[发明专利]基于数字孪生的变压器故障诊断定位系统

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的变压器故障诊断定位系统，属于电力设备的故障诊断领域，包括：通信感知模块，用于将从设备实体获取的底层监测数据传送到系统支撑模块；系统支撑模块，用于接收并预处理底层监测数据，存储各种数据、模型和专家系统；动态孪生模块，用于对设备故障的多维度概率状况进行分析，构建不同健康状态的动态劣化建模，在后续通过人机交互、实时测量、动态更新实现模型修正；决策诊断模块，用于构建待诊断数据的数字孪生体，实现健康状态的诊断定位；用户界面模块，用于将诊断结果和相关信息通过UI界面显示，提供进一步决策与人机交互。本发明可以实现故障诊断定位的精准认知与闭环优化，提高变压器设备的经济性与可靠性。

技术领域

本发明属于电力设备的故障诊断领域，更具体地，涉及一种基于数字孪生的变压器故障诊断定位系统。

背景技术

随着电力物联网的提出，电力系统逐渐呈现开放式、扁平化、分散式、边界模糊化发展，准确感知并提取设备状态信息，并对系统趋势进行推演，是实现电力系统智能优化调度的重要前提。但目前针对电力系统中的实体设备诊断的认知存在以下几个问题：(1)历史文档和各种类型的监测信息之间存在壁垒，系统信息的更新存在滞后性，而设备本身运行状态则时刻演变；(2)设备信息可能存在不准确的情况，例如设备环境变化、量测数据的缺失异常；(3)运维管理的智能化程度较低，数据来源单一，少量的数据难以实现智能诊断算法的训练。

数字孪生(Digital Twin，DT)技术，正是利用现代信息技术，充分挖掘/发挥大数据资源，构建数字虚拟的实体，建立起与物理实体相对应的“镜像”，从而帮助人们更好地在电力设备健康管理过程中进行调控与决策。变压器是电力系统中的关键设备，其故障诊断问题一直是研究的重点。构建变压器的全景监测与诊断数字孪生体，能够整合多类信息，弥补样本不足，融合诊断结果，提供综合决策，增强电力系统的安全，并对其他设备的诊断起到示范作用。因此，探究以变压器为代表的电力设备数字孪生系统，具有重要意义和广泛前景。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于数字孪生的变压器故障诊断定位系统，其目的是为提高以变压器为代表的电力设备故障诊断方法的综合化水平、智能化程度及诊断准确率。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于数字孪生的变压器故障诊断定位系统，包括：

通信感知模块，用于直接从设备实体获取底层监测数据，并将获取的底层监测数据传送到上层系统支撑模块；

所述系统支撑模块，用于接收并预处理来自所述通信感知模块的底层监测数据，存储各种数据、模型和专家系统；

动态孪生模块，用于对设备故障的多维度概率状况进行分析，构建基于不同故障类型与位置的劣化模型，实现变压器不同健康状态的动态建模，然后通过人机交互、实时测量及动态更新，进一步实现模型修正；

决策诊断模块，用于对输入的待诊断数据，综合所述系统支撑模块与所述动态孪生模块的信息，利用数字孪生技术，构建待诊断数据的数字孪生体，并实现诊断定位。

在一些可选的实施方案中，所述系统还包括：用户界面模块，用于将诊断结果和相关信息通过用户界面显示，并提供进一步决策选项与人机交互。

在一些可选的实施方案中，所述通信感知模块包括：变压器油中溶解气体监测数据获取模块、变压器温度监测模块、变压器绕组变形监测模块及变压器局部放电监测模块；

其中，所述变压器油中溶解气体监测数据获取模块，用于获取变压器油中溶解气体浓度数据；所述变压器温度监测模块用于监测内部热点温度和外部红外热成像；所述变压器绕组变形监测模块用于监测变压器绕组变形情况；所述变压器局部放电监测模块用于监测变压器局部放电情况。

在一些可选的实施方案中，所述系统支撑模块，用于利用信号处理方法分析来自所述通信感知模块的底层监测数据，包括：数据清洗、特征提取、标签化及结构化。