CN110688774A - 一种电网故障仿真推演系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电网故障仿真推演系统及方法，属于电网故障仿真技术领域。该系统包括数据采集模块、电网拓扑模型建立模块、历史数据存储模块、仿真规则存储模块、电网运行规则参数调整模块、仿真模块、仿真结果分析模块、报警模块和短信发送设备；通过本发明系统，建立电网拓扑模型，采集一二次设备实时数据实现电网故障后果仿真推演、在线预警、故障的快速诊断及准确处理工作提供指导，规范试验操作人员行为，确保电网安全可靠运行，提高相关设备可用性及可靠性，控制设备故障后果，避免电网故障持续时间过长或因故障处理活动失误而引发安全事故。
Description
技术领域
本发明属于电网故障仿真技术领域，具体涉及一种电网故障仿真推演系统及方法。
背景技术
随着电网的不断发展，电网规模日益扩大，一二次系统日益复杂，在电网运行过程中，由于设备数据量大、存储分散、分析复杂，这对电网、变电站运维、检修人员的技能水平也提出更高的要求。因此，对电网故障进行实时仿真和过程在线诊断预警具有迫切的需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种电网故障仿真推演系统及方法，通过该系统能规范试验操作人员行为，确保电网安全可靠运行，提高相关设备可用性及可靠性，控制设备故障后果，避免电网故障持续时间过长或因故障处理活动失误而引发安全事故。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种电网故障仿真推演系统，包括数据采集模块、电网拓扑模型建立模块、历史数据存储模块、仿真规则存储模块、电网运行规则参数调整模块、仿真模块、仿真结果分析模块、报警模块和短信发送设备；
数据采集模块分别与电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统相连，用于采集电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统中的数据；
电网拓扑模型建立模块，与数据采集模块相连，用于根据数据采集模块采集到的数据，建立电网拓扑模型；所述的电网拓扑模型中含有电网一二次设备仿真模型；
历史数据存储模块与数据采集模块相连，用于存储数据采集模块采集到的数据；
仿真规则存储模块用于存储电网运行规则；
电网运行规则参数调整模块，与仿真规则存储模块相连，用于获取仿真规则存储模块中的电网运行规则，并对其内容及参数进行调整，形成预仿真电网运行规则；
仿真模块，分别与电网拓扑模型建立模块、历史数据存储模块、电网运行规则参数调整模块相连，用于调取历史数据存储模块存储的历史数据，之后根据电网拓扑模型建立模块中建立的电网拓扑模型按照电网运行规则参数调整模块传来的预仿真电网运行规则进行仿真，得到仿真结果；
仿真结果分析模块，分别与电网拓扑模型建立模块、仿真模块相连，用于根据电网拓扑模型建立模块中建立的电网拓扑模型对仿真模块传来的仿真结果进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
仿真结果分析模块内预存有故障分析判断方法和对应的故障级别与处理方法；
报警模块，与仿真结果分析模块相连，用于根据仿真结果分析模块分析出的故障及相应级别进行报警；
短信发送设备，与仿真结果分析模块相连，用于将仿真结果分析模块分析出的故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人；
短信发送设备内预存有各个故障点的负责人的联系方式。
进一步，优选的是，数据采集模块还分别与继电保护系统、仿真结果分析模块相连，用于采集继电保护系统中的实时数据，仿真结果分析模块根据电网拓扑模型建立模块中建立的电网拓扑模型对从继电保护系统采集到的实时数据进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别。
进一步，优选的是，报警模块采用声光的方式进行报警。
进一步，优选的是，所述的短信发送设备为短信猫。
进一步，优选的是，还包括仿真结果展示模块，所述的仿真结果展示模块分别与仿真模块、仿真结果分析模块相连，用于显示仿真模块得到的仿真结果与仿真结果分析模块分析判断的结果。
本发明同时提供一种电网故障仿真推演方法，采用上述电网故障仿真推演系统，包括如下步骤：
步骤（1），采集电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统中的数据，建立电网拓扑模型；
步骤（2），选取某个电网运行规则并对其内容及参数进行调整，形成预仿真电网运行规则；
步骤（3），调取电网运行的历史数据，之后根据的预仿真电网运行规则进行仿真，得到仿真结果；
步骤（4），根据电网拓扑模型，对仿真结果进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
若出现故障，则进行报警，并将故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人。
进一步，优选的是，还包括如下步骤：
采集继电保护系统中的实时数据，根据电网拓扑模型对从继电保护系统采集到的实时数据进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
若出现故障，则进行报警，并将故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明系统结构新颖，通过本发明系统，建立电网拓扑模型，采集一二次设备实时数据实现电网故障后果仿真推演、在线预警、故障的快速诊断及准确处理工作提供指导，规范试验操作人员行为，确保电网安全可靠运行，提高相关设备可用性及可靠性，控制设备故障后果，避免电网故障持续时间过长或因故障处理活动失误而引发安全事故。
仿真功能主要用于离线数据的分析以及操作人员的培训，操作人员可根据电网实时数据进行自动仿真，实时显示仿真结果，方便操作人员快速了解试验过程及相应的操作风险，避免不必要的损失。
在线监测功能将试验期间实时获取的机组参数数据进行在线监测，对监测结果进行展示，并对缺陷和事故进行诊断和预警，操作员在此可以清楚掌握系统设备当前状态，为操作人员提供快速定位故障部位的功能，降低误更换故障设备的风险。
附图说明
图1为实施例1系统的结构示意图；
图2为实施例2系统的结构示意图；
图3为实施例3系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。
本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。
实施例1
如图1所示，一种电网故障仿真推演系统，包括数据采集模块101、电网拓扑模型建立模块102、历史数据存储模块103、仿真规则存储模块104、电网运行规则参数调整模块105、仿真模块106、仿真结果分析模块107、报警模块108和短信发送设备109；
数据采集模块101分别与电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统相连，用于采集电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统中的数据；
电网拓扑模型建立模块102，与数据采集模块101相连，用于根据数据采集模块101采集到的数据，建立电网拓扑模型；所述的电网拓扑模型中含有电网一二次设备仿真模型；
历史数据存储模块103与数据采集模块101相连，用于存储数据采集模块101采集到的数据；
仿真规则存储模块104用于存储电网运行规则；
电网运行规则参数调整模块105，与仿真规则存储模块104相连，用于获取仿真规则存储模块104中的电网运行规则，并对其内容及参数进行调整，形成预仿真电网运行规则；
仿真模块106，分别与电网拓扑模型建立模块102、历史数据存储模块103、电网运行规则参数调整模块105相连，用于调取历史数据存储模块103存储的历史数据，之后根据电网拓扑模型建立模块102中建立的电网拓扑模型按照电网运行规则参数调整模块105传来的预仿真电网运行规则进行仿真，得到仿真结果；
仿真结果分析模块107，分别与电网拓扑模型建立模块102、仿真模块106相连，用于根据电网拓扑模型建立模块102中建立的电网拓扑模型对仿真模块106传来的仿真结果进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
仿真结果分析模块107内预存有故障分析判断方法和对应的故障级别与处理方法；
报警模块108，与仿真结果分析模块107相连，用于根据仿真结果分析模块107分析出的故障及相应级别进行报警；
短信发送设备109，与仿真结果分析模块107相连，用于将仿真结果分析模块107分析出的故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人；
短信发送设备109内预存有各个故障点的负责人的联系方式。
一种电网故障仿真推演方法，采用上述电网故障仿真推演系统，包括如下步骤：
步骤（1），采集电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统中的数据，建立电网拓扑模型；
步骤（2），选取某个电网运行规则并对其内容及参数进行调整，形成预仿真电网运行规则；
步骤（3），调取电网运行的历史数据，之后根据的预仿真电网运行规则进行仿真，得到仿真结果；
步骤（4），根据电网拓扑模型，对仿真结果进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
若出现故障，则进行报警，并将故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人。
实施例2
如图2所示，一种电网故障仿真推演系统，包括数据采集模块101、电网拓扑模型建立模块102、历史数据存储模块103、仿真规则存储模块104、电网运行规则参数调整模块105、仿真模块106、仿真结果分析模块107、报警模块108和短信发送设备109；
数据采集模块101分别与电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统相连，用于采集电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统中的数据；
电网拓扑模型建立模块102，与数据采集模块101相连，用于根据数据采集模块101采集到的数据，建立电网拓扑模型；所述的电网拓扑模型中含有电网一二次设备仿真模型；
历史数据存储模块103与数据采集模块101相连，用于存储数据采集模块101采集到的数据；
仿真规则存储模块104用于存储电网运行规则；
电网运行规则参数调整模块105，与仿真规则存储模块104相连，用于获取仿真规则存储模块104中的电网运行规则，并对其内容及参数进行调整，形成预仿真电网运行规则；
仿真模块106，分别与电网拓扑模型建立模块102、历史数据存储模块103、电网运行规则参数调整模块105相连，用于调取历史数据存储模块103存储的历史数据，之后根据电网拓扑模型建立模块102中建立的电网拓扑模型按照电网运行规则参数调整模块105传来的预仿真电网运行规则进行仿真，得到仿真结果；
仿真结果分析模块107，分别与电网拓扑模型建立模块102、仿真模块106相连，用于根据电网拓扑模型建立模块102中建立的电网拓扑模型对仿真模块106传来的仿真结果进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
仿真结果分析模块107内预存有故障分析判断方法和对应的故障级别与处理方法；
报警模块108，与仿真结果分析模块107相连，用于根据仿真结果分析模块107分析出的故障及相应级别进行报警；
短信发送设备109，与仿真结果分析模块107相连，用于将仿真结果分析模块107分析出的故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人；
短信发送设备109内预存有各个故障点的负责人的联系方式。
数据采集模块101还分别与继电保护系统、仿真结果分析模块107相连，用于采集继电保护系统中的实时数据，仿真结果分析模块107根据电网拓扑模型建立模块102中建立的电网拓扑模型对从继电保护系统采集到的实时数据进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别。
报警模块108采用声光的方式进行报警。
所述的短信发送设备109为短信猫。
一种电网故障仿真推演方法，采用上述电网故障仿真推演系统，包括如下步骤：
步骤（1），采集电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统中的数据，建立电网拓扑模型；
步骤（2），选取某个电网运行规则并对其内容及参数进行调整，形成预仿真电网运行规则；
步骤（3），调取电网运行的历史数据，之后根据的预仿真电网运行规则进行仿真，得到仿真结果；
步骤（4），根据电网拓扑模型，对仿真结果进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
若出现故障，则进行报警，并将故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人。
采集继电保护系统中的实时数据，根据电网拓扑模型对从继电保护系统采集到的实时数据进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
若出现故障，则进行报警，并将故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人。
实施例3
如图3所示，一种电网故障仿真推演系统，包括数据采集模块101、电网拓扑模型建立模块102、历史数据存储模块103、仿真规则存储模块104、电网运行规则参数调整模块105、仿真模块106、仿真结果分析模块107、报警模块108和短信发送设备109；
数据采集模块101分别与电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统相连，用于采集电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统中的数据；
电网拓扑模型建立模块102，与数据采集模块101相连，用于根据数据采集模块101采集到的数据，建立电网拓扑模型；所述的电网拓扑模型中含有电网一二次设备仿真模型；
历史数据存储模块103与数据采集模块101相连，用于存储数据采集模块101采集到的数据；
仿真规则存储模块104用于存储电网运行规则；
电网运行规则参数调整模块105，与仿真规则存储模块104相连，用于获取仿真规则存储模块104中的电网运行规则，并对其内容及参数进行调整，形成预仿真电网运行规则；
仿真模块106，分别与电网拓扑模型建立模块102、历史数据存储模块103、电网运行规则参数调整模块105相连，用于调取历史数据存储模块103存储的历史数据，之后根据电网拓扑模型建立模块102中建立的电网拓扑模型按照电网运行规则参数调整模块105传来的预仿真电网运行规则进行仿真，得到仿真结果；
仿真结果分析模块107，分别与电网拓扑模型建立模块102、仿真模块106相连，用于根据电网拓扑模型建立模块102中建立的电网拓扑模型对仿真模块106传来的仿真结果进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
仿真结果分析模块107内预存有故障分析判断方法和对应的故障级别与处理方法；
报警模块108，与仿真结果分析模块107相连，用于根据仿真结果分析模块107分析出的故障及相应级别进行报警；
短信发送设备109，与仿真结果分析模块107相连，用于将仿真结果分析模块107分析出的故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人；
短信发送设备109内预存有各个故障点的负责人的联系方式。
数据采集模块101还分别与继电保护系统、仿真结果分析模块107相连，用于采集继电保护系统中的实时数据，仿真结果分析模块107根据电网拓扑模型建立模块102中建立的电网拓扑模型对从继电保护系统采集到的实时数据进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别。
报警模块108采用声光的方式进行报警。
所述的短信发送设备109为短信猫。
还包括仿真结果展示模块110，所述的仿真结果展示模块110分别与仿真模块106、仿真结果分析模块107相连，用于显示仿真模块106得到的仿真结果与仿真结果分析模块107分析判断的结果；所述的仿真结果分析模块107分析判断的结果包括对采集到继电保护系统中的的实时数据进行分析判断的结果。本领域技术人员应该知晓，仿真结果展示模块110的功能不限于上述描述，例如还可以显示采集到的数据。
一种电网故障仿真推演方法，采用上述电网故障仿真推演系统，包括如下步骤：
步骤（1），采集电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统中的数据，建立电网拓扑模型；
步骤（2），选取某个电网运行规则并对其内容及参数进行调整，形成预仿真电网运行规则；
步骤（3），调取电网运行的历史数据，之后根据的预仿真电网运行规则进行仿真，得到仿真结果；
步骤（4），根据电网拓扑模型，对仿真结果进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
若出现故障，则进行报警，并将故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人。
采集继电保护系统中的实时数据，根据电网拓扑模型对从继电保护系统采集到的实时数据进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别，负责人依据该内容对故障进行处理；
若出现故障，则进行报警，并将故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人，负责人依据该内容对故障在现场进行实施处理，可以快速排除故障，恢复系统或设备可用，使机组维持健康状态运行。
本发明系统建立了电网拓扑模型，可以对电网故障进行离线仿真，对于重大风险点，可以基于现场实际情况给出预警及风险应对措施建议；
本发明系统可以与电网实时监控系统和继电保护系统保持实时通讯，采集实时运行数据，对电网故障进行在线实时诊断和预测，有效提高电网运行的可靠性。
本发明系统仿真时，可以直接采用现有的电网运行规则进行仿真试验，也可临时变更修改相关数据进行自定义仿真试验，方便用户根据需要制定试验方案。
本发明系统在线监测时，主要针对系统接入的实时试验数据，将试验期间实时获取的机组参数数据进行在线监测，并对监测结果进行展示（可以以图形、趋势、表计、数值等不同方式），并对缺陷和事故进行诊断和预警，操作员在此可以清楚掌握系统设备当前状态，为操作人员提供快速定位故障部位的功能，降低误更换故障设备的风险。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种电网故障仿真推演系统，其特征在于，包括数据采集模块（101）、电网拓扑模型建立模块（102）、历史数据存储模块（103）、仿真规则存储模块（104）、电网运行规则参数调整模块（105）、仿真模块（106）、仿真结果分析模块（107）、报警模块（108）和短信发送设备（109）；
数据采集模块（101）分别与电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统相连，用于采集电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统中的数据；
电网拓扑模型建立模块（102），与数据采集模块（101）相连，用于根据数据采集模块（101）采集到的数据，建立电网拓扑模型；所述的电网拓扑模型中含有电网一二次设备仿真模型；
历史数据存储模块（103）与数据采集模块（101）相连，用于存储数据采集模块（101）采集到的数据；
仿真规则存储模块（104）用于存储电网运行规则；
电网运行规则参数调整模块（105），与仿真规则存储模块（104）相连，用于获取仿真规则存储模块（104）中的电网运行规则，并对其内容及参数进行调整，形成预仿真电网运行规则；
仿真模块（106），分别与电网拓扑模型建立模块（102）、历史数据存储模块（103）、电网运行规则参数调整模块（105）相连，用于调取历史数据存储模块（103）存储的历史数据，之后根据电网拓扑模型建立模块（102）中建立的电网拓扑模型按照电网运行规则参数调整模块（105）传来的预仿真电网运行规则进行仿真，得到仿真结果；
仿真结果分析模块（107），分别与电网拓扑模型建立模块（102）、仿真模块（106）相连，用于根据电网拓扑模型建立模块（102）中建立的电网拓扑模型对仿真模块（106）传来的仿真结果进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
仿真结果分析模块（107）内预存有故障分析判断方法和对应的故障级别与处理方法；
报警模块（108），与仿真结果分析模块（107）相连，用于根据仿真结果分析模块（107）分析出的故障及相应级别进行报警；
短信发送设备（109），与仿真结果分析模块（107）相连，用于将仿真结果分析模块（107）分析出的故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人；
短信发送设备（109）内预存有各个故障点的负责人的联系方式。
2.根据权利要求1所述的电网故障仿真推演系统，其特征在于，数据采集模块（101）还分别与继电保护系统、仿真结果分析模块（107）相连，用于采集继电保护系统中的实时数据，仿真结果分析模块（107）根据电网拓扑模型建立模块（102）中建立的电网拓扑模型对从继电保护系统采集到的实时数据进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别。
3.根据权利要求1所述的电网故障仿真推演系统，其特征在于，报警模块（108）采用声光的方式进行报警。
4.根据权利要求1所述的电网故障仿真推演系统，其特征在于，所述的短信发送设备（109）为短信猫。
5.根据权利要求1所述的电网故障仿真推演系统，其特征在于，还包括仿真结果展示模块（110），所述的仿真结果展示模块（110）分别与仿真模块（106）、仿真结果分析模块（107）相连，用于显示仿真模块（106）得到的仿真结果与仿真结果分析模块（107）分析判断的结果。
6.一种电网故障仿真推演方法，采用权利要求1~5任意一项所述的电网故障仿真推演系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1），采集电网运行监控系统、能量管理系统、保护信息管理及故障分析系统、故障录波系统、行波测距系统中的数据，建立电网拓扑模型；
步骤（2），选取某个电网运行规则并对其内容及参数进行调整，形成预仿真电网运行规则；
步骤（3），调取电网运行的历史数据，之后根据的预仿真电网运行规则进行仿真，得到仿真结果；
步骤（4），根据电网拓扑模型，对仿真结果进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
若出现故障，则进行报警，并将故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人。
7.根据权利要求6所述的电网故障仿真推演方法，其特征在于，还包括如下步骤：
采集继电保护系统中的实时数据，根据电网拓扑模型对从继电保护系统采集到的实时数据进行分析判断，判断是否出现故障、故障点及故障级别；
若出现故障，则进行报警，并将故障、故障点、故障级别及相应的处理方法发送给相应的负责人。
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