[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

本發明公開了一種多合一站接地系統的數字孿生系統及建模方法，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。

技術領域

本發明涉及電力領域，具體涉及一種多合一站接地系統的數字孿生系統及建模方法。

背景技術

接地網工程屬于變電站隱蔽工程，在資產全壽命周期管理體系深化應用過程中面臨的以下三個問題：一是信息模型在全壽命周期管理中應用不夠，特別隨著多站融合建設，基于信息模型評估接地網顯得特別重要；二是資產各環節信息難以有效共享及綜合利用，特別是設計環節的仿真數據、建設環節的試驗數據以及運行環節的監測數據；三是接地網數字化對決策信息支撐不足，特別是接地網異常診斷及趨勢預測方面。

隨著CIM技術和數字孿生技術的推廣應用、傳感技術的發展，融合設計階段、建設階段、運行階段的離線數據、在線監測數據以及仿真數據，對多合一站接地系統進行數字化，在新建多合一站以及多合一站擴建等場景下，利用數據賦能接地網的監測及管理，提升一二次設備的運行可靠性及運維人員的安全性，節約巡視和檢修時間。

國外現狀：歐美國家將數值孿生技術作為未來十大重大突破關鍵技術，在航空航天、智能制造等領域得到了初步應用，而在電力系統中應用較少，特別是在變電站接地系統中尚未應用，主要是其在數字化方面動力不足。

國內現狀：國內在蔡倫站等變電站構建了數字孿生系統，側重對開關柜、主變等一次主設備構建數字孿生系統，也主要側重在線監測和分析。對變電站接地系統缺乏相應的研究，而國內大力推動多合一站建設，儲能站、數據中心等對接地系統的狀態提出了更高要求。隨著國內物聯網技術的大力發展及智能電網的發展，國內數字化轉型加速推進，國內具備了構建接地系統數字孿生系統的物質基礎。

發明內容

本發明基于多元數據構建多合一站接地系統數字孿生系統，通過接地網物理系統與數字孿生系統的交互，實現多合一站接地網信息模型在全壽命周期的全環節應用，實現離線數據、在線數據和仿真數據的融合利用，實現接地網態勢感知、異常狀態診斷及趨勢預測。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種多合一站接地系統的數字孿生系統，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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，即電流大小一定時，則電壓差U的變化反映了R的變化，例如發生銹蝕后電阻增大，則兩點的電壓差增大。

進一步地，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。