CN111027197A - 一种电力设备仿真分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力设备仿真分析系统，包括：仿真模板模块，用于根据待仿真电力设备及预先获取的分析类型，选择仿真分析模板；预处理模块，用于根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据；仿真分析计算模块，用于根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据；后处理模块，用于根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告。本发明还公开了一种电力设备仿真分析方法，通过设置仿真模板模块，能有效提高软硬件资源的使用效率。

Description

一种电力设备仿真分析系统及方法

技术领域

本发明涉及仿真系统技术领域，尤其涉及一种电力设备仿真分析系统及方法。

背景技术

仿真分析软件的应用受到很多条件的限制，一方面仿真分析工作需要有高性能计算机硬件及专业分析软件的支持，而高性能工作站及专业分析软件的购置费用较高，另一方面很多企业只是暂时性的需要进行某一特定问题的分析，直接购买仿真分析软件进行分析会导致软件利用率较低。大部分通用仿真软件在求解计算行业特定问题时，需要进行复杂的参数设置和输入，在没有仿真模板的情况下，使用效率低下。

发明内容

本发明实施例提供一种电力设备仿真分析系统及方法，通过设置仿真模板模块，能有效提高软硬件资源的使用效率。

本发明一实施例提供一种电力设备仿真分析系统，包括：仿真模板模块、预处理模块、仿真分析计算模块及后处理模块；所述仿真分析计算模块均与所述预处理模块、所述仿真分析计算模块及所述后处理模块连接；

所述仿真模板模块，用于根据待仿真电力设备及预先获取的分析类型，选择仿真分析模板；

所述预处理模块，用于根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据；

与所述预处理模块连接的所述仿真分析计算模块，用于根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据；

与所述仿真分析计算模块连接的所述后处理模块，用于根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告。

作为上述方案的改进，所述预处理模块包括几何模型参数化模块和仿真分析前处理模块；所述几何模型参数化模块与所述仿真分析前处理模块连接；

所述几何模型参数化模块，用于采用所述仿真分析模板，提取所述待仿真电力设备的几何特征参数；

所述仿真分析前处理模块，用于根据所述几何特征参数，构建几何模型；

判断所述几何模型是否达到预设的产品条件；

当所述几何模型达到所述产品条件时，则通过设置所述几何模型、有限元模型及边界条件，得到所述仿真脚本，并将所述仿真脚本转换为所述文本输入数据。

作为上述方案的改进，所述仿真分析前处理模块，还用于当所述几何模型未达到所述产品条件时，则重新提取所述待仿真电力设备的几何特征参数。

作为上述方案的改进，所述后处理模块包括仿真分析后处理模块；

所述仿真分析后处理模块，用于采用预设的仿真后处理模型对所述结果数据进行仿真分析的后处理，并按预设的分析目标从所述结果数据中提取仿真分析结果。

作为上述方案的改进，所述后处理模块还包括仿真分析评估模块；所述仿真分析评估模块的输入端与所述仿真分析后处理模块的输出端连接；

所述仿真分析评估模块，用于对所述仿真分析结果进行正确性评估及预判。

作为上述方案的改进，所述后处理模块还包括仿真分析报告模块；所述仿真分析报告模块的输入端与所述仿真分析后处理模块的输出端连接；

所述仿真分析报告模块，用于将获取到的过程数据及所述仿真分析结果整合成所述待仿真电力设备的仿真分析报告；其中，所述过程数据由所述求解器对所述文本输入数据进行仿真的过程中得到。

作为上述方案的改进，所述电力设备仿真分析系统还包括服务器；所述服务器与所述仿真模板模块连接；

所述服务器，用于获取所述分析类型。

作为上述方案的改进，所述服务器与所述仿真分析计算模块、所述仿真分析后处理模块连接；

所述服务器，还用于存储所述求解器及所述仿真后处理模型。

本发明另一实施例对应提供了一种电力设备仿真分析方法，适用于上述的电力设备仿真分析系统，包括如下步骤：

仿真模板模块根据待仿真电力设备及预先获取的分析类型，选择仿真分析模板；

预处理模块根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据；

仿真分析计算模块根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据；

后处理模块根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告。

与现有技术相比，本发明实施例公开的一种电力设备仿真分析系统及方法，通过仿真模板模块根据待仿真电力设备及预先获取的分析类型，选择仿真分析模板，进而预处理模块根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据，进而仿真分析计算模块根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据，从而后处理模块根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告，本发明通过设置仿真模板模块，能实现减少输入数据数量，从而能有效降低输入失误和操作时间，且能有效提高软硬件资源的使用效率。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种电力设备仿真分析系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的预处理模块的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的后处理模块的结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种电力设备仿真分析方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1，是本发明实施例一提供的一种电力设备仿真分析系统的结构示意图，包括：仿真模板模块11、预处理模块12、仿真分析计算模块13及后处理模块14；所述仿真分析计算模块11均与所述预处理模块12、所述仿真分析计算模块13及所述后处理模块14连接；

所述仿真模板模块11，用于根据待仿真电力设备及预先获取的分析类型，选择仿真分析模板；

所述预处理模块12，用于根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据；

与所述预处理模块12连接的所述仿真分析计算模块13，用于根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据；

与所述仿真分析计算模块13连接的所述后处理模块14，用于根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告。

本实施例中，仿真模板模块11中设有不同电力设备的不同分析类型的仿真分析模板，比如400kV套管电场分析模板、800kV套管电场分析模板、±400kV变压器换流变出线装置电场分析模板。这样，仿真模板模块获取待仿真电力设备的类型及当前所需实现的分析类型，进而从模块预设的仿真分析模板中确定用于仿真的仿真分析模板，从而为仿真过程中各模块提供仿真分析流程模板，能有效解决现有技术在在求解计算行业特定问题时，需要进行复杂的参数设置和输入，且在没有仿真模板的情况下使用效率低下的问题。进一步，预处理模块12根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据。进一步，仿真分析计算模块13根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据。更进一步，后处理模块14根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告。

在上述实施例中，优选的，参见图2，是本发明实施例一提供的预处理模块的结构示意图，所述预处理模块12包括几何模型参数化模块121和仿真分析前处理模块122；所述几何模型参数化模块121与所述仿真分析前处理模块122连接；

所述几何模型参数化模块121，用于采用所述仿真分析模板，提取所述待仿真电力设备的几何特征参数；

所述仿真分析前处理模块121，用于根据所述几何特征参数，构建几何模型；

判断所述几何模型是否达到预设的产品条件；

当所述几何模型达到所述产品条件时，则通过设置所述几何模型、有限元模型及边界条件，得到所述仿真脚本，并将所述仿真脚本转换为所述文本输入数据。

本实施例中，几何模型参数化模块121根据仿真模板模块11发送的仿真分析模板中电力设备仿真分析计算流程，提取待仿真电力设备类型的几何模型的几何特征参数，即几何模型的拓扑参数。优选的，以最少的几何特征参数来表达该设备的几何特征，能有效减少输入数据数量、降低人因输入失误和操作时间，为仿真分析前处理模块创造数据基础。进一步，仿真分析前处理模块122在参数化模块的基础上，通过几何特征参数生成的几何模型，进而判断该几何模型是否符合产品要求，显性处理几何模型、有限元模型及求解前的边界条件设置，从而通过脚本转换为符合求解器的文本输入文件。其中，产品条件可以对应为待仿真电力设备的产品要求，如电力设备的工艺尺寸、性能。

在上述实施例中，优选的，仿真分析前处理模块122还用于当所述几何模型未达到所述产品条件时，则重新提取所述待仿真电力设备的几何特征参数。

示例性的，在所述几何模型未达到所述产品条件时，几何模型参数化模块121重新提取所述待仿真电力设备的几何特征参数，进而仿真分析前处理模块122重新构建几何模型，后判断重新构建的该几何模型是否达到所述产品条件，如此循环，直至几何模型达到所述产品条件。

进一步，仿真分析计算模块13调用本地电脑或者远程计算节点上的求解器处理仿真分析前处理模块122发送的文本输入文件，生成仿真过程中的过程数据和结果数据。本实施例中，过程数据可以为仿真过程中产生的日志数据、问题反馈数据、中间数据等。结果数据可以为计算结果数据、计算图片数据、计算报告文件、常用结果数据等，具体为电力设备每个位置细节上仿真计算所得的受力、温度、电气特性等数据。

在上述实施例中，优选的，参见图3，是本发明实施例一提供的后处理模块的结构示意图，所述后处理模块14包括仿真分析后处理模块141；

所述仿真分析后处理模块141，用于采用预设的仿真后处理模型对所述结果数据进行仿真分析的后处理，并按预设的分析目标从所述结果数据中提取仿真分析结果。

本实施例中，仿真后处理模型141优选为与仿真分析计算模块13中用于仿真的求解器完美缝合的仿真软件后处理软件或者第三方后处理软件工具，用于对结果数据进行仿真分析的后处理过程。并且，针对预先设置的分析目标提取必要的结果数据作为仿真分析结果，进而对仿真分析结果数据进行操作、管理和显示，为仿真分析模板更为方便的执行提供必要的数据支撑。

优选的，请参见图3，所述后处理模块14还包括仿真分析评估模块142；所述仿真分析评估模块142的输入端与所述仿真分析后处理模块141的输出端连接；

所述仿真分析评估模块142，用于对所述仿真分析结果进行正确性评估及预判。

本实施例中，根据仿真分析所在行业领域的行业标准及规范对仿真分析结果进行评估和预判，以评价此次仿真的正确性、准确性和价值。

优选的，请参见图3，所述后处理模块14还包括仿真分析报告模块143；所述仿真分析报告模块143的输入端与所述仿真分析后处理模块141的输出端连接；

所述仿真分析报告模块143，用于将获取到的过程数据及所述仿真分析结果整合成所述待仿真电力设备的仿真分析报告；其中，所述过程数据由所述求解器对所述文本输入数据进行仿真的过程中得到。

本实施例中，在完成仿真分析计算后，仿真分析报告模块143按预设的分析目标提取仿真全流程数据，并将所述仿真全流程数据整合成仿真分析报告，以完成仿真分析的技术沉淀和经验累积、方便对外告知和宣传。其中，仿真全流程数据优选为过程数据、输入数据及仿真分析结果，输入数据可以为电力设备的几何尺寸数据、各零部件的材料基础特性数据、电工性能特性数据、设备工作环境及工况条件等数据。

在上述实施例中，优选的，所述电力设备仿真分析系统还包括服务器；所述服务器与所述仿真模板模块连接；

所述服务器，用于获取所述分析类型。

优选的，所述服务器与所述仿真分析计算模块、所述仿真分析后处理模块连接；

所述服务器，还用于存储所述求解器及所述仿真后处理模型。

需要说明的是，用户通过登录服务器设置该次仿真的分析类型，进而仿真模板模块通过获取该分析类型，选择用于仿真的仿真分析模板。并且，服务器用于为电力设备的仿真计算提供在HPC计算集群上的高性能计算服务和计算数据存储服务，通过网络服务和系统虚拟化RemoteApp为与用户提供仿真数据的访问和管理功能。本实施例中，使用Windows内置的RD协议提供的RemoteAPP功能，访问服务器软、硬件资源。因所有软、硬件资源全都位于服务器，本地工作站不需要安装任何仿真软件，能有效降低对计算机硬件的要求。该种访问方式所生成的项目文件及计算文件将存放于服务器，可以进行良好的管理。示例性的，服务器存放用于仿真的求解器和仿真后处理模型，进而仿真分析计算模块调用所述服务器上的求解器以进行仿真，进而仿真分析后处理模块从服务器的仿真后处理软件中选取用于该次仿真的仿真后处理模型。

本发明实施例提供的一种电力设备仿真分析系统，通过设有仿真模板模块、预处理模块、仿真分析计算模块及后处理模块；所述仿真分析计算模块均与所述预处理模块、所述仿真分析计算模块及所述后处理模块连接；所述仿真模板模块，用于根据待仿真电力设备及预先获取的分析类型，选择仿真分析模板；所述预处理模块，用于根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据；与所述预处理模块连接的所述仿真分析计算模块，用于根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据；与所述仿真分析计算模块连接的所述后处理模块，用于根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告，通过设置仿真模板模块，能实现减少输入数据数量，从而能有效降低输入失误和操作时间，且能有效提高软硬件资源的使用效率。

实施例二

参见图4，是本发明实施例二提供的一种电力设备仿真分析方法的流程示意图，适用于包括仿真模板模块、预处理模块、仿真分析计算模块及后处理模块的电力设备仿真分析系统，所述方法包括步骤S201至步骤S204：

S201、仿真模板模块根据待仿真电力设备及预先获取的分析类型，选择仿真分析模板；

S202、预处理模块根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据；

S203、仿真分析计算模块根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据；

S204、后处理模块根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告。

本发明实施例提供的一种电力设备仿真分析方法，通过仿真模板模块根据待仿真电力设备及预先获取的分析类型，选择仿真分析模板，进而预处理模块根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据，进而仿真分析计算模块根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据，从而后处理模块根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告，本发明通过设置仿真模板模块，能实现减少输入数据数量，从而能有效降低输入失误和操作时间，且能有效提高软硬件资源的使用效率。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电力设备仿真分析系统，其特征在于，包括：仿真模板模块、预处理模块、仿真分析计算模块及后处理模块；所述仿真分析计算模块均与所述预处理模块、所述仿真分析计算模块及所述后处理模块连接；

所述仿真模板模块，用于根据待仿真电力设备及预先获取的分析类型，选择仿真分析模板；

所述预处理模块，用于根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据；

与所述预处理模块连接的所述仿真分析计算模块，用于根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据；

与所述仿真分析计算模块连接的所述后处理模块，用于根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告。

2.如权利要求1所述的电力设备仿真分析系统，其特征在于，所述预处理模块包括几何模型参数化模块和仿真分析前处理模块；所述几何模型参数化模块与所述仿真分析前处理模块连接；

所述几何模型参数化模块，用于采用所述仿真分析模板，提取所述待仿真电力设备的几何特征参数；

所述仿真分析前处理模块，用于根据所述几何特征参数，构建几何模型；

判断所述几何模型是否达到预设的产品条件；

当所述几何模型达到所述产品条件时，则通过设置所述几何模型、有限元模型及边界条件，得到所述仿真脚本，并将所述仿真脚本转换为所述文本输入数据。

3.如权利要求2所述的电力设备仿真分析系统，其特征在于，所述仿真分析前处理模块，还用于当所述几何模型未达到所述产品条件时，则重新提取所述待仿真电力设备的几何特征参数。

4.如权利要求1所述的电力设备仿真分析系统，其特征在于，所述后处理模块包括仿真分析后处理模块；

所述仿真分析后处理模块，用于采用预设的仿真后处理模型对所述结果数据进行仿真分析的后处理，并按预设的分析目标从所述结果数据中提取仿真分析结果。

5.如权利要求4所述的电力设备仿真分析系统，其特征在于，所述后处理模块还包括仿真分析评估模块；所述仿真分析评估模块的输入端与所述仿真分析后处理模块的输出端连接；

所述仿真分析评估模块，用于对所述仿真分析结果进行正确性评估及预判。

6.如权利要求4所述的电力设备仿真分析系统，其特征在于，所述后处理模块还包括仿真分析报告模块；所述仿真分析报告模块的输入端与所述仿真分析后处理模块的输出端连接；

所述仿真分析报告模块，用于将获取到的过程数据及所述仿真分析结果整合成所述待仿真电力设备的仿真分析报告；其中，所述过程数据由所述求解器对所述文本输入数据进行仿真的过程中得到。

7.如权利要求1所述的电力设备仿真分析系统，其特征在于，所述电力设备仿真分析系统还包括服务器；所述服务器与所述仿真模板模块连接；

所述服务器，用于获取所述分析类型。

8.如权利要求4所述的电力设备仿真分析系统，其特征在于，所述服务器与所述仿真分析计算模块、所述仿真分析后处理模块连接；

所述服务器，还用于存储所述求解器及所述仿真后处理模型。

9.一种电力设备仿真分析方法，其特征在于，适用于如权利要求1所述的电力设备仿真分析系统，包括如下步骤：

仿真模板模块根据待仿真电力设备及预先获取的分析类型，选择仿真分析模板；

预处理模块根据所述仿真分析模板，构建几何模型，并在所述几何模型达到预设的产品条件时，则通过设置所述几何模型生成达到预设的求解器条件的文本输入数据；

仿真分析计算模块根据所述仿真分析模板，采用预先调用的求解器对所述文本输入数据进行仿真计算，生成结果数据；

后处理模块根据所述仿真分析模板，对所述结果数据进行正确性的评估，并将所述结果数据整合成仿真分析报告。

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