一种载流连接结构的状态评估方法及相关装置与流程

本技术涉及输变电设备状态评估，尤其涉及一种载流连接结构的状态评估方法及相关装置。

背景技术：

1、输变电设备数字孪生是设备实体在虚拟空间的镜像，为深入剖析设备在运行过程中的内部装备，及时对运行维护人员辅以预警和维护措施，需在数字孪生体中实现设备多物理场分布的可视化，并结合多物理场分布对设备健康状态加以评价。然而，受到当前输变电设备传感技术和绝缘结构设计的限制，大多传感器均无法有效深入设备内部，且测点数量有限，因此难以构建出多物理场分布特性，以全面、精准地对设备进行评估。因此，通过有限传感数据，结合多物理场仿真计算技术重构输变电设备内部多物理场分布的状态具有重要意义。

2、载流连接结构是变压器、开关类设备中应用的关键组部件，套管出现装置、开关触头等均大量使用了载流连接结构的触指设计。然而，受安装、长期磨损的外界因素影响，载流连接结构存在接触电阻升高、微观接触面劣化的现象。通过多物理场分布主导载流连接状态诊断是当前分析评价的重要方法。

3、因此，根据数字孪生体实时性的需求，亟需进一步提升设备内部多物理场分布状态重构的速度，以快速评价设备内部状态，为设备故障修复和运行提供支撑。

技术实现思路

1、本技术提供了一种载流连接结构的状态评估方法及相关装置，用于有效地结合传感器快速分析输出设备内部当前状态下的多物理场分布，为设备的状态评估和数字孪生体内部特性可视化提供技术基础。

2、有鉴于此，本技术第一方面提供了一种载流连接结构的状态评估方法，所述方法包括：

3、s1、建立含载流连接结构设备的全景的温度场分布快速计算模型；

4、s2、确定含载流连接结构设备的传感器布置方案，其中，所述传感器布置方案为：基于传感器可布置区间设置传感器的数量和测点，并获取所述传感器布置方案中若干个所述测点的温度值，作为实际测量值；

5、s3、通过所述温度场分布快速计算模型，计算含载流连接结构设备在正常运行工况下的温度场分布特性，基于所述温度场分布特性提取所述测点的温度值，作为仿真测量值；

6、s4、对所述实际测量值和所述仿真测量值进行作差得到误差值，并计算所述误差值的评价指标；

7、s5、当所述评价指标不小于预设阈值时，则更改载流连接结构的触头接触状态，返回步骤s3，当所述评价指标小于预设阈值时，输出所述温度场分布特性；

8、s6、根据所述温度场分布特性评估所述载流连接结构的状态。

9、可选地，所述建立含载流连接结构设备的全景的温度场分布快速计算模型，具体包括：

10、采用抽样方法确定若干组条件组合，条件包括：不同载流量、环境温度、外界通风、插接触头状态；

11、根据所述条件组合获取有限元仿真的温度场分布和流体场分布，其中，所述插接触头状态采用触头接触电阻ρ表征，并作为有限元输入的边界条件；

12、构建各组条件组合，与所述温度场分布和所述流体场分布的拟合关系，从而得到温度场分布快速计算模型。

13、可选地，所述构建各组条件组合与所述温度场分布和所述流体场分布的拟合关系，具体包括：

14、基于二阶型式公式构建，各组条件组合与所述温度场分布和所述流体场分布的拟合关系；

15、其中，所述二阶型式公式为：

16、

17、式中，b为温度场分布、流体场分布中网格节点的数值；ε为观测误差；β0、βi、βii、βji为拟合系数；pi和pj为各条件下的数值；q为所述条件组合中条件的总数量。

18、可选地，所述基于传感器可布置区间设置传感器的数量和测点，具体包括：

19、基于传感器可布置区间，设置不少于4个温度传感器，且分别设置于载流连接结构周围的上部、下部和左右两侧。

20、可选地，所述通过所述温度场分布快速计算模型，计算待评估的含载流连接结构设备在正常运行工况下的温度场分布特性，具体包括：

21、通过实时监测系统获取待评估的含载流载流连接结构设备正常运行时的运行参数和环境参数；

22、将所述运行参数和所述环境参数输入到温度场分布快速计算模型进行计算，得到待评估的含载流连接结构设备在正常运行工况下的温度场分布特性。

23、可选地，所述计算所述误差值的评价指标，具体包括：

24、基于归一化权重指标计算公式，计算所述误差值的评价指标；

25、其中，所述归一化权重指标计算公式为：

26、

27、式中，tnt、tns为第n个测点处温度的所述实际测量值和所述仿真测量值；ωn为第n个测点构成的评价指标占总评价指标的权重。

28、可选地，步骤s6，具体包括：

29、根据所述温度场分布特性向上位机软件输出温度场分布云图；

30、提取所述温度场分布特性中若干个部位的温度最大值，从而判断载流连接结构的触头金属部位是否超过预设温度阈值，并判断聚合物材料温度是否超过其玻璃化转变温度；

31、当载流连接结构的触头金属部位超过预设温度阈值，或载流连接结构的聚合物材料温度超过其玻璃化转变温度，则判定载流连接结构存在问题，否则继续监测。本技术第二方面提供一种载流连接结构的状态评估系统，所述系统包括：

32、建立单元，用于建立含载流连接结构设备的全景的温度场分布快速计算模型；

33、第一测量单元，用于确定含载流连接结构设备的传感器布置方案，其中，所述传感器布置方案为：基于传感器可布置区间设置传感器的数量和测点，并获取所述传感器布置方案中若干个所述测点的温度值，作为实际测量值；

34、第二测量单元，用于通过所述温度场分布快速计算模型，计算含载流连接结构设备在正常运行工况下的温度场分布特性，基于所述温度场分布特性提取所述测点的温度值，作为仿真测量值；

35、计算单元，用于对所述实际测量值和所述仿真测量值进行作差得到误差值，并计算所述误差值的评价指标；

36、更改单元，用于当所述评价指标不小于预设阈值时，则更改载流连接结构的触头接触状态，并触发第二测量单元，当所述评价指标小于预设阈值时，输出所述温度场分布特性；

37、评估单元，用于根据所述温度场分布特性评估所述载流连接结构的状态。

38、本技术第三方面提供一种载流连接结构的状态评估设备，所述设备包括处理器以及存储器：

39、所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

40、所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的载流连接结构的状态评估方法的步骤。

41、本技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的载流连接结构的状态评估方法。

42、从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：

43、本技术提供了一种载流连接结构的状态评估方法，结合了温度传感器布置和布置点位的温度分布特点，采用差异化评价权重指标，对有限组传感器数据构建出含载流连接结构设备内部的温度场分布准确性带来较大提升；与现有电力设备数字孪生技术主要在设备外形的三维可视化、传感器的数据可视化方面，本技术能够有效通过有限组传感器数据，精确构建出设备内部的温度场分布，使设备状态评估从单点的传感器分布演变为内部多物理场的可视化评估，增加了评估分析的准确性；本技术中设备内部温度场分布的重构过程采用了快速计算方法，能够极大增加通过传感器测量值重构设备温度场分布的过程中的时效性，极大缩减了可视化在线评估的时间。