[發明專利]一種多合一站接地系統的數字孿生系統及建模方法

有效

• 申請號: 202011279625.8
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112415334B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）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
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;國網上海能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;徐雯瓊

1.一種多合一站接地系統的數字孿生系統，其特征在于，所述系統包括離線檢測信息管理系統、在線監測信息管理系統、土壤等效電阻分析系統以及接地網數字孿生建模系統，所述接地網數字孿生建模系統根據離線檢測信息管理系統中的離線測試數據構建接地網數字孿生模型，并與在線監測信息管理系統中的檢測數據進行交互，實現在線監測、故障診斷；

所述離線檢測信息管理系統設計階段、建設階段和運行階段的離線檢測數據，保證每個階段的檢測均滿足接地網規范要求，充分利用人工智能技術，對比分析仿真數據和測試數據，并利用可視化技術展示檢測結果；

所述在線監測信息管理系統利用注入電流，在線監測接地網的電壓并分析；

所述注入電流為避雷針的雷擊電流，在雷擊時，通過電容的方式實現階躍電源，待雷擊結束后測量接地網各點的電壓分布情況并分析接地網腐蝕情況；

所述接地網腐蝕情況的分析步驟具體包括：

點i處電壓為Ui和點j處電壓為Uj；

點i和點j之間的電阻Rij＝(Ui-Uj)/I；

當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；

所述接地網數字孿生建模系統從設計圖紙中導入接地網數據，并根據設計方案構建變電站、儲能站及數據中心接地部分，利用離線測試數據構建接地網數字孿生模型，并與在線監測數據進行交互，實現在線監測、故障診斷，并基于仿真計算進行趨勢預測，對異常或故障進行預警。

2.如權利要求1所述的多合一站接地系統的數字孿生系統，其特征在于，所述土壤等效電阻分析系統為在線建立的，同時安裝溫度測量傳感器和濕度測量傳感器，實現土壤電阻特性圖分析。

3.如權利要求1所述的多合一站接地系統的數字孿生系統，其特征在于，接地網應用方面包括土壤等效電阻分析、基于接地網數字孿生模型的狀態評估分析，所述狀態評估分析具體包括：

接地導通檢測評估：兩個相鄰設備之間的直流電阻≤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，轉移電位≤110V，且與上一次測量值進行對比分析，兩次的測量值差≤10％；

接地網腐蝕態勢分析：基于在線監測的電壓，存在單調增加，則存在腐蝕情況，斜率反映腐蝕加速度，若存在突變情況，則是出現斷裂情況。

4.一種接地網數字孿生建模方法，其特征在于，該方法包括：

S101、從設計圖紙中導入接地網數據至CDEGS；

S102、根據設計方案構建變電站、儲能站及數據中心接地部分，利用離線測試數據構建接地網數字孿生模型；

S103、與在線監測數據進行交互；

S104、根據數字孿生需求，新增及完善在線監測系統；

S105、根據數字孿生運行情況，調整變電站、儲能站及數據中心接地部分模型，不斷通過S104和S105的迭代；

S106、基于在線監測數據對多合一站接地系統實現在線故障診斷；

S107、基于仿真計算進行趨勢預測，對異常或故障進行預警；

所述趨勢預測具體包括：

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，本次建模應用的是50*5熱鍍鋅扁鋼，故等效直徑為0.0138m；ρ——導線的電阻率，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，與水平接地體的形狀有關，本次建模應用的是50*5熱鍍鋅扁鋼，屏蔽系數A取1.6；

根據正常情況下的土壤電阻率進行計算，該接地網接地電阻的計算值為0.029Ω；

在雷擊發生時，土壤電阻率越小，則接地體上感應的電壓數值也就越低；

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