(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 202111557088.3 (22)申请日 2021.12.18 (71)申请人 国网江苏省电力工程咨询有限公司 地址 210000 江苏省南京市 鼓楼区郑和中 路114号 申请人 南昌大学 (72)发明人 黄涛　杜长青　沈文韬　廖才波　 林冬阳　朱磊　杨永前　朱姣　 马天　陈倩茜　许奇　刘云飞　 李朝勇　陈则宇　 (74)专利代理 机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 1 1246 代理人 王焕巧 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01)G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于数字孪生技术的隔离开关现场安 装调试方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于数字孪生技术的隔 离开关现场安装调试方法。 首先根据现场隔离开 关设备型号构建数字仿真模型， 根据该模型简化 建立三个子模型： 刚柔耦合模型、 电场仿真模型 和流体温度场仿真模型。 针对刚柔耦合模型， 基 于多体动力学理论， 实现机械特性校验； 针对电 场仿真模型， 基于电磁场理论， 实现电气绝缘特 性校验； 针对流体温度场仿真模型， 基于流体力 学和热力学 理论， 实现热特性校验。 最后， 根据不 同物理场仿真结果， 获取隔离开 关调试配置参数 对各物理场的影 响规律， 综合得到设备最佳配置 方案， 结合交接验收试验， 完成设备调试。 本发明 在设备安装阶段即可实现对设备带电运行性能 的提前校验， 避免设备运行后因安装不当所引发 的停电检修。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 114169207 A 2022.03.11 CN 114169207 A 1.一种基于数字 孪生技术的隔离开关现场安装调试 方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1： 根据变电站现场所安装的隔离开关型号、 结构信息， 按照1:1比例 建立相应数字仿 真模型， 并将其作为该隔离开关的数字孪生模型； 该数字孪生模型包含了隔离开关的所有 组部件， 可完整反映隔离开关的结构信息， 同时可模拟隔离开关的运行状态； S2： 根据不同物 理场特性， 在上述数字孪生模型的基础 之上， 对模型不同组部件或结构 进行进一步精简及等效， 建立隔离开关刚柔耦合模型、 电场仿真模型和 流体温度场仿真模 型三个子模型； 其中， 刚柔耦合模型用于模拟隔离开关的开断和关合状态的变换过程， 电场 仿真模型用于模拟隔离开关带电运行后的绝缘性能， 流体温度场仿 真模型用于模拟隔离开 关关合状态下触头温度是否满足标准限值要求； S3： 基于上述三个子模型， 分别校核隔离开关的动力学特性、 绝缘特性和热特性； 其中， 采用多体动力学理论求解刚柔耦合模型， 模拟隔离开关开断和关合过程， 反映其动作过程 是否存在机械缺陷； 采用电磁场理论求解电场仿真模型， 模拟隔离开关带电运行后的电场 分布， 反映其运行状态下是否会发生绝缘缺陷； 采用流体力学及热力学理论求解流体温度 场仿真模型， 模拟隔离开关带电运行后的温度分布， 反映其运行状态下是否会发生局部过 热缺陷； S4： 在三个子模型的仿真结果均表明隔离开关投运后不会发生缺陷的情况下， 确定隔 离开关结构配置及安装方案； 若现场交接验收试验结果符合标准要求， 则可将该方案作为 隔离开关的最终调试 方案。 2.如权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的隔离开关现场安装调试方法， 其特征 在于： 所述S1中数字孪生模型， 与现场所安装的隔离开关结构及安装状态一致， 同时满足后 续三个子模型仿真的要求， 即包含了隔离开关的全部信息， 三个子模型可在此模型基础上 简化得到 。 3.如权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的隔离开关现场安装调试方法， 其特征 在于： 所述S3中任一物理场的模型仿真结果显示其运行后可能存在缺陷， 则根据相应物理 场的特征修改隔离开关结构配置， 然后重新开展三个物理场的仿真， 直至三个物理场的仿 真结果均满足要求。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114169207 A 2一种基于数字孪生技术的隔 离开关现场安装调试方 法 技术领域 [0001]本发明涉及隔离开关安装调试及状态检测技术领域， 具体涉及 一种基于数字孪生 技术的隔离开关现场安装调试 方法。 背景技术 [0002]高压隔离开关是电网中的重要开关设备， 由于使用量庞大且工作可靠性要求较 高， 其状态评估与故障诊断技术已经引起电力运 维单位的重视。 根据多年运行经验， 隔离开 关机械故障的主要原因包括： 一方面是大多数隔离开关长期工作于户外， 受环境和气候条 件影响最为直接和严重， 随着运行年限的增长， 缺陷和故障概率逐步上升； 另一方面在于现 有状态评估及故障诊断技术主要针对拒动、 分合闸不到位等较为明显的机械故障和过热缺 陷， 对于传动机构卡涩、 触指夹紧力不足等隐性、 细微缺陷难以准确识别， 甚至在设备安装 调试阶段 可能已存在某些细微 缺陷， 运行 过程中易发展成为 严重故障。 [0003]现有隔离开关安装调试方法以交接验收试验为准， 试验合格即认为设备安装符合 要求， 可投入运行。 该方法主要存在如下两个问题： 一是 交接验收试验以考核隔离开关的电 气性能为主， 且设备不带电， 无法涵盖隔离开关投运后的各项性能， 即难以全面反映隔离开 关投运后的状态； 二是现有已提出 的调试方法大多仅考虑机械性能， 但机械性能仅仅是隔 离开关性能的一部分， 其重要性甚至弱于电气性能和温度性能， 且不同性能之间或其与现 场交接验收试验结果可能存在一定的影响关系， 但现有调试 方法对此考虑并不充分。 发明内容 [0004]针对现有技术存在的问题， 本发明的目的在于提供一种基于数字孪生技术的隔离 开关现场安装调试方法， 利用数字孪生模型模拟隔离开关投运后的各项性能及其关联关 系， 该模型能够考虑不同性能之间的影响关系， 提前发现设备投运后可能发生的缺陷或故 障。 [0005]为达到此发明目的， 本发明采用以下技 术方案， 包括如下步骤： [0006]S1： 根据变电站现场所安装的隔离开关型号、 结构等信息， 按照1:1比例建立相应 数字仿真模型， 并将其作为该隔离开关的数字孪生模型。 该数字孪生模型包含了隔离开关 的所有组部件(包括安装支架、 底 座、 操动机构、 支柱 绝缘子、 导电臂、 触头、 触指等结构)， 可 完整反映隔离开关的结构信息， 同时可模拟隔离开关的运行状态(开断和关合状态)。 [0007]S2： 根据不同物理场特性， 在上述数字孪生模型的基础之上， 对模型不同组部件 或 结构进行进一步精简及等效， 建立隔离开关刚柔耦合模型、 电场仿真模型和 流体温度场仿 真模型三个子模型。 其中， 刚柔耦合模 型用于模拟隔离开关的开断和关合状态的变换过程， 电场仿真模型用于模拟隔离开关带电运行后的绝缘性能， 流体温度场仿真模型用于模拟隔 离开关关合状态下触头温度是否满足标准限值要求。 [0008]S3： 基于上述三个子模型， 分别校核隔离开关的动力学特性、 绝缘特性和热特性。 其中， 采用多体动力学理论求解刚柔耦合模型， 模拟隔离开关开断和关合过程中的导电臂说　明　书 1/4 页 3 CN 114169207 A 3