[發(fā)明專利]一種多合一站接地系統(tǒng)的數(shù)字孿生系統(tǒng)及建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011279625.8
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112415334B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江斌開;邱名義;孫令東;雷興;聶鵬晨;湯蕾;顧力;李賀;王宗煜;曹逸瑜;方略;潘鴻斌;趙峰;夏泳嘉;孫明悅;錢偉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)上海市電力公司;國網(wǎng)上海能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;徐雯瓊

1.一種多合一站接地系統(tǒng)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括離線檢測信息管理系統(tǒng)、在線監(jiān)測信息管理系統(tǒng)、土壤等效電阻分析系統(tǒng)以及接地網(wǎng)數(shù)字孿生建模系統(tǒng)，所述接地網(wǎng)數(shù)字孿生建模系統(tǒng)根據(jù)離線檢測信息管理系統(tǒng)中的離線測試數(shù)據(jù)構(gòu)建接地網(wǎng)數(shù)字孿生模型，并與在線監(jiān)測信息管理系統(tǒng)中的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測、故障診斷；

所述離線檢測信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段和運(yùn)行階段的離線檢測數(shù)據(jù)，保證每個階段的檢測均滿足接地網(wǎng)規(guī)范要求，充分利用人工智能技術(shù)，對比分析仿真數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)，并利用可視化技術(shù)展示檢測結(jié)果；

所述在線監(jiān)測信息管理系統(tǒng)利用注入電流，在線監(jiān)測接地網(wǎng)的電壓并分析；

所述注入電流為避雷針的雷擊電流，在雷擊時，通過電容的方式實(shí)現(xiàn)階躍電源，待雷擊結(jié)束后測量接地網(wǎng)各點(diǎn)的電壓分布情況并分析接地網(wǎng)腐蝕情況；

所述接地網(wǎng)腐蝕情況的分析步驟具體包括：

點(diǎn)i處電壓為Ui和點(diǎn)j處電壓為Uj；

點(diǎn)i和點(diǎn)j之間的電阻Rij＝(Ui-Uj)/I；

當(dāng)注入電流為階躍電流，即電流I 大小一定時，則電壓差U的變化反映了Rij的變化，U＝Ui-Uj；

所述接地網(wǎng)數(shù)字孿生建模系統(tǒng)從設(shè)計(jì)圖紙中導(dǎo)入接地網(wǎng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)計(jì)方案構(gòu)建變電站、儲能站及數(shù)據(jù)中心接地部分，利用離線測試數(shù)據(jù)構(gòu)建接地網(wǎng)數(shù)字孿生模型，并與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測、故障診斷，并基于仿真計(jì)算進(jìn)行趨勢預(yù)測，對異?；蚬收线M(jìn)行預(yù)警。

2.如權(quán)利要求1所述的多合一站接地系統(tǒng)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于，所述土壤等效電阻分析系統(tǒng)為在線建立的，同時安裝溫度測量傳感器和濕度測量傳感器，實(shí)現(xiàn)土壤電阻特性圖分析。

3.如權(quán)利要求1所述的多合一站接地系統(tǒng)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于，接地網(wǎng)應(yīng)用方面包括土壤等效電阻分析、基于接地網(wǎng)數(shù)字孿生模型的狀態(tài)評估分析，所述狀態(tài)評估分析具體包括：

接地導(dǎo)通檢測評估：兩個相鄰設(shè)備之間的直流電阻≤0.2Ω且直流電阻與上一次測試值差≤50％；若不滿足，則報異常；

接地電阻評估分析：有效接地系統(tǒng)的接地阻抗≤0.5Ω且與之前的測量值差≤30％；若不滿足，則報異常；

接觸電壓和跨步電壓評估分析：跨步電位差≤80V，接觸電位差≤85V，轉(zhuǎn)移電位≤110V，且與上一次測量值進(jìn)行對比分析，兩次的測量值差≤10％；

接地網(wǎng)腐蝕態(tài)勢分析：基于在線監(jiān)測的電壓，存在單調(diào)增加，則存在腐蝕情況，斜率反映腐蝕加速度，若存在突變情況，則是出現(xiàn)斷裂情況。

4.一種接地網(wǎng)數(shù)字孿生建模方法，其特征在于，該方法包括：

S101、從設(shè)計(jì)圖紙中導(dǎo)入接地網(wǎng)數(shù)據(jù)至CDEGS；

S102、根據(jù)設(shè)計(jì)方案構(gòu)建變電站、儲能站及數(shù)據(jù)中心接地部分，利用離線測試數(shù)據(jù)構(gòu)建接地網(wǎng)數(shù)字孿生模型；

S103、與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行交互；

S104、根據(jù)數(shù)字孿生需求，新增及完善在線監(jiān)測系統(tǒng)；

S105、根據(jù)數(shù)字孿生運(yùn)行情況，調(diào)整變電站、儲能站及數(shù)據(jù)中心接地部分模型，不斷通過S104和S105的迭代；

S106、基于在線監(jiān)測數(shù)據(jù)對多合一站接地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線故障診斷；

S107、基于仿真計(jì)算進(jìn)行趨勢預(yù)測，對異?；蚬收线M(jìn)行預(yù)警；

所述趨勢預(yù)測具體包括：

接地體的接地電阻表示為：式中：1——接地體的總長度，本次建模接地體總長度為725m；h——水平接地體的埋深，為0.7m；d——水平接地體的直徑，本次建模應(yīng)用的是50*5熱鍍鋅扁鋼，故等效直徑為0.0138m；ρ——導(dǎo)線的電阻率，正常情況下取100Ω·m，潮濕情況下取50Ω·m，考慮不同的土壤以及其潮濕情況，可依次取150Ω·m及200Ω·m；A——屏蔽系數(shù)，與水平接地體的形狀有關(guān)，本次建模應(yīng)用的是50*5熱鍍鋅扁鋼，屏蔽系數(shù)A取1.6；

根據(jù)正常情況下的土壤電阻率進(jìn)行計(jì)算，該接地網(wǎng)接地電阻的計(jì)算值為0.029Ω；

在雷擊發(fā)生時，土壤電阻率越小，則接地體上感應(yīng)的電壓數(shù)值也就越低；

就同一種接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化趨勢而言，一柱引下的變化梯度最大，兩柱引下其次，再次是三柱引下；這說明了當(dāng)與接地網(wǎng)相連的接地體越多的時候，整個接地網(wǎng)的感應(yīng)電壓分布相對更加均勻；當(dāng)與接地網(wǎng)相連的接地體越少的時候，整個接地網(wǎng)的感應(yīng)電壓分布差別越大，這可以證明接地體具有雷擊引流的作用；當(dāng)接地網(wǎng)不完整時，即有斷開的情況，即可預(yù)警。