基于数字孪生的母线槽故障预测方法及系统与流程

本发明涉及母线槽，具体涉及基于数字孪生的母线槽故障预测方法及系统。

背景技术：

1、母线槽作为工业厂房、高层建筑及数据中心等场景中重要的电能传输装置，承担着大容量、长距离输配电任务，其运行安全性直接关系到供电系统的稳定性与连续性。在长期运行过程中，母线槽内部母排连接点易因接触电阻增大产生局部过热，绝缘支撑结构在电、热、机械应力耦合作用下易出现老化劣化甚至绝缘击穿，同时三相负载不平衡、电流谐波及环境温湿度变化等因素也会加剧其运行风险。现有技术中，母线槽状态监测多依赖温度传感或定期人工巡检，监测手段相对单一，通常仅针对某一物理量进行阈值判断，缺乏对电磁场、热场及绝缘老化等多物理场耦合效应的综合分析能力；同时，现有故障预警方法大多基于静态经验模型或离线数据分析，难以实现在线参数更新与模型自适应校正，导致故障预测结果滞后、准确性不足，无法提前对接触过热失效或绝缘击穿风险进行趋势判定。

技术实现思路

1、本申请提供了基于数字孪生的母线槽故障预测方法及系统，解决了现有技术中母线槽故障预测实时性与准确性不足的技术问题。

2、本申请的第一个方面，提供了基于数字孪生的母线槽故障预测方法，所述方法包括：

3、多模态传感单元部署于母线槽，实时采集母排电气连接点的温度数据、绝缘支撑结构的局部放电脉冲信号及三相电流波形，形成多物理场状态数据流；将所述多物理场状态数据流输入数字孪生模型，进行在线参数辨识与模型校正，使孪生虚拟与母线槽状态保持同步，所述数字孪生模型包括依次耦合的电磁场子模型、热场子模型及绝缘劣化子模型；基于校正后的数字孪生模型，预测预设时间窗口内的接触电阻增长趋势、绝缘材料剩余寿命及热点温升演化曲线；根据所述接触电阻增长趋势、绝缘材料剩余寿命及热点温升演化曲线，预测接触过热失效、绝缘击穿的发生时刻，生成故障预警信息；基于所述故障预警信息，结合当前环境温度、环境湿度与三相电流不平衡度进行多级决策提醒。

4、本申请的第二个方面，提供了基于数字孪生的母线槽故障预测系统，所述系统包括：

5、数据采集组件：多模态传感单元部署于母线槽，实时采集母排电气连接点的温度数据、绝缘支撑结构的局部放电脉冲信号及三相电流波形，形成多物理场状态数据流；模型处理组件：将所述多物理场状态数据流输入数字孪生模型，进行在线参数辨识与模型校正，使孪生虚拟与母线槽状态保持同步，所述数字孪生模型包括依次耦合的电磁场子模型、热场子模型及绝缘劣化子模型；预测组件：基于校正后的数字孪生模型，预测预设时间窗口内的接触电阻增长趋势、绝缘材料剩余寿命及热点温升演化曲线；故障预警组件：根据所述接触电阻增长趋势、绝缘材料剩余寿命及热点温升演化曲线，预测接触过热失效、绝缘击穿的发生时刻，生成故障预警信息；决策提醒组件：基于所述故障预警信息，结合当前环境温度、环境湿度与三相电流不平衡度进行多级决策提醒。

6、本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

7、多模态传感单元部署于母线槽，实时采集母排电气连接点的温度数据、绝缘支撑结构的局部放电脉冲信号及三相电流波形，形成多物理场状态数据流。随后，将多物理场状态数据流输入数字孪生模型，进行在线参数辨识与模型校正，使孪生虚拟与母线槽状态保持同步，数字孪生模型包括依次耦合的电磁场子模型、热场子模型及绝缘劣化子模型。进一步，基于校正后的数字孪生模型，预测预设时间窗口内的接触电阻增长趋势、绝缘材料剩余寿命及热点温升演化曲线。然后，根据接触电阻增长趋势、绝缘材料剩余寿命及热点温升演化曲线，预测接触过热失效、绝缘击穿的发生时刻，生成故障预警信息。最后，基于故障预警信息，结合当前环境温度、环境湿度与三相电流不平衡度进行多级决策提醒。解决了现有技术中母线槽故障预测实时性与准确性不足的技术问题，达到了提升故障预测精度并增强实时预警能力的技术效果。

1.基于数字孪生的母线槽故障预测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的基于数字孪生的母线槽故障预测方法，其特征在于，多模态传感单元部署于母线槽，所述方法包括：

3.如权利要求2所述的基于数字孪生的母线槽故障预测方法，其特征在于，沿长度方向布设多个监测节点，所述方法还包括：

4.如权利要求1所述的基于数字孪生的母线槽故障预测方法，其特征在于，所述数字孪生模型包括依次耦合的电磁场子模型、热场子模型及绝缘劣化子模型，所述方法包括：

5.如权利要求4所述的基于数字孪生的母线槽故障预测方法，其特征在于，将所述多物理场状态数据流输入数字孪生模型，之前，所述方法还包括：

6.如权利要求5所述的基于数字孪生的母线槽故障预测方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.如权利要求6所述的基于数字孪生的母线槽故障预测方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.如权利要求7所述的基于数字孪生的母线槽故障预测方法，其特征在于，将故障特征描述子与所述母线槽故障特征数据库中的母线槽故障特征向量进行余弦相似度分析，所述方法还包括：

9.如权利要求8所述的基于数字孪生的母线槽故障预测方法，其特征在于，基于多尺度特征融合特征，构建不同类型故障对应的图结构，所述方法包括：

10.基于数字孪生的母线槽故障预测系统，其特征在于，用于实施权利要求1-9任意一项所述的基于数字孪生的母线槽故障预测方法，所述系统包括：