(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 202210856773.4 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 贵州电网有限责任公司 地址 550002 贵州省贵阳市南明区滨河路 17号 (72)发明人 龙玉江　李洵　袁捷　卫薇　 钱俊凤　舒彧　纪元　杨濡蔓　 田钺　 (74)专利代理 机构 贵阳中新专利商标事务所 52100 专利代理师 商小川 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种基于数字孪生的输电线路安全状态评 估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于数字孪生的输电线 路安全状态评估方法， 包括： 获取地区电网结构 信息， 获取待建模输电线路的设备参数、 运行数 据以及外部信息； 从电学角度对输电线路实体进 行特征映射， 建立考虑电磁机理的输电线路数字 孪生模型； 从力学角度对输电线路实体进行特征 映射， 建立考虑结构特性的输电线路数字孪生模 型； 利用层次分析法提出考虑气象条件外部因素 的输电线路智能化状态评估指标； 对 各层次指标 进行评分， 将得到的各指标权重计算输电线路综 合性安全评估值， 根据计算结果将线路分为低风 险、 中风险和高风险三个等级； 解决了输电线路 安全评估依赖传感数据和人工处置经验， 无法满 足输电线路实时风险评估及风险管控的需要等 技术问题。 权利要求书4页 说明书10页 附图1页 CN 115169931 A 2022.10.11 CN 115169931 A 1.一种基于数字 孪生的输电线路安全状态评估方法， 其特 征在于： 所述方法包括： 步骤1、 获取地区电网结构信息， 获取待建模输电线路的设备参数、 运行数据以及外部 信息； 步骤2、 从电学角度对输电线路实体进行特征映射， 建立考虑电磁机理的输电线路数字 孪生模型； 步骤3、 从力学角度对输电线路实体进行特征映射， 建立考虑结构特性的输电线路数字 孪生模型； 步骤4、 基于数字孪生模型信息， 利用层次分析法提出考虑气象条件外部因素的输电线 路智能化状态评估指标； 步骤5、 基于数字孪生模型信息对各层次指标进行评分， 利用层次分析法得到的各指标 权重计算输电线路综合性安全评估值， 根据计算结果将线路分为低风险、 中风险和高风险 三个等级。 2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的输电线路安全状态评估方法， 其特征在 于： 获取地区电网结构信息包括获取电网电压等级， 明确节点和线路的连接关系， 获取发 电机节点与负荷节点信息， 得到电网拓扑图； 获取待建模输电线路基本设备参数包括电气参数， 电气参数包括电阻、 电抗和电纳、 允 许最大传输容 量， 结构参数包括 导线型号和材质、 直径和长度、 悬挂高度及断股情况； 获取输电线路运行数据包括线路两端电压、 线路电流和线路潮流， 运行数据通过潮流 计算或电网量测传感设备获取； 获取外部信息包括气象因素， 气象因素包括温度、 风速、 风向和湿度。 3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的输电线路安全状态评估方法， 其特征在 于： 步骤2所述 从电学角度对输电线路实体进行特征映射， 建立考虑电磁机理的输电线路数 字孪生模型的方法包括： 步骤2.1、 对于远距离输电线路， 考虑电能传输机理从电气量角度出发建立输电线路均 匀传输线分布参数模型， 模型由无穷的微源级联构成； 步骤2.2、 根据线路微元的电气关系建立电气微分方程， 在线路全程内进行微分求解得 到线路两端等值方程组， 即为线路准确的机理模型， 通过机理模型对线路的电气量进行计 算求解： 式中： 分别为入端电压相量和电流相量； 分别为末端电压相量和电流 相量； l为线路长度； 为线路的波阻抗； Zu为单位长度导线的阻 抗， Yu为单位长度导线的导纳； ω为角频率； j表示虚数；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115169931 A 2为线路传播常数； 线路的输入阻抗Z1为： 4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的输电线路安全状态评估方法， 其特征在 于： 步骤3所述建立 考虑结构特性的输电线路数字 孪生模型的方法包括： 步骤3.1、 输电线路的结构模型是从力学角度对线路进行分析建模， 进行结构孪生建模 考虑输电线路线长引起的弧垂效应， 输电线路采用钢芯铝绞线， 以两端的杆塔为支撑， 当架 空线上的载荷均匀分布时， 悬挂于两端点的导线形状为悬链线， 因此导线的弧垂模拟使用 悬链线公式； 步骤3.2、 以a、 b为输电线路悬挂点， 轴向应力 分别为fa和fb， 均匀载荷沿线路分布为ρ， 方向垂直向下， 架空线最低位置为o； 选取线路方向为x轴坐标， 平行于比载方向为y轴坐标， 架空线上任一 点c， 取长为 loc的一段线路作为受力分析对象， x轴和y轴的平衡方程 为： 式中， fc为c点的轴向应力； f0为o点轴向应力在x轴方向的分量； θ 为fc和x轴的夹角； 两式相除得： 即为微分形式的输电线路结构方程， 该式表明： 当比值ρ /f0一定时， 架空线上任意一点 处的斜率与该点至弧垂最低点之间的线长成正比； 对上式两边 微分得： 分离变量进行积分求 解得： 该式为积分形式的输电线路结构方程， 其中c1和c2取决于坐标系原点 位置。 5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的输电线路安全状态评估方法， 其特征在 于： 步骤4所述利用层次分析法提出考虑气象条件外部因素 的输电线路智能化状态评估指 标的方法包括： 步骤4.1、 分析影响输电线路安全运行的影响因素， 建立层次结构模型； 步骤4.2、 针对各层级安全评估因素， 构建判断矩阵； 步骤4.3、 计算判断矩阵的特 征根和特 征权重向量， 进行层次排序； 步骤4.4、 对结果进行一 致性校验， 选择满足一 致性要求的安全评估因素。 6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生的输电线路安全状态评估方法， 其特征在 于： 建立层次结构模型的方法为： 基于步骤1获取的信息及步骤2、 3建立的数字孪生模型建权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115169931 A 3