数字孪生在电力装备领域中的应用与实现方法

数字孪生(digital twin,DT)是推动电力装备领域数字化、智能化发展的关键技术之一,相关研究处于初期起步阶段,如何实现电力装备数字孪生成为亟需解决的问题.该文首先阐述了数字孪生的内涵及应用;从数字孪生框架与实现方法、其在装备全寿命周期的应用、主流厂商及其平台方面总结了装备领域数字孪生的研究与应用进展;其次分析...     

适用于变压器保护的数字孪生建模技术研究

常用的大型建模软件规模庞大、计算效率低,所建模型不满足保护速动性的要求。该文提出基于数字孪生技术的多绕组变压器保护模型,能够满足变压器保护速动性要求,同时具有不受励磁涌流影响、区内故障检测灵敏度高的优点。首先建立了与物理实体变压器运行行为一致的数字空间物理属性模型,并在对应行为下利用离散迭代法求解数字空间模型。然后利用物理实体电流和虚拟实体电流之间的偏差确认变压器的异常工况。最后,通过动模实验和ANSYS软件建立的仿真模型验证所建模型的有效性。     

基于LightGBM 的变压器故障预测在数字孪生变电站中的应用

变压器是变电站中主要设备之一,其安全运行对于变电站的运转起着至关重要的作用,因此对变压器故障进行预测对保障变压器的平稳运行有着重要意义.提出基于 LightGBM 的预测模型,将其应用在实际数字孪生变电站中.首先对特征量进行选择,并使用 PCA 对数据进行降维;其次用 LightGBM 算法构建模型并对测试样本进行模型精准度验证,证明了算法的可用性;最后与其他机器学习算法对比,分析模型的不足,并对 LightGBM 算法在变压器故障预警中的深入应用提出了改进方向.     

继电保护数字孪生技术应用展望

数字孪生作为“工业4.0”背景下的新兴研究热点，为应对新型电力系统给继电保护带来的挑战提供了关键技术支撑。为此剖析了数字孪生的内涵，并结合继电保护领域的实际应用需求，定义了继电保护数字孪生相关术语，归纳了继电保护数字孪生的期望特征。在此基础上，提出一种继电保护数字孪生系统的典型架构，并针对现有继电保护数字孪生研究在数据实时交互能力、保护逻辑透明性和接口标准化等方面的不足，指出其构建的关键技术。最后挖掘了继电保护数字孪生的潜在应用价值，预期能为后续数字孪生技术在继电保护领域的进一步研究和应用提供一定的参考。     

油浸式电力变压器匝间故障早期的电热特性研究EI北大核心CSCD

油浸式电力变压器匝间绝缘的老化和劣化会造成匝间绝缘电阻减小,从而引起故障线圈上电流和产生热量增加。因此,研究变压器匝间故障早期的电热特性具有重要意义。该文分析匝间故障电阻对变压器等效电路和绕组损耗的影响,提出基于电磁、热–流体场耦合的变压器匝间故障模型。基于数字孪生(digital twin,DT)的理念,建立变压器的高保真仿真模型,通过传递变压器实体的结构、尺寸、材料参数等,实现对绕组电流和不同部件温度的准确模拟。采用此高保真仿真模型,研究高压绕组发生1%匝间故障的电热特性,结果表明低压绕组电流幅值仅增加2%,而顶层油温升高了9.4℃(25.7%),油箱外壳整体温度升高了10℃。在匝间故障早期阶段,顶层油温和油箱外壳温度的变化较绕组电流更为显著,因此,顶层油温、油箱外壳温度和绕组电流等电热特性参量可用于辨识早期故障。     

电力变压器故障预测与健康管理:挑战与展望

电力变压器故障机理复杂且维修成本高昂,对电力系统的安全稳定运行具有明显的消极影响。在数据完备的情况下,获得变压器运行状态的健康指标,对其进行适当的状态维护或预防性维护,对电力系统安全稳定运行具有显著的积极作用。而当前的研究成果大多关注变压器健康管理的某一层面或某一阶段,致使研究成果较为孤立、集成性较差。首先,梳理了目前电力变压器研究存在的主要问题,并给出了基于故障预测与健康管理(PHM)的解决思路;然后,初步界定了电力变压器PHM的管理周期,并系统分析了国内外针对电力变压器健康监测、故障诊断与预测的研究成果;最后,讨论并展望了未来开展大型电力变压器PHM的若干问题。     

电力装备行业数字孪生关键技术与应用展望

数字孪生技术是电力装备行业数字化转型的关键技术.为此分析了电力装备行业数字化转型的研究现状,并提出了电力装备数字孪生通用架构.结合行业的发展情况指出与仿真建模方面相关的四大关键技术:统一信息建模技术、多层级仿真建模技术、多物理场多参数反演技术及复杂多维信息合成与可视分析技术.根据产业链不同环节的特点描述了数字孪生技术在...     

电力变压器冲击试验的数字测量系统

介绍了一个利用通用数字示波器研制的电力变压器冲击测试系统，阐述了系统构成中解决的几个主要问题即：数字仪器的特性校验，二次压器的设计、采用的抗电磁干扰措施和冲击波形参数测量软件等，最后列举了测试系统在５００ＫＶ产品上的测试结果。     

面向能源互联网数字孪生的电力物联网关键技术及展望

随着“碳达峰、碳中和”目标与以新能源为主体的新型电力系统的提出,能源技术与数字技术进一步深度融合,电网加速向能源互联网演进。构建能源互联网及其数字孪生系统对电力物联网技术提出了更高要求,也极大拓展了电力物联网的内涵和外延。该文主要围绕如何构建面向能源互联网数字孪生系统的电力物联网,分析其面临的两大科学问题：物理数字融合建模与电网资源协同互动,提出电力物联网体系架构和安全防御机制,研究“端–边–管–云–智”等多层级的关键支撑技术,包括精准感知与高效通信、高并发接入与海量数据管理、融合建模与趋优进化等技术,最后从设备、电网与用户三方面展望电力物联网支撑下的电网业务智能化典型应用。     

数字仿真在电力变压器空载试验中的应用

详细阐述了计算畸变电压条件下变压器低损耗硅钢片铁心中磁滞损耗的一种数字仿真方法。介绍了该方法的基本原理和数学模型。其模型是以分段线性化去模拟铁心材料的稳态Ｂ／Ｈ特性曲线为基础的。     

基于镜像磁场和动力学模型的变压器负载振动噪声数字孪生模型研究

负载电流引起的绕组振动是运行中变压器噪声的主要来源之一。为了深入研究变压器绕组的负载振动特性,文中首先提出了基于镜像法的绕组漏磁场和绕组电动力计算模型,然后建立了绕组轴向振动的动力学模型,结合电动力计算了绕组振动特性,最后建立了绕组声辐射的有限元模型分析了绕组的声场分布。对一台50 kVA变压器的计算结果表明,镜像法计算的绕组电动力与有限元法的误差小于5%,额定电流下绕组的振动加速度约为0.065 m/s²,绕组辐射噪声最大达到43 dB。文中提出的模型可支撑变压器振动噪声数字孪生技术的研究及应用。     

实景建模技术在电网数字孪生系统中的应用分析

三维模型是电网本体映射到数字孪生系统的基础,能否实现发输变配用电设备、配电楼的高保真建模和全息映射事关电网数字孪生系统的建设好坏。相较传统建模方法在模型精度和数据交互上的不足,实景建模技术为电网数字孪生系统的设备3D模型构建和成果展示提供一种新的技术手段。介绍实景建模的技术原理和发展历程,对比突出实景建模与传统建模方法的先进性,并以某在建变电站为研究对象,阐述实景建模的应用流程,对建模效果进行展示分析,最后对实景建模技术的应用推广进行思考。     

电力变压器常见故障及在线检测技术

介绍了电力变压器的常见故障及几种在线检测技术,分析了铁芯多点接地故障对变压器的危害性,并提出了消除故障的有效措施。     

基于数字孪生模型电流动态时间规整差异度的变压器早期故障辨识

现有的早期故障辨识方法对于程度较为轻微的故障灵敏度低,且辨识方法多为离线检测。结合数字孪生技术建立了三相三柱式变压器内部无故障的孪生模型,基于动态时间规整算法提出新的故障特征量,提出早期故障保护方案。首先,利用实体设备的结构参数与实时的电气量,建立不同运行工况下的状态空间模型。然后,通过实际数据对孪生模型进行修正,使虚拟世界与物理世界实现同步,综合使用离散迭代法和Z变换法求解模型。其次,利用动态时间规整算法量化预测量与实测量的差异,以此作为故障特征量,并设计新型的故障保护方案,提高故障辨识的灵敏度。最后以三相三柱式变压器为例,通过ANSYS仿真和动模实验验证了所建模型的正确性,通过多次实验结果证实所提故障判据的有效性。     

浅谈电力变压器常见故障及诊断技术

介绍了电力变压器的常见缺陷和故障,并分析了这些故障对变压器的危害,对消除故障的方法进行了归纳总结,此外还分析了变压器常用的在线监测技术,具有一定的工程实用价值。     

简述电力变压器故障的技术诊断

从实例出发,阐述了电力变压器故障的技术诊断过程,对故障原因进行分析和测试,得出了相关结论。     

电力变压器短路故障分析

论述了变压器出口短路故障的影响与危害,分析了变压器短路电流引起的故障成因,提出强化电力变压器监造和验收的措施、以及提高电力变压器运行管理水平、采取技术改进和降低短路事故的措施,并提出相关建议。