CN104142451A - 电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法及系统，其中方法包括以下步骤：构建二次回路故障模型系统；设定故障排查任务，并在二次回路故障模型系统中设置至少一个二次回路故障；仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号；根据至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，以使学员根据带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置。该方法通过构建二次回路故障模型系统，并根据二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，实现使学员根据带电着色情况进行判断故障位置，设备升级改造方便，通用性好，提高培训效率。

Description

电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法及系统

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，特别涉及电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法及系统。

背景技术

相关技术中，二次回路故障排查培训中的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法通常采用真实的继电保护设备与一次计算机仿真模型数据结合进行数字物理混合仿真的方式进行，即对电力系统一次部分采用计算机仿真实现，将计算得到的潮流数据通过功率放大装置送入真实继电保护设备中。其次，通过使用万用表对真实二次设备的各部分接线进行逐一测量，进而判断故障发生的位置。

然而，相关技术中的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法采用真实的基点保护设备，且需要加装功率放大装置，不但无法实现二次回路建模的快速性，还导致设备投资较大，并且随着技术的发展，硬件设备升级改造比较困难。另外，真实的设备只能针对具体的继电保护装置，通用性不高，只能由教员进行示范讲解或对学员进行逐一培训，导致培训效率较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种通用性好，能提高培训效率的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法。

本发明的另一个目的在于提出一种电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法，包括以下步骤：构建二次回路故障模型系统；设定故障排查任务，并在所述二次回路故障模型系统中设置至少一个二次回路故障；仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在所述二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号；以及根据所述设置的至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，以使学员根据所述相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置。

根据本发明实施例提出的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法，通过构建二次回路故障模型系统且设置至少一个二次回路故障，仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号，并根据设置至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，实现使学员根据相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置，设备投资较少且升级改造方便，通用性好，提高了培训效率。

另外，根据本发明上述实施例的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述构建二次回路故障模型系统具体包括：利用图形生成设备模型和拓扑结构，其中，采用元件、端口和节点的概念来描述二次回路图中各电力元件之间的拓扑关系，并且一个元件有一个或多个端口，节点是元件与元件直接通过端口相互连接时产生的连接点，节点由不同元件的端口组成，一个节点包括一个或多个端口，一个端口仅隶属于一个节点；采用定制的元件模块制作二次回路图，并且自动生成拓扑文件，以构建所述二次回路故障模型系统。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述实现方法还包括：将所述二次回路故障模型系统与仿真一次系统结合，根据所述仿真一次系统的数据变化修改所述二次回路故障模型系统的数据，同时根据所述二次回路故障模型系统的数据变化修改所述仿真一次系统的数据。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过所述带电着色动态演示保护、控制及自动装置的动作情况。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述实现方法还包括：采集仿真一次系统的潮流数据；根据所述仿真一次系统的潮流数据以及各种空开、压板、操作把手、继电器的初始状态获取二次回路中各个图形元件的当前状态；从所述二次回路图中电源正极开始，根据各个元件的拓扑关系和当前状态检测所述各个元件端口的正向电压，直至电源负极，并当遇到断点或断开的节点时返回；从所述二次回路图中电源负极开始，根据所述各个元件的拓扑关系及当前状态检测所述各个元件端口的负向电压，直至电源正极，并当遇到断点或断开的节点时返回；以及根据元件端口的正向电压和负向电压情况，确定元件的带电情况，并进行着色。

本发明另一方面实施例提出了一种电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统，包括：构建模块，用于构建二次回路故障模型系统；设置模块，用于设定故障排查任务，并在所述二次回路故障模型系统中设置至少一个二次回路故障；计算模块，用于仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在所述二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号；以及着色模块，用于根据所述设置的至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，以使学员根据所述相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置。

根据本发明实施例提出的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统，通过构建二次回路故障模型系统且设置至少一个二次回路故障，仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号，并根据设置至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，实现使学员根据相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置，设备投资较少且升级改造方便，通用性好，提高了培训效率。

另外，根据本发明上述实施例的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述构建模块包括：生成单元，用于利用图形生成设备模型和拓扑结构，其中，采用元件、端口和节点的概念来描述二次回路图中各电力元件之间的拓扑关系，并且一个元件有一个或多个端口，节点是元件与元件直接通过端口相互连接时产生的连接点，节点由不同元件的端口组成，一个节点包括一个或多个端口，一个端口仅隶属于一个节点；制作单元，用于采用定制的元件模块制作二次回路图，并且自动生成拓扑文件，以构建所述二次回路故障模型系统。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述实现系统还包括：修改模块，用于将所述二次回路故障模型系统与仿真一次系统结合，根据所述仿真一次系统的数据变化修改所述二次回路故障模型系统的数据，同时根据所述二次回路故障模型系统的数据变化修改所述仿真一次系统的数据。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过所述带电着色动态演示保护、控制及自动装置的动作情况。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述着色模块包括：采集单元，用于采集仿真一次系统的潮流数据；获取单元，用于根据所述仿真一次系统的潮流数据以及各种空开、压板、操作把手、继电器的初始状态获取二次回路中各个图形元件的当前状态；第一检测单元，用于从所述二次回路图中电源正极开始，根据各个元件的拓扑关系和当前状态检测所述各个元件端口的正向电压，直至电源负极，并当遇到断点或断开的节点时返回；第二检测单元，用于从所述二次回路图中电源负极开始，根据所述各个元件的拓扑关系及当前状态检测所述各个元件端口的负向电压，直至电源正极，并当遇到断点或断开的节点时返回；以及着色单元，用于根据元件端口的正向电压和负向电压情况，确定元件的带电情况，并进行着色。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的构建二次回路故障模型系统的流程图；

图3为根据本发明一个实施例的节点、端口和节点的关系示意图；

图4为根据本发明一个实施例的在二次回路图中对相关的回路进行带电着色的流程图；

图5为根据本发明一个实施例的从二次回路图中电源正极开始，元件导通时的元件标识示意图；

图6为根据本发明一个具体实施例的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法的流程图；

图7为根据本发明一个实施例的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统的结构示意图；以及

图8为根据本发明一个具体实施例的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面在描述根据本发明实施例提出的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法及系统之前，先来简单描述一下实现电力系统中二次回路模拟故障排查仿真的重要性。

二次回路是电力系统中的一个重要组成部分。二次回路发生故障，直接影响电气设备和电力系统的安全运行，甚至可能造成极其严重的后果，因此二次回路一旦发生故障，应迅速准确做出判断，排除故障。其中，随着电力工业的发展，电网智能化水平的提高，对调控和运行人员保护分析、二次事故判断等方面的能力提出了更高的要求。因此，二次回路故障排查培训是为提高电厂、变电站二次回路运维人员的故障处理水平而出现的一个技能培训内容。

然而，相关技术中二次回路故障排查培训方法由于采用真实的继电保护设备，设备投资较大，硬件设备升级改造比较困难且通用性不高，培训效率较低。

本发明正是基于上述问题，而提出了一种电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法与一种电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法。参照图1所示，该实现方法包括以下步骤：

S101，构建二次回路故障模型系统。

其中，在本发明的一个实施例中，参照图2所示，构建二次回路故障模型系统具体包括以下步骤：

S201，利用图形生成设备模型和拓扑结构，其中，采用元件、端口和节点的概念来描述二次回路图中各电力元件之间的拓扑关系，并且一个元件有一个或多个端口，节点是元件与元件直接通过端口相互连接时产生的连接点，节点由不同元件的端口组成，一个节点包括一个或多个端口，一个端口仅隶属于一个节点。

S202，采用定制的元件模块制作二次回路图，并且自动生成拓扑文件，以构建二次回路故障模型系统。

其中，在本发明的一个实施例中，本发明实施例采用二次回路图形快速建模技术构建二次回路模型，主要利用图形来生成设备模型和拓扑结构，使得图形和数据库模型一一对应，画图过程即建模过程，采用定制好的元件模块，相互组合，制作二次回路图，图形制作完成后，自动生成拓扑文件，建立二次回路数学模型，其逻辑关系自动体现在图形中。

进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图3所示，本发明实施例采用元件、端口和节点的概念来描述二次回路图中各电力元件之间的拓扑关系。具体地，将二次回路图中的各种电力元件做成一个个标准的图形元件。其中，端口是元件与外界相互作用的通道，例如元件1的端口1和端口2，其中一个元件可能有一个或者多个端口。节点是元件与元件之间通过端口相互连接时产生的连接点，节点由不同元件的端口组成，一个节点可能包含几个端口，但是一个端口只能隶属于一个节点。

进一步地，在本发明的一个实施例中，二次回路图形快速建模技术采用上述二次设备的图形元件进行连接、组合，自动记录各元件之间的逻辑关系，进行网络拓扑分析，生成二次系统计算所需的数据文件。网络拓扑分析是电网状态分析的基础。根据电力系统各个元件的连接关系，通过操作开关、刀闸等一次设备或切换开关、压板、按钮等二次设备以及设置故障点，改变网络的拓扑结构，网络计算结果也随之变化。

本发明实施例的图形快速建模技术可以实现继电保护装置模型的快速创建，便捷地实现二次回路的搭建，而且由于元件的标准化，使得创建的继电保护装置模型接口统一，因而可以实现不同继电保护装置的切换，满足对多种型号的继电保护装置的培训需求。另外，本发明实施例基于软件模式的二次回路故障排查仿真，对硬件设备要求不高，普通计算机即可实现，设备投资较少，升级改造方便，在任务发生变化时，也可方便的更改配置方案，通用性好

S102，设定故障排查任务，并在二次回路故障模型系统中设置至少一个二次回路故障。

在本发明的实施例中，由图形快速建模技术生成的二次回路故障模型系统，可以在回路中任意位置选择故障点，可以使一次系统和二次系统紧密结合，一次系统的潮流变化情况可以通过测量元件在二次回路中直观体现，而二次回路动作情况(如开关分合闸线圈动作等)也可以反馈到一次系统中。此外，现场各种屏盘、操作箱上各种空开、压板、操作把手、按钮等的操作情况以及各种指示灯、继电器、表计的状态、数值显示等都可以通过二次元件在二次回路图形中直观体现，在培训中具有良好的交互性。

S103，仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号。

在本发明的一个实施例中，上述实现方法还包括：将二次回路故障模型系统与仿真一次系统结合，根据仿真一次系统的数据变化修改二次回路故障模型系统的数据，同时根据二次回路故障模型系统的数据变化修改仿真一次系统的数据。

进一步地，在本发明的一个实施例中，仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部拓扑关系进行计算，在仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号，学员根据仿真盘台上的结果，找出可能出现故障的保护装置二次回路。

S104，根据设置的至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，以使学员根据相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置。

其中，在本发明的一个实施例中，通过带电着色动态演示保护、控制及自动装置的动作情况。本发明实施例通过二次回路网络拓扑智能着色的形式可以动态演示保护、控制及自动装置的动作情况。继电保护以及自动装置的启动是根据网络计算的电流、电压和阻抗等来驱动，装置内部的逻辑配合比较复杂，如果有设备动作出现，可以观察各继电器节点的动作情况，便于实现二次回路故障点的查找和判断。

具体地，在本发明的一个实施例中，参照图4所示，上述实现方法还包括：

S401，采集仿真一次系统的潮流数据。

S402，根据仿真一次系统的潮流数据以及各种空开、压板、操作把手、继电器的初始状态获取二次回路中各个图形元件的当前状态。

S403，从二次回路图中电源正极开始，根据各个元件的拓扑关系和当前状态检测各个元件端口的正向电压，直至电源负极，并当遇到断点或断开的节点时返回。

S404，从二次回路图中电源负极开始，根据各个元件的拓扑关系及当前状态检测各个元件端口的负向电压，直至电源正极，并当遇到断点或断开的节点时返回。

S405，根据元件端口的正向电压和负向电压情况，确定元件的带电情况，并进行着色。

在本发明的一个实施例中，参照图5所示，例如从二次回路图中电源正极开始，元件导通时，元件标识可以为蓝色，例如图中所示，当元件1与元件2导通时，元件1与元件2标识为蓝色；当元件1导通，元件2为断开时，元件1标识为蓝色，元件2未标识。另外，为了有所区别，例如从二次回路图中电源正极开始，元件导通时，元件标识可以为绿色，并且根据元件端口的正向电压和负向电压情况，确定元件的带电情况，例如左端口带正电，右端口带负电，且元件状态导通时，则其流过电流，标识可以为红色。本发明实施例根据建模完成的二次回路图中各元件的当前状态和拓扑关系，用颜色进行自动标识其带电情况，便于学员理解二次回路中各部分直接的关系，实现快速查找回路故障点，提高培训效率，并且智能着色技术使得二次回路中的各元件的状态、各回路的带电情况清晰明了，并可以针对保护、控制及自动装置的动作情况进行动态演示。

综上所述，在本发明的一个具体实施例中，参照图6所示，本发明实施例包括以下步骤：

S601，开始。

S602，构建二次回路故障模型系统。

S603，设置故障。在本发明的一个实施例中，首先设定故障排查任务，并在二次回路故障模型系统中设置至少一个二次回路故障。

S604，查看保护动作信号情况。

其中，在本发明的一个实施例中，仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号。

S605，找到出现故障的保护装置。

在本发明的一个实施例中，根据仿真盘台上的结果即仿真盘台上给出相应的保护动作信号，找出可能出现故障的保护装置二次回路

S606，查看对应的二次回路图。

在本发明的一个实施例中，查看对应的二次回路，以根据设置的至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，以使学员根据相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置。

S607，判断图中异常点是否为故障点。如果否，则执行步骤S608；如果是，则执行步骤S610。

S608，确定该节点对应的继电器或其它设备。

S609，确定该设备对应的二次图，并执行步骤S606。

在本发明的一个实施例中，学员在二次回路图中根据回路带电着色情况进行逐级分析判断，直到确定故障位置。

S610，结束。

本发明实施例采用纯软件的方式实现对二次回路的模拟故障排查培训。由于采用软件方式，二次回路图形快速建模技术可以便捷的实现二次回路的搭建，设备投资较少，投资节省，升级改造方便，且由于继电保护装置模型采用模块化设计，配合二次回路图形快速建模技术，可以实现对多种型号的继电保护装置的培训，通用性好，并可在单台计算机上运行，因此，扩展性好，可以方便的安装到多台计算机上，实现对学员的批量培训，也可用于学员自学，效率较高。另外，本发明实施例采用的二次回路网络拓扑智能着色技术，便于学员理解二次回路中各部分之间的关系，实现快速查找回路故障点。需要说明的是，本发明实施例通过了实验，实验内容包括：断路器分合闸控制、断路器油泵打压超时、SF6及N2泄漏等二次回路的故障排查任务，从快速建模、智能着色，到故障排查，各项结果均达到预期。

根据本发明实施例提出的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法，通过构建二次回路故障模型系统且设置至少一个二次回路故障，仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号，并根据设置至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，实现使学员根据相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置，设备投资较少且升级改造方便，通用性好，提高了培训效率。

其次将参照附图描述根据本发明实施例提出的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统。参照图7所示，该实现系统100包括：构建模块10、设置模块20、计算模块30和着色模块40。

其中，构建模块10用于构建二次回路故障模型系统。设置模块20用于设定故障排查任务，并在二次回路故障模型系统中设置至少一个二次回路故障。计算模块30用于仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号。着色模块40用于根据设置的至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，以使学员根据相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置。

在本发明的一个实施例中，参照图8所示，构建模块10包括：生成单元11和制作单元12。

其中，生成单元11用于利用图形生成设备模型和拓扑结构，其中，采用元件、端口和节点的概念来描述二次回路图中各电力元件之间的拓扑关系，并且一个元件有一个或多个端口，节点是元件与元件直接通过端口相互连接时产生的连接点，节点由不同元件的端口组成，一个节点包括一个或多个端口，一个端口仅隶属于一个节点。制作单元12用于采用定制的元件模块制作二次回路图，并且自动生成拓扑文件，以构建二次回路故障模型系统。

在本发明的一个实施例中，本发明实施例采用二次回路图形快速建模技术构建二次回路模型，主要利用图形来生成设备模型和拓扑结构，使得图形和数据库模型一一对应，画图过程即建模过程，采用定制好的元件模块，相互组合，制作二次回路图，图形制作完成后，自动生成拓扑文件，建立二次回路数学模型，其逻辑关系自动体现在图形中。

进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图3所示，本发明实施例采用元件、端口和节点的概念来描述二次回路图中各电力元件之间的拓扑关系。具体地，将二次回路图中的各种电力元件做成一个个标准的图形元件。其中，端口是元件与外界相互作用的通道，例如元件1的端口1和端口2，其中一个元件可能有一个或者多个端口。节点是元件与元件之间通过端口相互连接时产生的连接点，节点由不同元件的端口组成，一个节点可能包含几个端口，但是一个端口只能隶属于一个节点。

进一步地，在本发明的一个实施例中，二次回路图形快速建模技术采用上述二次设备的图形元件进行连接、组合，自动记录各元件之间的逻辑关系，进行网络拓扑分析，生成二次系统计算所需的数据文件。网络拓扑分析是电网状态分析的基础。根据电力系统各个元件的连接关系，通过操作开关、刀闸等一次设备或切换开关、压板、按钮等二次设备以及设置故障点，改变网络的拓扑结构，网络计算结果也随之变化。

本发明实施例的图形快速建模技术可以实现继电保护装置模型的快速创建，便捷地实现二次回路的搭建，而且由于元件的标准化，使得创建的继电保护装置模型接口统一，因而可以实现不同继电保护装置的切换，满足对多种型号的继电保护装置的培训需求。另外，本发明实施例基于软件模式的二次回路故障排查仿真，对硬件设备要求不高，普通计算机即可实现，设备投资较少，升级改造方便，在任务发生变化时，也可方便的更改配置方案，通用性好

进一步地，在本发明的实施例中，由图形快速建模技术生成的二次回路故障模型系统，可以在回路中任意位置选择故障点，可以使一次系统和二次系统紧密结合，一次系统的潮流变化情况可以通过测量元件在二次回路中直观体现，而二次回路动作情况(如开关分合闸线圈动作等)也可以反馈到一次系统中。此外，现场各种屏盘、操作箱上各种空开、压板、操作把手、按钮等的操作情况以及各种指示灯、继电器、表计的状态、数值显示等都可以通过二次元件在二次回路图形中直观体现，在培训中具有良好的交互性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图8所示，上述实现系统100还包括：修改模块50。其中，修改模块50用于将二次回路故障模型系统与仿真一次系统结合，根据仿真一次系统的数据变化修改二次回路故障模型系统的数据，同时根据二次回路故障模型系统的数据变化修改仿真一次系统的数据。

进一步地，在本发明的一个实施例中，仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部拓扑关系进行计算，在仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号，学员根据仿真盘台上的结果，找出可能出现故障的保护装置二次回路。

其中，在本发明的一个实施例中，通过带电着色动态演示保护、控制及自动装置的动作情况。本发明实施例通过二次回路网络拓扑智能着色的形式可以动态演示保护、控制及自动装置的动作情况。继电保护以及自动装置的启动是根据网络计算的电流、电压和阻抗等来驱动，装置内部的逻辑配合比较复杂，如果有设备动作出现，可以观察各继电器节点的动作情况，便于实现二次回路故障点的查找和判断。

具体地，在本发明的一个实施例中，参照图8所示，着色模块40包括：采集单元41、获取单元42、第一检测单元43、第二检测单元44和着色单元45。

其中，采集单元41用于采集仿真一次系统的潮流数据。获取单元42用于根据仿真一次系统的潮流数据以及各种空开、压板、操作把手、继电器的初始状态获取二次回路中各个图形元件的当前状态。第一检测单元43用于从二次回路图中电源正极开始，根据各个元件的拓扑关系和当前状态检测各个元件端口的正向电压，直至电源负极，并当遇到断点或断开的节点时返回。第二检测单元44用于从二次回路图中电源负极开始，根据各个元件的拓扑关系及当前状态检测各个元件端口的负向电压，直至电源正极，并当遇到断点或断开的节点时返回。着色单元45用于根据元件端口的正向电压和负向电压情况，确定元件的带电情况，并进行着色。

在本发明的一个实施例中，参照图5所示，例如从二次回路图中电源正极开始，元件导通时，元件标识可以为蓝色，例如图中所示，当元件1与元件2导通时，元件1与元件2标识为蓝色；当元件1导通，元件2为断开时，元件1标识为蓝色，元件2未标识。另外，为了有所区别，例如从二次回路图中电源正极开始，元件导通时，元件标识可以为绿色，并且根据元件端口的正向电压和负向电压情况，确定元件的带电情况，例如左端口带正电，右端口带负电，且元件状态导通时，则其流过电流，标识可以为红色。本发明实施例根据建模完成的二次回路图中各元件的当前状态和拓扑关系，用颜色进行自动标识其带电情况，便于学员理解二次回路中各部分直接的关系，实现快速查找回路故障点，提高培训效率，并且智能着色技术使得二次回路中的各元件的状态、各回路的带电情况清晰明了，并可以针对保护、控制及自动装置的动作情况进行动态演示。

综上所述，在本发明的一个具体实施例中，参照图6所示，本发明实施例具体包括以下步骤：

S601，开始。

S602，构建二次回路故障模型系统。

S603，设置故障。在本发明的一个实施例中，首先设定故障排查任务，并在二次回路故障模型系统中设置至少一个二次回路故障。

S604，查看保护动作信号情况。

其中，在本发明的一个实施例中，仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号。

S605，找到出现故障的保护装置。

在本发明的一个实施例中，根据仿真盘台上的结果即仿真盘台上给出相应的保护动作信号，找出可能出现故障的保护装置二次回路

S606，查看对应的二次回路图。

在本发明的一个实施例中，查看对应的二次回路，以根据设置的至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，以使学员根据相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置。

S607，判断图中异常点是否为故障点。如果否，则执行步骤S608；如果是，则执行步骤S610。

S608，确定该节点对应的继电器或其它设备。

S609，确定该设备对应的二次图，并执行步骤S606。

在本发明的一个实施例中，学员在二次回路图中根据回路带电着色情况进行逐级分析判断，直到确定故障位置。

S610，结束。

本发明实施例采用纯软件的方式实现对二次回路的模拟故障排查培训。由于采用软件方式，二次回路图形快速建模技术可以便捷的实现二次回路的搭建，设备投资较少，投资节省，升级改造方便，且由于继电保护装置模型采用模块化设计，配合二次回路图形快速建模技术，可以实现对多种型号的继电保护装置的培训，通用性好，并可在单台计算机上运行，因此，扩展性好，可以方便的安装到多台计算机上，实现对学员的批量培训，也可用于学员自学，效率较高。另外，本发明实施例采用的二次回路网络拓扑智能着色技术，便于学员理解二次回路中各部分之间的关系，实现快速查找回路故障点。需要说明的是，本发明实施例通过了实验，实验内容包括：断路器分合闸控制、断路器油泵打压超时、SF6及N2泄漏等二次回路的故障排查任务，从快速建模、智能着色，到故障排查，各项结果均达到预期。

根据本发明实施例提出的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统，通过构建二次回路故障模型系统且设置至少一个二次回路故障，仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号，并根据设置至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，实现使学员根据相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置，设备投资较少且升级改造方便，通用性好，提高了培训效率。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。另外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建二次回路故障模型系统；

设定故障排查任务，并在所述二次回路故障模型系统中设置至少一个二次回路故障；

仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在所述二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号；以及

根据所述设置的至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，以使学员根据所述相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置。

2.根据权利要求1所述的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法，其特征在于，所述构建二次回路故障模型系统具体包括：

利用图形生成设备模型和拓扑结构，其中，采用元件、端口和节点的概念来描述二次回路图中各电力元件之间的拓扑关系，并且一个元件有一个或多个端口，节点是元件与元件直接通过端口相互连接时产生的连接点，节点由不同元件的端口组成，一个节点包括一个或多个端口，一个端口仅隶属于一个节点；

采用定制的元件模块制作二次回路图，并且自动生成拓扑文件，以构建所述二次回路故障模型系统。

3.根据权利要求1所述的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法，其特征在于，还包括：

将所述二次回路故障模型系统与仿真一次系统结合，根据所述仿真一次系统的数据变化修改所述二次回路故障模型系统的数据，同时根据所述二次回路故障模型系统的数据变化修改所述仿真一次系统的数据。

4.根据权利要求1所述的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法，其特征在于，通过所述带电着色动态演示保护、控制及自动装置的动作情况。

5.根据权利要求1所述的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现方法，其特征在于，还包括：

采集仿真一次系统的潮流数据；

根据所述仿真一次系统的潮流数据以及各种空开、压板、操作把手、继电器的初始状态获取二次回路中各个图形元件的当前状态；

从所述二次回路图中电源正极开始，根据各个元件的拓扑关系和当前状态检测所述各个元件端口的正向电压，直至电源负极，并当遇到断点或断开的节点时返回；

从所述二次回路图中电源负极开始，根据所述各个元件的拓扑关系及当前状态检测所述各个元件端口的负向电压，直至电源正极，并当遇到断点或断开的节点时返回；以及

根据元件端口的正向电压和负向电压情况，确定元件的带电情况，并进行着色。

6.一种电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统，其特征在于，包括：

构建模块，用于构建二次回路故障模型系统；

设置模块，用于设定故障排查任务，并在所述二次回路故障模型系统中设置至少一个二次回路故障；

计算模块，用于仿真系统根据一次系统潮流数据以及二次回路内部的拓扑关系进行计算，以在所述二次回路故障模型系统中的仿真设备盘台上给出相应的保护动作信号；以及

着色模块，用于根据所述设置的至少一个二次回路故障在二次回路图中对相关的回路进行带电着色，以使学员根据所述相关的回路的带电着色情况进行逐级分析判断并确定故障位置。

7.根据权利要求6所述的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统，其特征在于，所述构建模块包括：

生成单元，用于利用图形生成设备模型和拓扑结构，其中，采用元件、端口和节点的概念来描述二次回路图中各电力元件之间的拓扑关系，并且一个元件有一个或多个端口，节点是元件与元件直接通过端口相互连接时产生的连接点，节点由不同元件的端口组成，一个节点包括一个或多个端口，一个端口仅隶属于一个节点；

制作单元，用于采用定制的元件模块制作二次回路图，并且自动生成拓扑文件，以构建所述二次回路故障模型系统。

8.根据权利要求6所述的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统，其特征在于，还包括：

修改模块，用于将所述二次回路故障模型系统与仿真一次系统结合，根据所述仿真一次系统的数据变化修改所述二次回路故障模型系统的数据，同时根据所述二次回路故障模型系统的数据变化修改所述仿真一次系统的数据。

9.根据权利要求6所述的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统，其特征在于，通过所述带电着色动态演示保护、控制及自动装置的动作情况。

10.根据权利要求6所述的电力系统中二次回路模拟故障排查仿真实现系统，其特征在于，所述着色模块包括：

采集单元，用于采集仿真一次系统的潮流数据；

获取单元，用于根据所述仿真一次系统的潮流数据以及各种空开、压板、操作把手、继电器的初始状态获取二次回路中各个图形元件的当前状态；

第一检测单元，用于从所述二次回路图中电源正极开始，根据各个元件的拓扑关系和当前状态检测所述各个元件端口的正向电压，直至电源负极，并当遇到断点或断开的节点时返回；

第二检测单元，用于从所述二次回路图中电源负极开始，根据所述各个元件的拓扑关系及当前状态检测所述各个元件端口的负向电压，直至电源正极，并当遇到断点或断开的节点时返回；以及

着色单元，用于根据元件端口的正向电压和负向电压情况，确定元件的带电情况，并进行着色。