CN102904333B - 一种电网备自投仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电网备自投仿真方法，该方法包括：根据变电站的网络拓扑结构和实时运行状态，对变电站拓扑结构进行搜索和识别，并生成备自投仿真所需的设备间隔信息；根据所述网络拓扑结构和预置的规则，生成备自投仿真所需的条件参数，包括：充电条件、放电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列；根据所述设备间隔信息及条件参数进行备自投仿真，并获取仿真结果。本发明提供的电网备自投仿真方法可以根据电网的实时状态和站内网架的不同拓扑结构，实现备自投模型的智能建模和自动生成，减少了仿真系统的维护工作量，促进电网仿真培训系统的建设和使用，进一步提高了实用化应用水平。
Description
技术领域
本发明涉及仿真技术领域，尤其涉及一种电网备自投仿真方法。
背景技术
备用电源自动投入装置是当线路或用电设备发生故障时，能自动而迅速地将备用电源投入，从而使用户不至于被停电的一种安全自动装置，简称备自投。
调度员培训仿真系统（简称DTS）是一套计算机系统，它按被仿真的实际电力系统的数学模型，模拟各种调度操作和故障后的系统工况，并将这些信息送到电力系统控制中心的模型内，为调度员提供一个逼真的培训环境，以达到既不影响实际电力系统的运行而又培训调度员的目的，培训了调度员在正常状态下的操作能力和事故状态下的快速反应能力，也可用做电网调度运行人员分析电网运行的工具。
在电力技术领域，DTS需要实现对电网一二次设备的仿真，备自投是其重要仿真对象。传统的DTS系统采用人工维护的方式建立备自投模型，但由于仿真的备自投数量众多，而且启动条件随着电网运行方式改变，备自投模型维护工作量很大，一定程度上影响了电网仿真的实用性。
发明内容
本发明提供的电网备自投仿真方法可以根据电网的实时状态和站内网架的不同拓扑结构，实现备自投模型的智能建模和自动生成，减少了仿真系统的维护工作量，促进电网仿真培训系统的建设和使用，进一步提高了实用化应用水平。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电网备自投仿真方法，该方法包括：
根据变电站的网络拓扑结构和实时运行状态，对变电站拓扑结构进行搜索和识别，并生成备自投仿真所需的设备间隔信息；
根据所述网络拓扑结构和预置的规则，生成备自投仿真所需的条件参数，包括：充电条件、放电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列；
根据所述设备间隔信息及条件参数进行备自投仿真，并获取仿真结果。
其中，所述根据变电站的网络拓扑结构和实时运行状态，对变电站拓扑结构进行搜索和识别，并生成备自投仿真所需的设备间隔信息，包括：
从一个母线节点出发，根据电网拓扑节点进行拓扑搜索，获取电网中的开关、线路、母线、设备节点信息；根据拓扑搜索过程中获取的开关和设备节点信息，将设备间隔信息定义为线路间隔、主变间隔、母联间隔和旁路间隔。
其中，所述从一个母线节点出发，根据电网拓扑节点进行拓扑搜索，获取电网中的开关、线路、母线、设备节点信息；根据拓扑搜索过程中获取的开关和设备节点信息，将设备间隔信息定义为线路间隔、主变间隔、母联间隔和旁路间隔，包括：
以连接母线的任何一个开关或刀闸为起点，通过深度优先搜索，以发现线路、主变或母线作为搜索结束，生成设备拓扑结构树；所述结构树中包括从刀闸到线路的所有设备件；
以拓扑搜索的终止设备类型，将设备间隔区分为线路间隔、主变间隔、母联间隔和旁路间隔，同时记录搜索过程中开关设备作为后续备自投建模的动作条件和动作序列；
通过遍历所有母线，获得所有母线的设备间隔信息。
其中，所述通过遍历所有母线，获得所有母线的设备间隔信息之后，还包括：
将这些母线以电压等级为区分；电压等级一致且拓扑搜索中通过开关相连的母线间生成备自投。
其中，所述根据所述网络拓扑结构和预置的规则，生成备自投仿真所需的条件参数，包括：充电条件、放电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列，包括：
根据预置的规则以及拓扑间隔的相互影响，生成备自投仿真的充电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列环节；以不同母线上的两个线路间隔间生成线路备自投，两个主变间隔间生成主变备自投，两个母线间隔间生成母联备自投。
其中，所述以不同母线上的两个线路间隔间生成线路备自投，两个主变间隔间生成主变备自投，两个母线间隔间生成母联备自投包括：
通过母联开关或者刀闸相连的母线上的线路间隔之间生成线路备自投；通过母联开关相连的两个母线间隔间生成母联备自投；对变压器低压侧，当其所在的母线通过母联开关或者刀闸相连时，生成主变备自投仿真模型。
其中，所述充电条件环节用于决定备自投是否投入运行，若充电条件满足则投入运行，开始进行实时条件扫描；
所述放电条件环节用于决定备自投是否退出运行，若满足放电条件，则进入放电状态，不再进行实时动作条件扫描；
所述动作条件环节用于判定备自投是否进入起动状态；
所述闭锁条件环节用于判定备自投能否进入起动状态，若闭锁条件满足则备自投不能进入或退出起动状态；
当起动状态持续时间超出动作时延时，则驱动动作序列环节。
其中，每个环节由一系列判据按照一定的逻辑关系式组成；每个判据由测点值与定值按比较类型进行比较，若满足判定条件且达到指定延时则该判据成立；
其中，测点值可以是由通过数据采集得到的遥信、遥测、保护信号、安稳信号，以及通过EMS的网络分析功能得到的测点定值。
其中，所述根据所述网络拓扑结构和预置的规则，生成备自投仿真所需的条件参数，包括：充电条件、放电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列中，还包括：
设置每个备自投的基本属性，包括：备自投的名称，所在厂站，投退状态，闭锁状态以及动作延时。
其中，所述投退状态标志表示备自投是否在使用；所述闭锁状态标志表示该备自投能否动作；所述动作延时表示自备自投动作条件完全满足后应持续的时间，若延时时段内动作条件转为不成立或进入闭锁状态则此次备自投动作撤销。
本发明提供的电网备自投仿真方法考虑了实际装置采集的各种信号和逻辑表达式的组合，仿真具有很强的真实性。同时，本发明提供的电网备自投仿真方法中，各种设备信息通过网络拓扑直接获取，能够适应各种网络结构和拓扑变化，智能自适应地查找设备间隔并自动生成备自投进行仿真，减少了维护工作量和出错可能性，提高了仿真的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的电网备自投仿真方法第一实施例流程示意图；
图2为本发明提供的电网备自投仿真方法第二实施例流程示意图；
图3为本发明提供的备自投的基本属性和序列环节示意图；
图4为本发明提供的电网拓扑间隔示意图。
具体实施方式
本发明提供的电网备自投仿真方法考虑了实际装置采集的各种信号和逻辑表达式的组合，仿真具有很强的真实性。同时，本发明提供的电网备自投仿真方法中，各种设备信息通过网络拓扑直接获取，能够适应各种网络结构和拓扑变化，智能自适应地查找设备间隔并自动生成备自投进行仿真，减少了维护工作量和出错可能性，提高了仿真的实用性。
参见图1，为本发明提供的电网备自投仿真方法第一实施例流程示意图，如图1所示，该电网备自投仿真方法包括：
步骤S101，根据变电站的网络拓扑结构和实时运行状态，对变电站拓扑结构进行搜索和识别，并生成备自投仿真所需的设备间隔信息。
步骤S102，根据所述网络拓扑结构和预置的规则，生成备自投仿真所需的条件参数，包括：充电条件、放电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列。
步骤S103，根据所述设备间隔信息及条件参数进行备自投仿真，并获取仿真结果。
更为具体的，步骤S101根据变电站的网络拓扑结构和实时运行状态，对变电站拓扑结构进行搜索和识别，并生成备自投仿真所需的设备间隔信息具体为：从一个母线节点出发，根据电网拓扑节点进行拓扑搜索，获取电网中的开关、线路、母线、设备节点信息；根据拓扑搜索过程中获取的开关和设备节点信息，将设备间隔信息定义为线路间隔、主变间隔、母联间隔和旁路间隔。
更为具体的，步骤S102根据所述网络拓扑结构和预置的规则，生成备自投仿真所需的条件参数具体为：根据预置的规则以及拓扑间隔的相互影响，生成备自投仿真的充电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列环节；以不同母线上的两个线路间隔生成线路备自投，两个主变间隔间生成主变备自投，两个母线间隔间生成母联备自投。
本发明提供的电网备自投仿真方法考虑了实际装置采集的各种信号和逻辑表达式的组合，仿真具有很强的真实性。同时，本发明提供的电网备自投仿真方法中，各种设备信息通过网络拓扑直接获取，能够适应各种网络结构和拓扑变化，智能自适应地查找设备间隔并自动生成备自投进行仿真，减少了维护工作量和出错可能性，提高了仿真的实用性。
参见图2为本发明提供的电网备自投仿真方法第二实施例流程示意图，在本实施例中，将更为详细的描述该电网备自投仿真方法。该方法的流程如图2所示包括：
步骤S201，以连接母线的任何一个开关或刀闸为起点，通过深度优先搜索，以发现线路、主变或母线作为搜索结束，生成设备拓扑结构树；所述结构树中包括从刀闸到线路的所有设备件。
步骤S202，以拓扑搜索的终止设备类型，将设备间隔区分为线路间隔、主变间隔、母联间隔和旁路间隔（如表1所示），同时记录搜索过程中开关设备作为后续备自投建模的动作条件和动作序列。
表1
| 间隔类型 | 搜索终点设备 | 说明 |
| 线路间隔 | 线路 | 线路间隔间生成线路备自投 |
| 主变间隔 | 变压器 | 主变间隔间生成主变备自投 |
| 母联间隔 | 普通母线 | 相连母线间隔间生成母联备自投 |
| 旁路间隔 | 旁路母线 | 不生成任何备自投 |
步骤S203，通过遍历所有母线，获得所有母线的设备间隔信息。优选的，获得所有母线的设备间隔信息之后，还包括：将这些母线以电压等级为区分；电压等级一致且拓扑搜索中通过开关相连的母线间生成备自投。
步骤S204，根据预置的规则以及拓扑间隔的相互影响，生成备自投仿真的充电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列环节。更为具体的，所述放电条件环节用于决定备自投是否退出运行，若满足放电条件，则进入放电状态，不再进行实时动作条件扫描；所述动作条件环节用于判定备自投是否进入起动状态；所述闭锁条件环节用于判定备自投能否进入起动状态，若闭锁条件满足则备自投不能进入或退出起动状态；当起动状态持续时间超出动作时延时，则驱动动作序列环节。每个环节由一系列判据按照一定的逻辑关系式组成；每个判据由测点值与定值按比较类型进行比较，若满足判定条件且达到指定延时则该判据成立；其中，测点值可以是由通过数据采集得到的遥信、遥测、保护信号、安稳信号，以及通过EMS的网络分析功能得到的测点定值。
进一步的，本步骤还包括：设置每个备自投的基本属性，包括：备自投的名称，所在厂站，投退状态，闭锁状态以及动作延时。所述投退状态标志表示备自投是否在使用；所述闭锁状态标志表示该备自投能否动作；所述动作延时表示自备自投动作条件完全满足后应持续的时间，若延时时段内动作条件转为不成立或进入闭锁状态则此次备自投动作撤销（如图3所示）。
步骤S205，以不同母线上的两个线路间隔生成线路备自投，两个主变间隔间生成主变备自投，两个母线间隔间生成母联备自投。更为具体的，以图4的电网拓扑间隔示意图为例，将生成如表2所示的设备间隔信息表。
表2
| 间隔名称 | 间隔开关编号 | 间隔主设备编号 |
| 线路间隔1 | K1 | 线路：L1 |
| 线路间隔2 | K2 | 线路：L2 |
| 主变间隔1 | K3 | 主变：XF1 |
| 主变间隔2 | K4 | 主变：XF2 |
| 母线间隔1 | K5 | 母线：N1---母线：N2 |
更为具体的，在本步骤中，可以通过母联开关或者刀闸相连的母线上的线路间隔之间生成线路备自投。按照预置的线路备自投设备规则，主要的判据逻辑如表3所示：
表3
| 逻辑条件编码 | 设备编号 | 逻辑条件 |
| A | 母线：N1 | 无压判据：电压低于额定值×0.1 |
| B | 母线：N2 | 无压判据：电压低于额定值×0.1 |
| C | 母联开关：K5 | 开关状态：开关闭合 |
| D | 线路L1 | 无流判据：电流小于0.5A |
| E | 线路L2 | 有压判据：电压大于额定值×0.8 |
其动作条件的逻辑表达式可以如表4所示：
表4
| 逻辑条件 | 逻辑表达式 | 说明 |
| 母线间存在母联开关K5 | A&B&C&D&E | A/B/C/D/E条件均成立 |
| 母线间不存在母联开关 | A&B&D&E | A/B/D/E条件均成立 |
其闭锁条件判据可以如表5所示：
表5
| 逻辑条件编码 | 设备编号 | 逻辑条件 |
| A | 开关K1 | 手拉闭锁：K1是人工下令拉开 |
其对应的动作设备列表如表6所示：
表6
| 动作设备 | 动作逻辑 | 动作延时（秒） |
| 线路开关：K1 | 打开 | 0 |
| 线路开关：K2 | 闭合 | 0.5 |
在本步骤中，通过母联开关相连的母线间隔之间生成母线备自投；按照母线备自投设备规则，主要的判据逻辑如表7所示：
表7
| 逻辑条件编码 | 设备编号 | 逻辑条件 |
| A | 母线：N1 | 无压判据：电压低于额定值×0.1 |
| B | 母线：N2 | 有压判据：电压高于额定值×0.8 |
| C | 母联开关：K5 | 开关状态：开关打开 |
| D | 线路L1 | 无流判据：电流小于0.5A |
其动作条件的逻辑表达式为：A&B&C&D，需要上述四个条件均成立。
其闭锁条件判据可以如表8所示：
表8
| 逻辑条件编码 | 设备编号 | 逻辑条件 |
| A | 开关K1 | 手拉闭锁：K1是人工下令拉开 |
| B | 主变间隔XF1不存在K3开关 | 保护闭锁：XF1的保护动作闭锁 |
| C | 主变间隔XF2不存在K4开关 | 保护闭锁：XF2的保护动作闭锁 |
动作条件的逻辑表达式为：A&B&C。
其对应的动作设备列表如表9所示：
表9
| 动作设备 | 动作逻辑 | 动作延时（秒） |
| 线路开关：K1 | 打开 | 0 |
| 母联开关：K5 | 闭合 | 0.5 |
在本步骤中，对变压器低压侧，当其所在的母线通过母联开关或者刀闸相连时，生成主变备自投仿真模型。当XF1和XF2是变压器的低压侧，且其所在的母线通过母联开关或者刀闸相连时，主变XF1和XF2间生成主变备自投。按照主变备自投设备规则，生成主要的判据逻辑如表10所示：
表10
| 逻辑条件编码 | 设备编号 | 逻辑条件 |
| A | 母线：N1 | 无压判据：电压低于额定值×0.1 |
| B | 母线：N2 | 有压判据：电压大于额定值×0.8 |
| C | 母联开关：K5 | 开关状态：开关打开 |
| D | 主变：XF1 | 无流判据：电流小于0.5A |
动作条件的逻辑表达式为：A&B&C&D，需要上述四个条件均成立。
其闭锁条件判据可以如表11所示：
表11
| 逻辑条件编码 | 设备编号 | 逻辑条件 |
| A | 开关：K3 | 手拉闭锁：K3是人工下令拉开 |
| B | 主变：XF1 | 保护闭锁：XF1的后备保护动作闭锁 |
其对应的动作设备列表如表12所示：
表12
| 动作设备 | 动作逻辑 | 动作延时（秒） |
| 主变开关：K3 | 打开 | 0 |
| 主变开关：K4 | 闭合 | 0.5 |
步骤S206，根据所述设备间隔信息及条件参数进行备自投仿真，并获取仿真结果。
本发明提供的电网备自投仿真方法考虑了实际装置采集的各种信号和逻辑表达式的组合，仿真具有很强的真实性。同时，本发明提供的电网备自投仿真方法中，各种设备信息通过网络拓扑直接获取，能够适应各种网络结构和拓扑变化，智能自适应地查找设备间隔并自动生成备自投进行仿真，减少了维护工作量和出错可能性，提高了仿真的实用性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种电网备自投仿真方法，其特征在于，该方法包括：
根据变电站的网络拓扑结构和实时运行状态，对变电站拓扑结构进行搜索和识别，并生成备自投仿真所需的设备间隔信息；
根据所述网络拓扑结构和预置的规则，生成备自投仿真所需的条件参数，包括：充电条件、放电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列；
根据所述设备间隔信息及条件参数进行备自投仿真，并获取仿真结果；
其中，所述根据变电站的网络拓扑结构和实时运行状态，对变电站拓扑结构进行搜索和识别，并生成备自投仿真所需的设备间隔信息，包括：
从一个母线节点出发，根据电网拓扑节点进行拓扑搜索，获取电网中的开关、线路、母线、设备节点信息；根据拓扑搜索过程中获取的开关和设备节点信息，将设备间隔信息定义为线路间隔、主变间隔、母联间隔和旁路间隔；
其中，所述从一个母线节点出发，根据电网拓扑节点进行拓扑搜索，获取电网中的开关、线路、母线、设备节点信息；根据拓扑搜索过程中获取的开关和设备节点信息，将设备间隔信息定义为线路间隔、主变间隔、母联间隔和旁路间隔，包括：
以连接母线的任何一个开关或刀闸为起点，通过深度优先搜索，以发现线路、主变或母线作为搜索结束，生成设备拓扑结构树；所述结构树中包括从刀闸到线路的所有设备件；
以拓扑搜索的终止设备类型，将设备间隔区分为线路间隔、主变间隔、母联间隔和旁路间隔，同时记录搜索过程中开关设备作为后续备自投建模的动作条件和动作序列；
通过遍历所有母线，获得所有母线的设备间隔信息。
2.如权利要求1所述的电网备自投仿真方法，其特征在于，所述通过遍历所有母线，获得所有母线的设备间隔信息之后，还包括：
将这些母线以电压等级为区分；电压等级一致且拓扑搜索中通过开关相连的母线间生成备自投。
3.如权利要求1所述的电网备自投仿真方法，其特征在于，所述根据所述网络拓扑结构和预置的规则，生成备自投仿真所需的条件参数，包括：充电条件、放电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列，包括：
根据预置的规则以及拓扑间隔的相互影响，生成备自投仿真的充电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列环节；以不同母线上的两个线路间隔间生成线路备自投，两个主变间隔间生成主变备自投，两个母线间隔间生成母联备自投。
4.如权利要求3所述的电网备自投仿真方法，其特征在于，所述以不同母线上的两个线路间隔间生成线路备自投，两个主变间隔间生成主变备自投，两个母线间隔间生成母联备自投包括：
通过母联开关或者刀闸相连的母线上的线路间隔之间生成线路备自投；通过母联开关相连的两个母线间隔间生成母联备自投；对变压器低压侧，当其所在的母线通过母联开关或者刀闸相连时，生成主变备自投仿真模型。
5.如权利要求4所述的电网备自投仿真方法，其特征在于，所述充电条件环节用于决定备自投是否投入运行，若充电条件满足则投入运行，开始进行实时条件扫描；
所述放电条件环节用于决定备自投是否退出运行，若满足放电条件，则进入放电状态，不再进行实时动作条件扫描；
所述动作条件环节用于判定备自投是否进入起动状态；
所述闭锁条件环节用于判定备自投能否进入起动状态，若闭锁条件满足则备自投不能进入或退出起动状态；
当起动状态持续时间超出动作时延时，则驱动动作序列环节。
6.如权利要求5所述的电网备自投仿真方法，其特征在于，每个环节由一系列判据按照一定的逻辑关系式组成；每个判据由测点值与定值按比较类型进行比较，若满足判定条件且达到指定延时则该判据成立；
其中，测点值可以是由通过数据采集得到的遥信、遥测、保护信号、安稳信号，以及通过EMS的网络分析功能得到的测点定值。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电网备自投仿真方法，其特征在于，所述根据所述网络拓扑结构和预置的规则，生成备自投仿真所需的条件参数，包括：充电条件、放电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列中，还包括：
设置每个备自投的基本属性，包括：备自投的名称，所在厂站，投退状态，闭锁状态以及动作延时。
8.如权利要求7所述的电网备自投仿真方法，其特征在于，所述投退状态标志表示备自投是否在使用；所述闭锁状态标志表示该备自投能否动作；所述动作延时表示自备自投动作条件完全满足后应持续的时间，若延时时段内动作条件转为不成立或进入闭锁状态则此次备自投动作撤销。
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