关键词：
数字孪生
继电保护装置
寿命评估
状态评价
摘要：
继电保护在电力系统中扮演着至关重要的角色,其通过监测电力系统的运行参数,及时发现可能的故障和异常情况。状态评价是继电保护状态检修的重要基础,对提升状态检修效率、保障电网安全稳定运行具有重要意义。数字孪生技术旨在构建物理实体到虚拟空间的映射,能够提供实时、准确的状态监控和信息利用,迅速获取保护设备的实时运行状态信息并将其数字化。并通过构建数字孪生体,动态跟踪评价特征量的变化情况,构建数学算法模型评估设备状态,及时发现设备缺陷和故障征兆。利用实时双向交互的数据流,保证问题的及时反馈,辅助保护系统进行预防性和针对性的运维。本文研究了继电保护装置数字孪生系统架构,并在此基础上进行了保护装置的寿命评估和状态评价,主要工作如下:
首先,从数字孪生的基本理论出发,分析了数字孪生的系统架构。并以继电保护装置为例,探讨了数字孪生技术在电力系统中的应用。最后,提出保护装置数字孪生系统架构,结合保护装置寿命评估和状态评价两项具体应用,详细描述了系统架构中各层的功能以及工作原理。
第二,提出基于数字孪生的继电保护装置寿命评估方法。首先,建立了继电保护装置时变失效率模型。其次,建立保护装置的寿命评估孪生模型,实现对保护装置失效数据的孪生,利用样条函数理论构建了保护失效数据的样本经验分布函数。之后,以孪生模型作为Bootstrap理论的基础,对建立的样本经验分布函数进行抽样,并根据抽取的样本进行继电保护装置寿命的非参数估计和参数估计。
第三,提出基于数字孪生的继电保护装置状态评价方法。首先,根据保护装置实际情况,在全面客观地评价保护装置的基础上,建立了评价指标集。随后,针对保护装置状态数据不平衡的问题,利用生成对抗网络描述了继电保护装置的动态行为,并生成了保护装置平衡的状态数据集,实现对保护装置状态数据的孪生。最后,利用平衡数据集训练了堆栈稀疏自编码器,利用训练好的状态评价模型实现了对保护装置的实时状态评估。通过这种方法,改善了因缺乏足够的故障状态数据而导致评估结果不准确的问题。
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