本发明电网故障监测，尤其涉及一种基于数字孪生的配电网故障监测系统及方法。
背景技术：
1、近年来随着居民用电需求的增加以及用电设备的多样化，电网供电可靠性和故障处理的及时性越发重要，电网故障检测是一个复杂的过程，有以下特征：信息量大且复杂，电网发生故障时，会生成大量的数据，处理和分析海量信息以及快速准确定位故障是一个挑战；数据质量和准确性，故障监测的准确性很大程度上依赖于数据质量，不准确的数据可能导致误判或错判；实时性要求高，故障监测需要快速响应，减少故障对电网运行和供电质量的影响；多源信息融合，通常需要集成来自不同监测系统的数据，如何有效融合这些多源信息是一个技术难题；自动化和智能化水平，传统的故障监测多依赖人工分析，效率低且容易出错，提高故障监测的自动化和智能化水平是必要。
2、公告号为cn112382064b的专利文献1提供一种基于数字孪生技术的电力物联网故障预警方法及系统，其系统构架如图1所示，系统包括采集设备数据并进行预处理；利用预处理后的数据构建数字孪生模型；将实时对象数据映射至所述数据数字孪生模型，并对实时对象数据中出现的故障发出预警。通过在用户终端侧部署边缘服务器，极大程度的降低了数据传输时延；以数字孪生技术为基础，物理对象在操作时可以实时映射到虚拟对象，并通过可视化技术呈现至控制中心，可以精确判别故障类型与地点；通过在虚拟对象进行仿真试验，减少设备损耗和避免试验风险。
3、公告号为cn115545970a的专利文献2提供一种基于数字孪生的电网故障分析方法，该方法包括获取电网运行过程中的不同故障类型下的历史故障数据，构建电网数字孪生系统框架；基于电网数字孪生系统框架，利用历史故障数据对卷积循环神经网络模型进行训练，直至模型收敛后，生成故障预测模型；将待预测的电网运行数据输入至所述故障预测模型，输出故障预测结果，并根据故障预测结果的故障等级匹配不同的故障处理方案。提高了故障预测结果的精确度；通过根据不同的故障等级为监管人员提供不同的故障处理方案，提高了故障处理的效率，有利于维护电网运行的安全性和稳定性。
4、专利文献1通过将实时对象数据映射至数据数字孪生模型，并对实时对象数据中出现的故障发出预警，但仅基于数据信息对故障进行判断故障类型和地点，并不能确定具体故障设备损坏程度及对电网系统的安全影响，难以提供准确的处理方案。
5、专利文献2基于电网数字孪生系统框架，利用历史故障数据对神经网络模型进行训练，进而对待测电网数据进行故障预测并结合故障等级匹配相应处理方案，其故障等级仅限于停电故障因素，忽略设备故障对系统及周围环境的影响，且不能针对差异化的电网终端设备做出及时有效的故障处理方案。
技术实现思路
1、发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于数字孪生的配电网故障监测系统及方法。技术方案：第一方面，本发明提出一种基于数字孪生的配电网故障监测系统，包括数据采集模块、数字模型构建模块、故障检测模块和策略输出模块；
2、可选的，所述数据采集模块包括第一数据采集模块和第二数据采集模块；
3、所述数字模型构建模块包括第一数字模型构建模块和第二数字模型构建模块，其中第一数字模型构建模块用于构建电网数字孪生模型；第二数字模型构建模块用于构建机电信息模型；
4、基于电网数字孪生模型和建机电信息模型，构建融合模型，将电网运行状态数据信息存储至influxdb数据库，利用granfana面板将数据可视化；
5、所述故障检测模块，用于根据电网数字孪生模型和机电信息模型进行电网故障预测及报警；
6、所述策略输出模块，用于根据电网数字孪生模型和机电信息模型输出故障处理方案，结合故障优先级判断结果，进行维修派单。
7、可选的，所述数据采集模块利用电压传感器、电流传感器、温度传感器、位置传感器、物联网监控设备进行数据采集；
8、所述数据采集模块对采集的数据信息进行分类处理，设置为第一类参数和第二类参数，并设置不同的数据采集周期；
9、所述数据采集模块通过第一类参数和第二类参数对电网故障状态进行预判，并将预判结果发送至数字模型。
10、可选的，所述故障检测模块通过电网数字孪生模型根据边缘计算进行故障预测，以及通过电网机电信息模型根据混合专家模型进行故障预测，并对所述故障预测结果进行分析处理，输出故障预测结果。
11、可选的，所述策略输出模块基于电网电压等级和电网设备所处环境对故障类型进行优先级设定，并根据优先级判定结果进行维修派单。
12、第二方面，本发明还提供了一种基于数字孪生的配电网故障监测系统基于数字孪生技术的电网故障监测方法，应用于上述的基于数字孪生技术的电网故障监测系统中，所述方法包括：
13、s1、采集电网运行状态信息数据，通过电压传感器、电流传感器、温度传感器、位置传感器、物联网监控设备来获取所需的数据信息；
14、s2、利用采集后的数据构建数字模型；
15、s3、根据电网运行状态参数进行电网故障预测和报警；
16、s4、确定故障处理方案，并进行维修派单；
17、可选的，所述步骤s1包括：
18、s101基于所要采集的数据变化周期情况，对采集到的参数进行分类，设置第一类参数采集周期为t1，设置第二类参数采集周期为t2，其中第一类参数为静态参数，第二类参数为动态参数。
19、s102基于第一类参数和第二类参数的映射关系，对采集的数据进行对比分析，进行故障状态预判。
20、s103将采集到的数据和故障预判状态信息存储至数据中心。
21、可选的，所述步骤s2包括：
22、s201基于第一数据采集模块101所获取的实时物理数据信息，通过数字孪生技术映射进而构建电网数字孪生模型2001；
23、s202基于第二数据采集模块102所采集的架空线路、电缆隧道中线缆敷设信息数据，电气一次设备和电气二次设备安装数据信息，建立包括电网配套基建数据信息的机电信息模型2002，用以对电网信息进行可视化管理及故障校验。
24、s203基于电网数字孪生模型2001和建机电信息模型2002，构建融合模型203，将数据信息存储至influxdb数据库，利用granfana面板将数据可视化。
25、可选的，所述步骤s3包括：
26、s301获取电网数字孪生模型2001的故障预测数据，模型引入边缘计算模块，基于电网运行状态数据对进行故障预判；
27、s302获取机电信息模型2002的故障预测数据，建立电网历史故障数据库，通过混合专家模型进行学习，基于电网运行状态数据进行故障预测；
28、s303对步骤s301和s302所获得的故障预测数据进行处理，若无故障，存储电网运行数据至数据库，若判定为故障状态，通过机电信息模型2002对故障位置进行三维可视化报警显示，进入步骤s4。
29、第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括：
30、一个或多个处理器；
31、存储器；和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行上述任一所述基于数字孪生技术的电网故障监测方法的指令。
32、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行上述任一所述基于基于数字孪生技术的电网故障监测方法的指令。
33、本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
34、1、本发明提供一种基于数字孪生的配电网故障监测系统及方法，通过对采集的电网运行状态数据进行分类，设置不同的采集周期，减少数据的采集量和处理量，并实现数据采集阶段对电网运行状态进行故障预判。
35、2、本发明通过电网数字孪生模型和机电信息模型分别对故障运行状态以及故障处理方案进行预测，预测结果可相互校验，并结合电网线路及相关设备正常运行状态下的三维安装结构、逻辑连接关系和设备周边环境对结果进一步校验，提高故障检测及处理的准确度。
36、3、本发明基于电网电压等级和电网设备所处环境对故障类型优先级判定结果进行维修派单，提高故障处理时效，降低电网故障影响范围。
1.一种基于数字孪生的配电网故障监测系统，包括数据采集模块、数字模型构建模块、故障检测模块和策略输出模块；其特征在于，
2.根据权利要求1所述基于数字孪生技术的电网故障监测系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的电网故障监测系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的电网故障监测系统，其特征在于，
5.一种基于数字孪生技术的电网故障监测方法，所述方法应用于权利要求1-4中任一项所述基于数字孪生技术的电网故障监测系统中，其特征在于，所述方法包括：
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生技术的电网故障监测方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
7.根据权利要求4所述的基于数字孪生技术的电网故障监测方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
8.根据权利要求4所述的基于数字孪生技术的电网故障监测方法，其特征在于，所述步骤s3包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求5-8任一所述基于基于数字孪生技术的电网故障监测方法的指令。
