基于数字孪生平台的变电站设备状态评估预警系统及方法技术方案

一种基于数字孪生平台的变电站设备状态评估预警系统及方法，包括以下步骤：解析数字孪生模型获取设备基本信息

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生平台的变电站设备状态评估预警系统及方法


[0001]本专利技术属于电力系统调度自动化领域，特别是智能变电站监控系统及数字孪生系统中，实现电力设备统一的状态分析
、
评价和预警方法
。

技术介绍

[0002]随着智能电网的发展
、
数字孪生变电站的建设，先进数字技术与业务的深度融合将进一步加快，数字化转型
、
数字电网建设将持续深入，急需提升变电站运维支撑系统质效，通过技术革新推动人工替代，有效缓解电网运检人员不足
、
设备管控力度弱化
、
技术支撑保障能力不强
、
现有运维管理模式难以适应设备快速增长的矛盾
。
各电网公司为实现变电站设备的运行状况实时监控，及时发现潜在的故障，从而做到及时修理，防患于未然的目标进行了各种尝试
。
目前对变电站设备健康状态的评估经常面对特定类型设备，使用独立算法和评价体系，此类方法未能充分利用基于数字孪生平台的智能变电站的巨量关联信息数据，未能有效建立统一的设备健康模型以真实反映一
、
二次设备健康状态，评估算法
、
算法参数
、
评价规则分散独立，没有实现高效组合的系统评估方法，难以满足电力用户实时了解一
、
二次设备运行状态，分析设备运行趋势，达到提前预防事故的智能运维要求
。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于数字孪生平台的变电站设备状态评估预警方法，目的是基于现有智慧化变电站中的数字孪生系统平台和技术，以标准化的变电站信息模型，统一构建站内一次
、
二次设备评估模型并实例化评估对象，通过全景多维数据信息和先进的评估预警算法实现设备状态实时
、
准确的分析
、
评价和预警，为实现智能运检提供了坚实的基础
。
[0004]为便于理解本专利技术的技术方案，首先对本专利技术中可能出现的技术术语说明如下：
[0005]SCD(Substation Configuration Description)
变电站配置描述文件：包含电压等级模型
、
间隔模型和一次设备拓扑模型
、
变电站内地理区域模型
、
一次设备模型
、
二次设备模型
、
辅助设备模型等信息，其中辅助设备包括动环
、
安防
、
消防监控终端
、
锁控
、
网关机
。
[0006]设备资源信息配置文件：用于站内监控系统与巡视系统的信息交互，主要包含监控索引号
、
设备名称
、
设备类型
、
所有需要联动的遥信
、
遥测信息，其格式和内容均遵循标准定义
。
[0007]CIM/E
电力系统数据标记语言：是
E
语言规范在
CIM(Common Information Model
，公共信息模型
)
基础上以
XML
方式进行电力系统数据标记的语言，具有简洁
、
高效和适用于电力系统的特点
。
[0008]本专利技术的具体方案如下：
[0009]一种基于数字孪生平台的变电站设备状态评估预警方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)
创建设备基本信息映射表，从数字孪生变电站
SCD
文件中的模型
、
和监控系统
、
智能巡视系统中解析
、
提取
、
并形成待评估的一
、
二次设备相关联的监测数据详细信息点集，创建设备基本信息映射表；
[0011](2)
通过设备厂家
、
类型
、
型号，匹配选取与此待评估设备对应的评估算法
、
评价规则，关联参数组合和设备参数，加载自变量点信息特征模板和计算关联参数模板，创建设备状态评估模型；
[0012](3)
解析智能巡视系统的设备资源信息配置文件相关字段信息，结合
SCD
文件中区域模型和监控系统信息，匹配巡视点位和对应的一次设备
、
二次设备，得到待监测评估设备名称
、
信息点名称
、
类型和监控测点
ID
，按设备名称生成设备巡视信息点表；
[0013]根据设备资源信息配置文件内容，将从
SCD
文件已解析的开关场
、
间隔场所
、
智能化装置信息和监控系统信息结合，通过名称和
IED
名称匹配巡视点位和一次设备
、
二次设备，得到待监测评估设备名称
、
信息点名称
、
类型和监控测点
ID
，按设备名称创建设备巡视信息点表；
[0014](4)
根据设备基本信息映射表，综合获取对应设备的状态评估模型，匹配设备巡视信息点表中的信息点
、
评估算法所用参数
、
分值判据
、
评价规则判据
、
和设备检修信息和家族信息等内容，为待评估设备实例化设备评估对象；
[0015](5)
采用滑动时间窗口和事件触发两种方式启动评估流程，判定设备当前状态，生成标准格式评估结果文件；
[0016](6)
根据设备监测信息点的分值历史数据预测设备未来状态，当设备为不健康状态时发出告警信号
。
[0017]本专利技术进一步包括以下优选方案
。
[0018]在所述步骤
(1)
中，解析
SCD
文件中一次设备拓扑
、
一次设备
、
二次设备
、
在线监测
、
电压等级
、
间隔
、
地理区域
、
设备台账模型，分析一次设备
、
二次设备
、
辅助设备的标识
、
名称
、
型号
、
信息及所属电压等级
、
间隔
、
连接点
、
位置关系，获取二次设备自身监测点表
、
及二次设备和在线监测设备关联一次设备的点表，一
、
二次设备厂家
、
类型和型号信息，通过点引用获取监控系统测点
ID
，筛除无关的点，形成与待监测评估设备有关详细信息点集，以设备名称为键值，创建设备基本信息映射表；
[0019本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于数字孪生平台的变电站设备状态评估预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)
从数字孪生变电站
SCD
文件中的模型和监控系统
、
智能巡视系统中解析
、
提取并形成待评估的一
、
二次设备相关联的监测数据详细信息点集，创建设备基本信息映射表；
(2)
通过设备厂家
、
类型
、
型号，匹配选取与待评估设备对应的评估算法
、
评价规则，加载自变量点信息特征模板和计算关联参数模板，创建设备状态评估模型；
(3)
解析智能巡视系统的设备资源信息配置文件相关字段信息，结合
SCD
文件中区域模型和监控系统信息，匹配巡视点位和对应的一次设备
、
二次设备，得到待监测评估设备名称
、
信息点名称
、
类型和监控测点
ID
，按设备名称生成设备巡视信息点表；
(4)
根据设备基本信息映射表获取对应设备的状态评估模型，匹配设备巡视信息点表中的信息点
、
评估算法所用参数
、
评价规则
、
设备检修信息和家族信息内容，形成实例化的待评估设备评估对象；
(5)
采用滑动时间窗口和事件触发两种方式启动评估流程，判定设备当前状态，生成标准格式评估结果文件；
(6)
根据设备监测信息点的分值历史数据预测设备未来状态，当设备为不健康状态时发出告警信号
。2.
根据权利要求1所述的变电站设备状态评估预警方法，其特征在于：在所述步骤
(1)
中，解析
SCD
文件中一次设备拓扑
、
一次设备
、
二次设备
、
在线监测系统
、
电压等级
、
间隔
、
地理区域
、
设备台账模型，分析一次设备
、
二次设备
、
辅助设备的标识
、
名称
、
型号
、
类型及所属电压等级
、
间隔
、
连接点
、
位置关系，获取二次设备自身监测点表
、
及二次设备和在线监测设备关联一次设备的点表，一
、
二次设备厂家
、
类型和型号信息，通过点引用获取监控系统测点
ID
，形成与待监测评估设备有关详细信息点集，以设备名称为键值，创建设备基本信息映射表
。3.
根据权利要求1所述的变电站设备状态评估预警方法，其特征在于：在步骤
(2)
中，在专家知识库中预存待评估设备对应的评估算法
、
评价规则
、
家族信息
、
运行参数配置；对于待评估的二次设备，对应的评估算法包括分层监测信息重要度算法
、
基于规则推理的分析算法
、
基于在线
/
离线混合大数据的运行工况评估算法；对于待评估的一次设备，对应的评价规则包括一次设备的绝对产气率评价规则
、
相对产气率评价规则
、
热点温度评价规则
、
老化率计算评价规则
、
寿命累计评价规则
、
过载能力评价规则
、
漏油识别分析评价规则
、
破损分析评价规则
、
噪声及振动分析评价规则
。4.
根据权利要求3所述的变电站设备状态评估预警方法，其特征在于：在步骤
(2)
中，在选取与待评估设备对应的评估算法
、
评价规则后，加载对应的自变量点信息特征模板和计算关联参数模板；其中，自变量点信息特征模板中包括待评估设备的状态量信息和量测量信息，所述计算关联参数模板包括待评估设备的额定电流
、
额定电压
、
额定短路电流
、
额定载流量
、
额定电容量
。5.
根据权利要求4所述的变电站设备状态评估预警方法，其特征在于：所述状态量信息包括严重信号
、
异常信号
、
注意信号；
其中，严重信号包括设备参数错
、ROM
和校验错
、EEPROM
出错
、
定值错
、CPU
通讯中断
、
装置故障
、RAM
出错
、
闪存错误
、
破损
、
漏油
、
过热
、
烟
、
火；异常信号包括定值区指针错
、SRAM
自检异常
、FLASH
自检异常
、
软压板错
、SV
板通信中断
、
系统定值出错
、EEPROM
出错
、
系统配置出错
、
配置表出错
、
逻辑表出错
、
系统运行异常
、
断路器偷跳
、
间隔通信中断
、GOOSE
错误
、
定值区错
、
间隔间通信中断
、
系统运行异常
、AD
错误
、MMI
通讯异常；注意信号包括
PT
断线

【专利技术属性】
技术研发人员：付威，闫振义，蒋晓东，任雁铭，朱丹龙，房萍，晋龙兴，王立鼎，李欣雨，刘春雷，刘高峰，张博，徐玉超，王申强，曹金山，赵莉，任悦，
申请(专利权)人：北京四方继保工程技术有限公司北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：