特征库是预先基于综合能源系统数字孪生体对综合能源系统各种运行场景进行模拟获取的故障场景构建的。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括数字孪生体生成单元，用于：获取综合能源系统的多时空尺度的运行数据；基于所述多时空尺度的运行数据构建综合能源系统设备层和子系统层的数字孪生模型；将所述设备层和子系统层的数字孪生模型合并，构建综合能源系统数字孪生体；所述综合能源系统包括设备层和子系统层。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息感知单元包括采集终端；所述运行数据包括设备参数、传感器数据、故障数据、综合环境数据和综合能源多源异构数据。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述采集终端包括安装在综合能源系统中的传感器和/或信息采集装置。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述异常数据分析单元，具体用于：基于所述综合能源系统数字孪生体将所述运行数据与设定的综合能源系统运行数据阈值区间进行比较，判断综合能源系统的运行状态；若所述运行数据在阈值区间内波动，则所述综合能源系统为正常状态，否则，所述综合能源系统为异常状态；其中，所述综合能源系统运行数据阈值区间是基于历史正常综合能源系统运行数据设定的。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述故障类型包括一般提示型故障、预警型故障、危急故障和综合能源系统耦合故障。7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括故障恢复单元，用于：将综合能源系统的故障类型与预先部署到综合能源系统数字孪生体中的故障检修策略和预测性维护建议相匹配，通过综合能源系统数字孪生体直接调整综合能源系统设备出力，或基于预测性维护建议进行系统故障恢复和维护。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：芋耀贤，金璐，石立国，钟鸣，李德智，张爱群，鞠文杰，何桂雄，刘铠诚，张海静，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
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