【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变压器状态监测方法，具体的说，是涉及一种基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法。
技术介绍
1、数字电网的建设目标是构建涵盖输变电设备、输变电系统测试调试等业务的全要素数字模型，实现输变配用电业务的全流程在线管理、远程设备控制及设备的动态监测，数字变电设备状态监测是其中重要一环。
2、通过对电力变电设备、控制系统等数据的采集处理、数据建模及仿真构建数字孪生变电设备健康状态监测模型，把物理电力系统以数字化方式映射至虚拟空间，可实现对物理变电系统的全面精准监测、状态信息诊断及预测，将分析结果反馈至物理变电系统，可以有效推动物理电力系统的优化调整，满足企业精益生产、智能管理和数字赋能的要求。
3、数字孪生，英文名叫digital twin，也称为数字映射、数字镜像。数字孪生是将物理实体数字化，通过可视化的方式实现对本体全生命周期的动态映射及交互。数字孪生是连接数字与现实的桥梁，通过建模技术将物理参数数字化、可视化，实现对全局模型的掌握；通过网络传输传感器的实时数据，实现对模型的动态数据管理及全生命周期的把控；通过智能算法，对及时信息产生判断作出决策，对未来的场景提供预测和指导，并反馈到物理实体端实现完整闭环链路。
4、通过数字孪生，现实世界中的物理实体可以被完整复刻在虚拟世界中，形成现实与虚拟之间的映射关系。虚拟世界实时且精确地映射物理世界的整个生命周期，以达到模拟、监测、预测和优化等目的。
5、数字孪生的发展历经三个主要阶段。第一阶段为技术积累期，在21世纪前，二维绘
6、电力变压器作为电网的关键组成部分，在电力系统中起着电压变换的作用，其安全性和工作寿命是电力系统安全、可靠、经济运行以及整个电网供、用电的重要保证，对整个电力系统至关重要。通过对国内外电网大面积停电事故原因分析表明，电力变压器自身故障是造成电网故障的主要原因之一，尤其是作为电力系统主要节点的220kv以上高压及超高压油浸变压器，其安全性尤其关键，由于其覆盖范围大且价格昂贵，发生故障所带来的经济损失不可估量。因此，要尽最大可能地避免和减少高压及超高压变压器故障或事故的发生，
7、变压器检测技术分为离线检测和在线监测两种。离线检测主要采用事后维修和预防维修两种方式，容易造成“亡羊补牢”和“过度维修”，从而造成不必要的人力和物力的耗损。在线监测的主要方法有光声光谱法、气相色谱法、振动分析法以及短路电抗发等多种方法。
8、光声光谱法作为间接量热法，通过测量声信号的幅度，可以精确的测量气体的浓度，并且可以检测低于ppm量级气体。通过分析和比较不同电压和不同时间下变压器油中溶解气体数据，找出故障气体和故障类型。
9、振动分析法主要是通过分析固定在变压器油箱表面的振动传感器的信号变化，来监测变压器内部铁心和绕组的压紧状况、位移及变形状态。由于振动分析法简单，不需要电气连接，对电力系统的正常运转无影响而且安全可靠，是当前变压器在线监测系统研究的重要方法之一。
10、光声光谱法作为一种新型的变压器状态监测技术，对实验设备的精确度要求较高，且需要大规模的数据进行建模及结果测算，技术路线不够成熟，整体处于起步阶段，不能大规模投入实际应用。
11、基于振动分析法的电力变压器状态监测与故障诊断研究，主要通过对信号的采集、处理和分析来实现，首先需要对变压器进行振动传感器进行安装，通过采集变压器内部的震动信号，进行数据传输和处理，之后通过对数据进行处理，提取故障特征参数，建立故障诊断模型。在实际应用中，在传感器的选择、安装位置、数据质量的稳定性等方面可能存在问题，直接影响模型的准确性及故障模式的准确性。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种精度高，效率高，能够实现可视化展示的基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法。
2、本专利技术所采取的技术方案是：
3、一种基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，包括如下步骤：
4、步骤s101，构建变压器数字孪生体，即变压器数字三维整体模型，也称虚拟模型；
5、步骤s102，数据收集及预处理，需要收集的数据类型包括状态数据、运行数据、故障数据；
6、步骤s103，仿真设计与分析，基于构建的数字孪生模型及采集到的数据信息，设计仿真实验；
7、步骤s104，状态监测与预警，通过对变压器状态参数进行监控和分析，实现真实设备状态全息感知，最终实现对变压器状态的实时监测，设备运行状态精准把握，并及时发出预警信息。
8、优选的，所述建立变压器数字模型步骤如下：
9、步骤s201，对变压器的结构、原理进行分析，收集变压器主体相关数据；
10、步骤s202，构建变压器数学模型，基于三维建模技术将变压器的几何形态、材质特性和运动状态信息建模到数字孪生平台中，该数学模型将准确刻画变压器的物理形态及电气特性；
11、步骤s203，对变压器数字模型进行精确模拟和优化。
12、优选的，所述状态数据、运行数据、故障数据流程包括：
13、步骤s301，通过传感器对变压器内部各种状态信息进行实时采集，状态数据包括温度、湿度、油位、负荷、气体浓度；
14、步骤s302，通过电网公司数据中获取变压器历史及实时运行数据，包括电压、电流、有功功率、无功功率、频率电气性能指标；
15、步骤s303，故障数据包括变压器的故障类型、故障现象、故障时间、故障位置等信息，基于上述信息构建故障数据库，存储变压器发生故障时的处理操作流程，形成故障处理操作合集；
16、步骤s304，基于状态数据、运行数据、故障数据等信息构建变压器状态数据库，对所有的状态进行编号，并明确对应的指标及参数阈值区间；例如，将变压器过载保护命名为e01，将变压器输入电压异常命名为e02，等等；后续可基于业务需要对状态数据库进行优化及更新。
17、步骤s305，数据清洗，将采集到的原始数据进行初步处理，去除脏数据、异常值干扰因素；
18、步骤s306，特征提取，对清洗后的数据进行特征提取，选取关键指标并进行归一化处理，以减少特征间的差异性；
19、步骤s307，数据降维，为了减少计算量和提高分类效果，基于主成分分析法(pca)技术对提取出的特征信息进行降维处理；主成分分析法是通过某种线性投影，将高维的数据映射到低维的空间中表示，并期望在所投影的维度上数据的方差最大，以此使用较少的数据维度，同时保留住较多的原数据点的特性，具体降维处理的步骤如下：
20、(1)将已预处理的变压器监测数据以矩阵的形式表示出来，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，其特征在于：
7.根据权利要求3所述基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，其特征在于，降维处理的步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述基于数字孪生技术的变压器状态监测及预警方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述基于数字孪生技术的变压器状态...
【专利技术属性】
技术研发人员：周立明，孙艳杰，杨波，何治平，项伟，李俊，
申请(专利权)人：北京天易数智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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