[发明专利]一种基于数字孪生的输电线路结构健康评估方法及系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生的输电线路结构健康评估方法，其特征在于，包括：

将待评估输电线路沿线的实时环境状态信息传输至预先构建的待评估输电线路的数字孪生模型；

根据所述数字孪生模型输出的待评估输电线路各部件对应的受力信息、损伤信息以及疲劳状态，评估待评估输电线路的结构健康状况；

构建待评估输电线路的数字孪生模型的方法为：

根据电力GIS系统以及输电线路建设资料，在训练好的机器学习模型中输入待评估输电线路的结构信息和部件信息，构建所述待评估输电线路的数字孪生模型，其中，所述机器学习模型以典型输电线路结构参数和外部载荷为输入，以有限元计算的不同环境条件下所述典型输电线路各部件对应的受力状态、损伤特征以及寿命极限为输出。

2.根据权利要求1述的基于数字孪生的输电线路结构健康评估方法，其特征在于，计算不同环境条件下所述典型输电线路各部件对应的受力状态、损伤特征以及寿命极限的步骤包括：

测量输电线路不同部件的结构参数，建立典型输电线路耐张段的有限元模型；

以测量得到的所述结构参数为输入条件，采用所述有限元模型，计算不同环境条件下典型输电线路不同部件的受力状态；

根据计算得到的所述受力状态，提取所述典型输电线路各部件的承载特征以及各连接位置的接触应力特征；

测量所述典型输电线路各部件在提取到的所述接触应力特征条件下的磨损曲线；以及，将提取的所述典型输电线路各部件的承载特征进行分类总结，在统计的承载应力幅值和频率范围内，选取多组承载应力幅值和频率，测量所述典型输电线路各部件的疲劳寿命；

将所述磨损曲线及疲劳寿命作为边界条件，输入所述有限元模型，计算不同环境条件下，所述典型输电线路各部件的损伤状态及寿命极限。

3.根据权利要求1述的基于数字孪生的输电线路结构健康评估方法，其特征在于，将待评估输电线路的实时环境状态信息传输至所述数字孪生模型的步骤包括：

对待评估输电线路沿线的环境状态进行实时监测，并将所述环境状态的实时监测数据转化为机器学习算法能够识别的数据形式，然后实时传输至数字孪生模型。

4.根据权利要求2述的基于数字孪生的输电线路结构健康评估方法，其特征在于，所述有限元模型包含所述典型输电线路的铁塔、关键连接位置金具、导线的三维实体模型。

5.一种基于数字孪生的输电线路结构健康评估系统，其特征在于，包括：

数据监测传输模块，用于将待评估输电线路沿线的实时环境状态信息传输至预先构建的待评估输电线路的数字孪生模型；

评估模块，用于根据所述数字孪生模型输出的待评估输电线路各部件对应的受力信息、损伤信息以及疲劳状态，评估待评估输电线路的结构健康状况；

还包括数字孪生模型构建模块，用于：根据电力GIS系统以及输电线路建设资料，在训练好的机器学习模型中输入待评估输电线路的结构信息和部件信息，构建所述待评估输电线路的数字孪生模型，其中，所述机器学习模型以典型输电线路结构参数和外部载荷为输入，以有限元计算的不同环境条件下所述典型输电线路各部件对应的受力状态、损伤特征以及寿命极限为输出。

6.根据权利要求5述的基于数字孪生的输电线路结构健康评估系统，其特征在于，所述数字孪生模型构建模块包括计算单元，用于计算不同环境条件下典型输电线路各部件对应的受力状态、损伤特征以及寿命极限，具体计算过程包括：

测量输电线路不同部件的结构参数，建立典型输电线路耐张段的有限元模型；

以测量得到的所述结构参数为输入条件，采用所述有限元模型，计算不同环境条件下典型输电线路不同部件的受力状态；

根据计算得到的所述受力状态，提取所述典型输电线路各部件的承载特征以及各连接位置的接触应力特征；

测量所述典型输电线路各部件在提取到的所述接触应力特征条件下的磨损曲线；

将提取的所述典型输电线路各部件的承载特征进行分类总结，在统计的承载应力幅值和频率范围内，选取多组承载应力幅值和频率，测量所述典型输电线路各部件的疲劳寿命；

将所述磨损曲线及疲劳寿命作为边界条件，输入所述有限元模型，计算不同环境条件下，所述典型输电线路各部件的损伤状态及寿命极限。