(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210706180.X (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 中国电力科 学研究院有限公司 地址 100192 北京市海淀区清河小营东路 15号 (72)发明人 李圣　程永锋　卢智成　薛耀东　 张谦　王海菠　朱祝兵　林森　 刘振林　孙宇晗　高坡　 (74)专利代理 机构 北京安博达知识产权代理有 限公司 1 1271 专利代理师 徐国文 (51)Int.Cl. H04W 4/38(2018.01) H04L 67/12(2022.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种变电站防灾减灾数字 孪生系统 (57)摘要 本发明涉及电气工程技术领域， 具体提供了 一种变电站 防灾减灾数字孪生系统， 包括： 无线 监测传感器网络和变电站受灾物理分析模块； 所 述无线监测传感器网络， 用于监测与变电站受自 然灾害损坏相关的自然监测数据的无线监测传 感器网络； 所述变电站受灾物理分析模块， 用于 基于所述与变电站受自然灾害损坏相关的自然 监测数据分析变电站受自然灾害损坏情况。 本发 明提供的技术方案， 能够实现多种灾害的有效监 测评估， 比以往技术中的监测与评估系统， 具有 技术先进、 集成性强、 效率高的特 征。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115278578 A 2022.11.01 CN 115278578 A 1.一种变电站防灾减灾数字孪生系统， 其特征在于， 所述系统包括： 无线监测传感器网 络和变电站受灾物理分析模块； 所述无线监测传感器网络， 用于监测与变电站受自然灾害损 坏相关的自然监测数据的 无线监测传感器网络； 所述变电站受灾物理分析模块， 用于基于所述与变电站 受自然灾害损坏相关的自然监 测数据分析变电站受自然灾害损坏 情况。 2.如权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述变电站受自然灾害损 坏情况包括下述中 的至少一种： 滑坡体侵入导致的变电站受自然灾害损坏、 气温下降导致的变电站内部绝缘 设备受损、 变电站基础沉降导致的变电站内部封闭气体绝缘设备受损、 大风天气导致的变 电站避雷针和支 柱型电气设备、 地震导 致的变电站电气设备和建筑物受损。 3.如权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述与变电站 受自然灾害损坏相关的自然监 测数据的获取 过程包括： 采集变电站历史发生受损时的自然监测数据； 对所述变电站历史发生受损时的自然监测数据进行 预处理； 计算变电站发生受损与各种自然监测数据之间的相关性， 并基于变电站发生受损与 各 种自然监测数据之间的相关性筛 选与变电站受自然灾害损坏相关的自然监测数据。 4.如权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述预处理包括下述中的至少一种： 异常值 识别、 数据清洗、 结构振动响应预处 理。 5.如权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述计算变电站发生受损与 各种自然监测数 据之间的相关性， 并基于变电站发生受损与各种自然监测数据之 间的相关性筛选与变电站 受自然灾害损坏相关的自然监测数据包括： 计算变电站发生受损与各种自然监测数据之间的皮尔逊相关系数和灰色 关联度； 若变电站发生受损与各种自然监测数据之间的皮尔逊相关系数和灰色关联度分别超 过第一阈值和 第二阈值， 则该气象特征数据对应的气象特征为与变电站受自然灾害损坏相 关的自然监测数据。 6.如权利要求5所述的系统， 其特 征在于， 所述第一阈值 为0.9， 所述第二阈值 为0.8。 7.如权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述无线监测传感器网络包括： 安装于主变 套管和避雷器套管下端根部的套 管应变无线监测传感器、 安装于主控楼顶的第一加速度无 线传感器、 安装于站内场地地表的第二加速度无线传感器、 安装于避雷针顶部的风振的加 速度无线传感器、 安装于GIS伸缩节位置的伸缩节变形无线传感器、 安装于GIS的固定支架 底部的支架应变无线监测传感器、 安装于 GIS固定支架底部的支架应力无线传感器、 安装于 基础分缝 处的第一相对位移 量无线传感器、 安装于变电站的位移围栏上的第二相对位移 量 无线传感器。 8.如权利要求7 所述的系统， 其特 征在于， 所述变电站受灾物理分析模块具体用于： 以安装于主变套管和避雷器套管下端根部的套管应变无线监测传感器所监测的应变 数据、 安装于主控楼顶的第一加速度无线传感器监测所监测的加速度数据、 安装于站内场 地地表的第二加速度无线传感器所监测的加速度数据为触发值， 采用弹性梁连接的质点串 模型分析变电站的地震损伤程度； 以安装于避雷针顶部的风振的加速度 无线传感器所监测的加速度 数据为触发值， 采用权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115278578 A 2多自由度弹簧连接的刚体模型分析变电站的风振内力； 以安装于GIS伸缩节位置的伸缩节变形无线传感器所监测的伸缩节变形量数据、 安装 于GIS的固定支架底部的支架应变无线监测传感器所监测的应变数据为触发值， 或者以安 装于GIS固定支架底部的支架应力无线传感器所监测的应力数据、 安装于基础分缝处的第 一相对位移 量无线传感器所监测的位移 量数据为触发值， 采用约束弹性体模型分析变电站 的伸缩节、 罐体和支 架的变形 是否在允许值范围； 以安装于变电站的位移围栏上的第二相对位移量无线传感器所监测的位移量数据为 触发值， 采用分析变电站周围滑坡体的变形量和滑塌范围。 9.如权利要求7所述的系统， 其特征在于， 所述系统还包括： 用于汇集无线传感数据并 送至变电站受灾物理分析模块进行变电站受自然灾害损坏 情况分析的L oRa数据站。 10.如权利要求9所述的系统， 其特征在于， 所述无线监测传感器网络中的无线传感器 采用LoRa低功耗局域网。 11.如权利要求7所述的系统， 其特征在于， 所述变电站的位移围栏按20 ‑50米为一区 段。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115278578 A 3