(19)中华 人民共和国 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 202111386914.2 (22)申请日 2021.11.22 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212100 江苏省镇江市丹徒区长晖路 666号 (72)发明人 杨奕飞　严志剑　苏贞　袁伟　 齐亮　何祖军　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 徐澍 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 20/00(2019.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于数字孪生的变 压器在线监测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于数字孪生的变压器 在线监测方法步骤1： 获取变压器的实时运行数 据； 步骤2： 构建变压器的第一数字孪生模型； 步 骤3： 构建变压器的第二数字孪生模型； 步骤4： 创 建服务系统， 服务系统接收并预处理变压器的底 层监测数据， 对数据、 模型、 算法、 仿真、 结果进行 服务化封装， 以工具组件、 中间件、 模块引擎的方 式支撑数字孪生内部功能运行与实现， 并将数据 进行可视化处理， 显示变压器的实时状态、 运行 趋势； 步骤5： 更新第一数字孪生模型和第二数字 孪生模型的状态参数， 进行变压器实体、 第一数 字孪生模型、 第二数字孪生模型的信息交互。 本 发明创建两个不同的数字孪生模 型， 在反映变压 器物理实体的状态和特 征方面各有侧重 。 权利要求书2页 说明书4页 CN 114254557 A 2022.03.29 CN 114254557 A 1.一种基于数字 孪生的变压器在线监测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 获取变压器的实时运行 数据； 步骤2： 构建变压器的第一数字孪生模型， 第一数字孪生模型包括： 变压器几何模型、 物 理模型、 行为模型 的组装、 继承模型以及融合模型， 通过通信接口接收变压器的运行数据， 基于虚拟现实及增强现实方法对物理模型进 行虚拟化的高度真实映射， 对变压器进行实时 仿真和监测； 步骤3： 构建变压器的第二数字孪生模型， 第二数字孪生模型包括： 规则模型、 数据模 型、 机理模型、 算法模型， 实现数字 孪生系统的优化； 步骤4： 创建服务系统， 服务系 统接收并预处理变压器的底层监测数据， 对数据、 模型、 算法、 仿真、 结果进 行服务化封装， 以工具 组件、 中间件、 模块引擎的方式支撑数字孪生内部 功能运行与实现， 并将数据进行 可视化处 理， 显示变压器的实时状态、 运行趋势； 步骤5： 更新第一数字孪生模型和第二数字孪生模型的状态参数， 进行变压器实体、 第 一数字孪生模型、 第二数字孪生模型的信息交互； 通过第一数字孪生模型、 第二数字孪生模 型对变压器进行监测。 2.如权利要求1所述的基于数字孪生的变压器在线监测方法， 其特征在于， 所述步骤1 的具体方法为： 将传感器布置在变压器实体的各个节点， 实时采集变压器的运行数据， 并将 其传输至数据库中进行储 存。 3.如权利要求2所述的基于数字孪生的变压器在线监测方法， 其特征在于， 所述运行数 据包括变压器的温度、 湿度、 电流 值、 电压值、 频率、 振动信息 。 4.如权利要求1所述的基于数字孪生的变压器在线监测方法， 其特征在于， 所述步骤2 的具体方法为： 所述第变压器几何模型包括变压器各部件和外 壳的尺寸、 形状以及相互之间的位置关 系、 绕组绕线绕制方式、 引线和铁 芯装配插接 关系以及箱盖及套 管组装结构参数； 所述物理 模型包括真实环境中变压器结构参数、 在冲击电压、 电场力作用下对变压器线圈绕组及绝 缘进行应变力 分析的测试数据， 以及在外力作用下对变压器箱体和各部件进行抗压、 抗损 伤性能测试的数据； 所述行为模型包括利用电磁感应原理工作以及线圈匝数比实现升压降 压功能， 模拟运行状态， 使数字 孪生体能够高保真得反应真实运行状况。 5.如权利要求1所述的基于数字孪生的变压器在线监测方法， 其特征在于， 所述步骤3 的具体方法为： 所述规则模型包括变压器领域相关行业标准与准则、 变压器使用手册、 专家知识以及 算法规则； 所述机理模型包括根据电路定律、 电磁定律、 能量守恒定律原理建立的数学模 型； 所述数据模型包括变压器的实时数据、 历史数据、 第一孪生模型的仿 真数据和机理模型 运行所产生的仿真数据的融合； 所述算法模型包括通过机器学习算法训练第一孪生模型， 实现变压器的故障诊断、 趋势预测功能。 6.如权利要求1所述的基于数字孪生的变压器在线监测方法， 其特征在于， 所述步骤5 包括如下步骤： 步骤51： 建立模型修正模块： 获取第一数字孪生模型中变压器的实时数据和第二数字 孪生模型的响应参数和对应的更新参数， 根据精度要求选择修正参数， 构 造响应面函数， 根 据响应参数和更新 参数构造目标函数， 经 过多项式拟合， 计算各 更新参数对应的精度；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114254557 A 2步骤52： 训练数字孪生模型B： 通过机器学习算法来训练孪生模型B中的数字模型， 将训 练数据传输到数字孪生模型A中； 同时， 基于变压器物理实体的实时数据变化， 利用大数据 的分析、 挖掘， 数字 孪生模型B中的规则和约束条件也会做出动态调整。 步骤53： 更新数字孪生模型： 模型迭代更新需要根据变压器的实时数据， 将实测数据代 入模型得到计算结果， 然后把计算结果与实测数据不断进行比较， 若计算值与实测 值精度 满足要求， 则把此时的参数作为模型 的参数， 第一数字孪生模型与第二数字孪生模型正常 运行； 若计算值与实测值误差大， 则调整参数代入模型， 重复步骤52重新计算再继续比较， 直到系统满足误差要求。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114254557 A 3