CN105160119A - 一种基于策略文件的电力二次设备仿真建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于策略文件的电力二次设备仿真建模方法，该法包括：收集设备信息，利用策略编译程序E语言为二次设备配置策略文件，并存于二次设备策略库中；该策略文件用于描述所述二次设备的控件、对象类型及其控制逻辑关系；本发明提供的方法实现了仿真软件中的层次化二次设备仿真模型的建立，大大提高了仿真开发人员对二次设备精细化仿真模型的组建效率。

Description

一种基于策略文件的电力二次设备仿真建模方法

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术领域，具体涉及一种基于策略文件的电力二次设备仿真建模方法。

背景技术

随着“调控一体化”的管理模式在电网运行中的实施，满足电网仿真分析及调控人员培训的需要，需要对电网中的一、二次设备动作、异常、故障等详细信息进行模拟，因此在电力系统仿真软件中针对不同型号的二次设备均需根据其物理机理建立详细模型。传统的电力系统模拟软件及调度员培训系统(DTS)软件中往往只关注电网运行一次设备的动作及电网潮流的分析，在对二次设备的仿真中通常采用简化模型，很难满足目前对电网监控的海量信息仿真的需要。若采用传统方式实现二设备的详细仿真，需要在仿真程序中对不同类型、不同型号设备单独建模，这种方式不但需要大量的工作量并且难于进行频繁维护。

通过对电力系统中不同类型二次设备特点进行综合分析，归纳不同类型设备模型的特点，可以采用一种基于策略文件的二次设备建模方法实现二次设备的仿详细仿真。电力系统数据标记语言——E语言规范(以下简称“E语言”，企业标准Q/GDW_215-2008)在电力系统模型的描述方面即具有面向关系方法的高效率又吸收了面向对象方法的优点(如类的继承性等)，具有简洁、高效和适用于电力系统的特点，可以利用其特点实现包含运行、控制、保护动作逻辑策略信息的二次设备详细模型描述，实现不同类型、不同型号二次设备详细模型的快速、便捷的组建。

发明内容

本发明提出一种基于策略文件的电力二次设备仿真建模方法，利用通用编译软件，可以快速、批量的将二次设备模型输入至仿真软件，从而实现了仿真软件中的层次化二次设备仿真模型的建立。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于策略文件的电力二次设备仿真建模方法,收集设备信息，利用策略编译程序E语言为二次设备配置策略文件，并存于二次设备策略库中；该策略文件用于描述所述二次设备的控件、对象类型及其控制逻辑关系；所述二次设备仿真建模具体包括下述步骤：

根据需求从二次设备策略库中提取标准模型，输入至仿真程序，参与仿真运算；

分层构建二次设备仿真模型。

优选的，所述为二次设备配置策略文件包括，确定二次设备中设备控件的属性划分，利用E语言对二次设备各类设备控件进行描述，包括设备本体描述、故障描述、功能插件描述、定值整定描述和控件操作描述。

进一步地，所述设备本体描述包括设备型号和设备控件；

所述设备控件，包括信号灯、压板、切换把手、复位按钮和仪表设备。

进一步地，所述功能插件描述用于描述二次设备各描述对象之间的逻辑关系；其包括根据实际情况自定义的插件名称、启动条件、启动信号、动作条件和动作信息。

优选的，所述分层构建二次设备仿真模型包括，

(a)将二次设备分成保护装置、自动装置、辅助二次系统和操作机构四层；

其中，所述保护装置，包括线路保护、断路器保护、母线保护、变压器保护和电容器保护；

所述自动装置，包括低周减载、安稳装置、备自投装置和中央控制；

所述辅助二次系统，包括站用交直流系统、PT回路和冷却系统；

所述操作机构，包括SF6操作机构、气动操作机构、液压操作机构、弹簧操作机构和小车开关；

(b)每一层的节点对应一个E语言标识；

(c)标识中的内容为设备的保护逻辑、控制策略和异常故障描述。

优选的，所述构建二次设备仿真模型还包括：利用通用的策略编译软件依照设备关联配置信息，从二次设备数据库中读取设备模型策略文件，并进行解析；依据相应二次设备各控件配置表，编写程序化描述语言输入至仿真模型程序，生成二次设备仿真模型，参与仿真运算。

进一步地，基于上述二次设备描述的各类设备控件应用到变电站二次设备仿真系统中，逐层生成对应的E语言二次设备描述文件；利用通用策略文件解析程序对生成的E语言二次设备描述文件进行解析，提取仿真模型和数据。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

本发明提供的方法，通过分析总结电力系统常用的保护、自动装置、控制系统等二次设备的运行特性，利用电力系统数据标记语言——E语言规范，设计含用二次设备运行、控制、保护动作等策略信息的模型描述文件，实现常用二次设备精细化模型的定义。实现二次设备的组建化建模，提高仿真系统模型的可视化水平，提高详细仿真模型的建模效率。

利用通用编译软件，可以快速、批量的将二次设备模型输入至仿真软件，实现仿真软件中的层次化二次设备仿真模型的建立，参与电力仿真软件系统运算。

规范化的仿真模型描述形式可以使仿真开发人员将更多的精力从软件程序代码的编写转移至仿真对象原理研究，提高仿真结果的准确性。

附图说明

图1为本发明提供的基于策略文件的电力二次设备仿真建模方法流程图；

图2为本发明提供的二次设备仿真模型结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图1所示，一种基于策略文件的电力二次设备仿真建模方法,收集设备信息，利用策略编译程序E语言为二次设备配置策略文件，并存于二次设备策略库中；该策略文件用于描述所述二次设备的控件、对象类型及其控制逻辑关系；所述二次设备仿真建模具体包括下述步骤：

根据需求从二次设备策略库中提取标准模型，输入至仿真程序，参与仿真运算；

分层构建二次设备仿真模型。

为二次设备配置策略文件包括，确定二次设备中设备控件的属性划分，利用E语言对二次设备各类设备控件进行描述，包括设备本体描述、故障描述、功能插件描述、定值整定描述和控件操作描述。

所述设备本体描述包括设备型号和设备控件；所述设备控件，包括信号灯、压板、切换把手、复位按钮和仪表设备。

如表1所示，符号“<！>”中的内容为装置类型及型号描述，其中“设备名称”是设备型号标识，“type”表现设备类型标示。

“<Component::**type＝**>”及“</Component::**type＝**>”标识段中为同一种控件的集合。表2为各种设备中控件“Component”与“type”对应关系表，包含信号、切换把手等其他控件集合进行描述。

表1

表2

故障描述是根据装置类型特点，编写装置本体输入控制策略逻辑、及本体异常相关策略文件。装置本体自检及异常描述格式参见表3，该部分包括两种类型。1)装置的输入逻辑。表3案例中符号“<Device_input::IndentityDC＝**PT＝**>”中“DC”后表示装置的直流输入逻辑判断，“PT”后表示装置交流输入(PT，CT采集输入)条件。需要说明的是，这里的条件仅仅指装置本体控制控件状态的判断，实际仿真程序中还需综合考虑交直流及PT源端状况。表4和表5为策略判断的书写格式及特殊符号所代表的意义的说明文件。

2)装置本体异常描述。表3案例中符号“<Device_input::Indentity…”与“</Device_input::Indentity>”标识段中的内容为装置本体异常条件逻辑描述。该部分内容是在综合分析装置特点基础上，提炼的装置自检异常逻辑数据模块。

表3

表4

表5

3)功能插件策略描述。用于描述二次设备各描述对象之间的逻辑关系；其包括根据实际情况自定义的插件名称、启动条件、启动信号、动作条件和动作信息。开发人员可根据实际情况自定义插件名称、启动条件、启动信号、动作条件、动作信息等策略逻辑信息。功能策略描述以“<pro_input::functiontype＝保护插件>”为起始标示，“</pro_input::functiontype＝保护插件>”为结束标示，其数据块内容如表6所示。

表6

4)定值整定描述。针对装置的各功能插件预先整定的保护定值，在仿真站中若未对相应对象做特定的保护定值整定，系统将采用此定值作为仿真的保护定值。设备插件定值整定策略功能数据块以<pro_valve::settingtype＝定值>表示开始，其数据块内容如表7所示。

表7

5)控件操作描述。可以直接引起部分信号的发出及复归，控制操作数据模块则为开发人员提供了控件操作的逻辑策略的编写方法。控件操作数据块以“<operate_ctrl::”表示开始，其中“::”后面的标示为控件类别，该字段后面的“name＝***”标示控件的名称。如“<operate_ctrl::qhname＝重合闸切换把手>”标示操作重合闸切换把手。其数据块内容如表8所示。控件操作数据块中的内容条数与该控件的状态数有关，如“复位”类有1条、“压板”类有2条，“切换”类不小于2条。

表8

如图2所示，如所述分层构建二次设备仿真模型包括，

(a)将二次设备分成保护装置、自动装置、辅助二次系统和操作机构四层；其中，所述保护装置，包括线路保护、断路器保护、母线保护、变压器保护和电容器保护；

所述自动装置，包括低周减载、安稳装置、备自投装置和中央控制；

所述辅助二次系统，包括站用交直流系统、PT回路和冷却系统；

所述操作机构，包括SF6操作机构、气动操作机构、液压操作机构、弹簧操作机构和小车开关。

(b)每一层的节点对应一个E语言标识；

(c)标识中的内容为设备的故障描述。

构建二次设备仿真模型还包括：利用通用的策略编译软件依照设备关联配置信息，从二次设备数据库中读取设备模型策略文件，并进行解析；如表2所示，依据相应二次设备各控件配置表，编写程序化描述语言输入至仿真模型程序，生成二次设备仿真模型，参与仿真运算。其中，通用的策略编译软件包括TB策略编辑器和c/c++编译器等。程序化描述语言包括程序策略描述语言SADL和SELinux策略语言等。

基于上述二次设备描述的各类设备控件应用到变电站二次设备仿真系统中，逐层生成对应的E语言二次设备描述文件；利用通用策略文件解析程序对生成的E语言二次设备描述文件进行解析，提取仿真模型和数据。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种电力二次设备仿真建模方法,其特征在于，收集设备信息，用策略编译程序E语言为二次设备配置策略文件，并存于二次设备策略库中；该策略文件用于描述所述二次设备的控件、对象类型及其控制逻辑关系；所述二次设备仿真建模包括下述步骤：

从二次设备策略库中提取标准模型，输入至仿真程序，参与仿真运算；

分层构建二次设备仿真模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为二次设备配置策略文件包括，确定二次设备中设备控件的属性，用E语言对二次设备各类设备控件的描述包括设备本体描述、故障描述、功能插件描述、定值整定描述和控件操作描述。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设备本体的描述包括设备型号和设备控件；

所述设备控件，包括信号灯、压板、切换把手、复位按钮和仪表设备。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功能插件描述包括二次设备各描述对象之间的逻辑关系的描述；其包括根据实际情况自定义的插件名称、启动条件、启动信号、动作条件和动作信息。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分层构建二次设备仿真模型包括，

(a)将二次设备分成保护装置、自动装置、辅助二次系统和操作机构四层；

所述保护装置包括线路保护、断路器保护、母线保护、变压器保护和电容器保护；

所述自动装置包括低周减载、安稳装置、备自投装置和中央控制；

所述辅助二次系统包括站用交直流系统、PT回路和冷却系统；

所述操作机构包括SF6操作机构、气动操作机构、液压操作机构、弹簧操作机构和小车开关；

(b)每一层的节点对应一个E语言标识；

(c)标识中的内容包括设备的保护逻辑、控制策略和异常故障描述。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分层构建二次设备仿真模型包括：依照设备关联利用通用的策略编译软件配置信息，从二次设备数据库中读取设备模型策略文件，并解析；依据相应二次设备各控件配置表，编写程序化描述语言输入至仿真模型程序，生成二次设备仿真模型，参与仿真运算。

7.如权利要求5或6任一项所述的方法，其特征在于，将述二次设备描述的各类设备控件应用到变电站二次设备仿真系统中，逐层生成对应的E语言二次设备描述文件；利用通用策略文件解析程序对生成的E语言二次设备描述文件进行解析，提取仿真模型和数据。