【技术实现步骤摘要】
本申请属于设备检测领域，更具体地，涉及一种基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法及系统。
技术介绍
1、随着我国新能源大规模开发利用和发展需要加速发展抽水蓄能电站建设，抽水蓄能电站机组可以在电网负荷大时抽水蓄能储存电力，在需要用电转换时为水轮机工况进行发电。当抽水蓄能机组处于复杂过渡工况时，受到流场，结构场，电磁场为主的多物理场因素的影响，机组的运行参数变化剧烈，容易使得水泵水轮机内部流场发生快速瞬变，影响抽蓄机组轴系的稳定运行，严重时会造成机组轴系结构产生损伤，因此对抽水蓄能机组的运行状态进行实时监测并评估其运行状态特性是有必要的。
2、目前常用的监测方法通常是利用物理传感器进行数据采集和数据分析等，然而由于抽水蓄能电站运行系统的复杂性、传感器数据获取的延迟性等因素，提取状态数据存在一定困难，难以保证系统监测的实时性，进而导致系统监测的效率较差。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本申请的目的在于提供一种基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，旨在解决系统监测实时性难以保证，进而导致系统监测的效率较差的问题。
2、第一方面，本申请提供一种基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，包括：
3、建立抽蓄机组轴系的多物理场耦合有限元全阶模型，将所述有限元全阶模型根据流固耦合和机电耦合进行多工况下的抽蓄机组的多物理场动态仿真分析，得到仿真分析结果；
4、基于所述仿真分析结果对所述有限元全阶模型进行模型降阶，建立多物
5、根据所述抽蓄机组实际运行过程中的数据类型选取目标类型的监测信号，获取所述监测信号对应的运行状态数据，对运行状态数据进行特征提取和预处理，建立抽蓄机组的运行状态知识库，以确定所述抽蓄机组的实时运行状态；
6、根据已建立的虚实交互子系统、三维可视化子系统以及运行状态知识库构建抽蓄机组轴系的运行状态监测系统，利用传感器进行所述运行状态监测系统的实时数据传输，以实时评估所述抽蓄机组的运行状态，实现所述抽蓄机组的运行状态预警；
7、其中，所述虚实交互子系统是利用所述数字孪生体和抽蓄机组设备建立的，用于基于数据接口实现数字孪生体和抽蓄机组设备之间的数据交互；所述三维可视化子系统，用于对所述抽蓄机组轴系的多种典型工况进行三维展示。
8、可选地，所述建立抽蓄机组轴系的多物理场耦合有限元全阶模型，将所述有限元全阶模型根据流固耦合和机电耦合进行多工况下的抽蓄机组的多物理场动态仿真分析，得到仿真分析结果，包括：
9、获取所述抽蓄机组轴系的设计尺寸和设计参数，以及多种典型运行工况下的运行参数；
10、基于所述设计尺寸、设计参数以及运行参数，建立抽蓄机组轴系的三维模型；
11、基于所述三维模型建立不同物理场的有限元全阶模型；
12、将所述不同物理场的有限元全阶模型基于流固耦合仿真和机电耦合仿真，建立多物理场耦合有限元全阶模型；
13、基于所述多物理场耦合有限元全阶模型进行多工况下的抽水蓄能机组多物理场动态仿真分析，得到仿真分析结果。
14、可选地，所述基于所述仿真分析结果对所述有限元全阶模型进行模型降阶，建立多物理场耦合降阶模型，包括：
15、基于仿真分析结果对所述多物理场耦合有限元全阶模型进行降阶处理，所述多物理场耦合有限元全阶模型包括流场全阶模型、电磁场全阶模型和轴系全阶模型；
16、采用本征正交分析法对所述流场全阶模型进行降阶处理，采用等效电路模型提取法对所述电磁场全阶模型进行降阶处理，采用奇异值分解对所述轴系全阶模型进行降阶处理；
17、基于降阶后的流场全阶模型、电磁场全阶模型和轴系全阶模型，构建所述多物理场耦合降阶模型。
18、可选地，所述根据所述抽蓄机组实际运行过程中的数据类型选取目标类型的监测信号，获取所述监测信号对应的运行状态数据，包括：
19、确定抽蓄机组实际运行过程中产生的数据类型，根据需求选择目标类型，并获取目标类型的监测信号；所述目标类型的监测信号包括：振动信号、温度信号、转速信号和径向跳动信号；
20、根据各所述目标类型对应的传感器获取所述监测信号对应的运行状态数据。
21、可选地，所述对运行状态数据进行特征提取和预处理，建立抽蓄机组的运行状态知识库，以确定所述抽蓄机组的实时运行状态，包括：
22、通过mysql存储所述运行状态数据，根据所述运行状态数据对应的目标类型建立数据表，并对所述运行状态数据进行特征提取和预处理，得到特征数据；
23、对所述特征数据进行工况聚类，得到聚类结果，基于所述聚类结果建立所述运行状态知识库，所述运行状态知识库用于与实时的运行数据进行比较以确定所述抽蓄机组的实时运行状态。
24、可选地，所述虚实交互子系统通过浏览器为用户提供数据接口，并通过web serve实现所述数字孪生体和抽蓄机组设备之间的数据交互。
25、可选地，所述三维可视化子系统是基于可视化平台构建的，所述三维可视化子系统用于通过虚实交互子系统与传感器设备实时展示抽蓄机组轴系的数字孪生体在多种典型工况下的运行状态。
26、第二方面，本申请提供一种基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测系统，包括虚实交互子系统、三维可视化子系统以及运行状态知识库；
27、利用传感器进行所述运行状态监测系统的实时数据传输，以实时评估所述抽蓄机组的运行状态，实现所述抽蓄机组的运行状态预警；
28、其中，所述虚实交互子系统是利用所述数字孪生体和抽蓄机组设备建立的，用于基于数据接口实现虚实交互子系统的数据交互；所述三维可视化子系统，用于对所述抽蓄机组轴系的多种典型工况进行三维展示。
29、第三方面，本申请还提供一种多传感器系统，包括多个用于采集监测信号的传感器，所述传感器用于分别提取抽蓄机组轴系发电功率信号、水轮机转速信号、进口流量信号、轴系振动信号以及径向跳动信号；所述传感器还用于执行如上述任一项所述的获取运行状态数据的步骤。
30、第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，当计算机程序在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。
31、第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。
32、可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
33、总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
34、(1)本申请通过建立运行状态知识库，有助于存储、分析历史数据，确定机组的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，所述建立抽蓄机组轴系的多物理场耦合有限元全阶模型，将所述有限元全阶模型根据流固耦合和机电耦合进行多工况下的抽蓄机组的多物理场动态仿真分析，得到仿真分析结果，包括：
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，所述基于所述仿真分析结果对所述有限元全阶模型进行模型降阶，建立多物理场耦合降阶模型，包括：
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，所述根据所述抽蓄机组实际运行过程中的数据类型选取目标类型的监测信号，获取所述监测信号对应的运行状态数据，包括：
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，所述对运行状态数据进行特征提取和预处理，建立抽蓄机组的运行状态知识库，以确定所述抽蓄机组的实时运行状态，包括：
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水
7.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，所述三维可视化子系统是基于可视化平台构建的，所述三维可视化子系统用于通过虚实交互子系统与传感器设备实时展示抽蓄机组轴系的数字孪生体在多种典型工况下的运行状态。
8.一种基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测系统，其特征在于，包括虚实交互子系统、三维可视化子系统以及运行状态知识库；
9.一种多传感器系统，其特征在于，包括多个用于采集监测信号的传感器，所述传感器用于分别提取抽蓄机组轴系发电功率信号、水轮机转速信号、进口流量信号、轴系振动信号以及径向跳动信号；所述传感器还用于执行如权利要求1-7任一项所述的获取运行状态数据的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序在处理器上运行时，使得所述处理器执行如权利要求1-7任一所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，所述建立抽蓄机组轴系的多物理场耦合有限元全阶模型，将所述有限元全阶模型根据流固耦合和机电耦合进行多工况下的抽蓄机组的多物理场动态仿真分析，得到仿真分析结果，包括：
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，所述基于所述仿真分析结果对所述有限元全阶模型进行模型降阶，建立多物理场耦合降阶模型，包括：
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，所述根据所述抽蓄机组实际运行过程中的数据类型选取目标类型的监测信号，获取所述监测信号对应的运行状态数据，包括：
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水蓄能机组轴系运行状态监测方法，其特征在于，所述对运行状态数据进行特征提取和预处理，建立抽蓄机组的运行状态知识库，以确定所述抽蓄机组的实时运行状态，包括：
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的抽水蓄...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕智伟，何秋，万克洋，田海平，张云程，王梓琪，王辉斌，王紫阳，李超顺，陈厚涛，胡臻，黄波，张亦可，谢捷敏，张军，张弘强，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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