CN111884211A - 智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法及系统 - Google Patents

智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法及系统，其特征在于，包括以下内容：1)采用电力系统仿真软件和通信系统仿真软件，对应构建智能变电站的一次系统仿真模型和二次系统仿真模型；2)运行电力系统仿真软件，实时采集智能变电站一次系统的模拟量信息和开关量信息；3)电力系统仿真软件生成对应的一次系统仿真输出文件；4)运行通信系统仿真软件，导入一次系统仿真输出文件，通过特定的智能电子设备生成报文并发送至保护控制单元；5)保护控制单元根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数，对接收的报文进行解析得到模拟量信息和开关量信息，确定一次系统的实际故障切除时间，本发明可广泛用于智能变电站领域中。

Description

智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法及系统
技术领域
本发明是关于一种智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法及系统，属于智能变电站领域。
背景技术
目前电力系统仿真已经比较成熟，可以采用RTDS、EMTDC/PSCAD、PSASP、MATLAB/Simulink等软件能实现电力系统各种暂态仿真及分析，通信网络系统的仿真同样比较成熟，采用OPNET Modeler、Network Simulator、GloMoSim等软件能为网络仿真提供有力的支持。但是，传统电力系统分析与信息系统分析是相互割裂的，没有完全适合电力一次系统和二次系统混合仿真的“电力系统+通信网络”仿真平台，因此，在现有电力系统仿真与信息系统仿真相互独立的框架下，难以深入研究电力二次系统信息网络化传输对电力系统运行与控制的影响和约束边界。
智能变电站实现了能量流和信息流高度融合，能量流在一次系统内传输，并将运行情况通过信息采集以信息流的方式反映到二次系统中；信息流在二次系统通讯网络内传输并进行决策，从而将信息反馈到一次系统中，来控制一次设备的动作状态变化。
目前，虽然有文献利用现有的电力系统和信息系统仿真平台，实现电力一次系统与二次系统的联合仿真，但是一般只提到利用文件传输进行数据导入，并没有涉及到联合仿真的具体实施，例如仿真的开始、转换和结束条件，一次系统与二次系统联合仿真的数据交互、状态转换、同步方式等，因此达不到联合仿真的目的和效果，无法分析信息网络化传输对电力系统运行与控制的影响。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够分析信息网络化传输对电力系统运行与控制影响的智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法及系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法，包括以下内容：1)选定某一结构布局的智能变电站，按照该智能变电站中一次系统和二次系统的拓扑结构和连接方式，采用电力系统仿真软件和通信系统仿真软件，对应构建智能变电站的一次系统仿真模型和二次系统仿真模型；2)运行电力系统仿真软件，实时采集一次系统仿真模型的模拟量信息和开关量信息，设置采样频率，并将每一采样时间点均视为一个时标进行顺序标号；3)电力系统仿真软件根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数、实时采集的模拟量信息和开关量信息以及时标的标号，生成对应的一次系统仿真输出文件；4)运行通信系统仿真软件，导入一次系统仿真输出文件，通过智能电子设备生成对应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文，并按照时标的标号先后顺序发送至二次系统仿真模型的保护控制单元；5)保护控制单元根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数，按照对应的报文协议标准，对接收的报文进行解析得到模拟量信息和开关量信息，并根据模拟量信息和开关量信息实施自身设定的保护控制算法，从而确定智能变电站一次系统的实际故障切除时间。
进一步地，所述步骤3)的具体过程为：3.1)如果一次系统仿真模型中没有设置故障次数，则在预先设定的仿真总时长到达后，按照设置的采样频率，生成一次系统仿真输出文件，其中，一次系统仿真输出文件为包括模拟量信息和开关量信息；3.2)如果一次系统仿真模型中设置有1次故障，则对一次系统进行状态划分，将一次系统的状态离散化，分别生成故障跳闸前系统状态和故障跳闸后系统状态的一次系统仿真输出文件，并按照时标的标号先后顺序排列；3.2)如果一次系统仿真模型中设置有n次故障，则根据故障跳闸前系统状态和故障跳闸后系统状态，生成n+1个一次系统仿真输出文件，并按照时标的标号先后顺序排列。
进一步地，所述步骤4)的具体过程为：4.1)运行通信系统仿真软件，当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真相同的采样频率时，无需再次进行采样；当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真不同的采样频率时，则通信系统仿真软件采集一次系统仿真输出文件中的模拟量信息和开关量信息；4.2)通信系统仿真软件采用外部模块访问接口导入第1个一次系统仿真输出文件，并根据智能变电站的协议标准，通过智能电子设备按照所述步骤4.1)中设置的采样频率生成相应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文；4.3)特定的智能电子设备根据时标的标号先后顺序，按照SV报文、GOOSE报文或MMS报文的发送规律，将SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送至保护控制单元。
进一步地，所述步骤4.3)中发送至保护控制单元的SV报文按照采样频率依次发送；当没有故障事件发生时，发送至保护控制单元的GOOSE报文为GOOSE心跳报文；当有故障事件发生时，发送至保护控制单元的GOOSE报文为按照GOOSE报文的变化频率发送；发送至保护控制单元的MMS报文按照预先设定的触发条件发送。
进一步地，所述步骤5)的具体过程为：5.1)如果一次系统仿真模型中没有设置故障次数，则保护控制单元无需触发跳闸，直接发送GOOSE心跳报文至智能电子设备，表示继电保护不需要动作跳闸，结束二次系统仿真；5.2)如果一次系统仿真模型中设置有1次故障，则：5.2.1)保护控制单元按照对应的报文协议标准，对接收的报文进行解析得到模拟量信息和开关量信息；5.2.2)当故障发生后，保护控制单元采用自身的保护控制算法，根据解析得到的模拟量信息和开关量信息，触发智能变电站的保护动作，生成并发送GOOSE跳闸报文至智能电子设备；5.2.3)智能电子设备对GOOSE跳闸报文进行解析，得到一次系统仿真模型中断路器的跳闸信息，并等待预先设定的断路器分闸时长；5.2.4)通信系统仿真软件根据断路器的跳闸信息和预先设定的断路器分闸时长，确定一次系统的实际故障切除时间，采用外部模块访问接口导入第2个一次系统仿真输出文件，并根据智能变电站的协议标准，由智能电子设备生成相应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文；5.2.5)智能电子设备根据时标的标号先后顺序，按照SV报文、GOOSE报文或MMS报文的发送规律，将SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送至保护控制单元；5.2.6)保护控制单元发送GOOSE心跳报文至智能电子设备，表示继电保护不需要动作跳闸，结束二次系统仿真；5.3)如果一次系统仿真模型中设置有n次故障，则通信系统仿真软件重复所述步骤5.2.1)至5.2.5)直至最后一个时标对应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送完毕后，保护控制单元发送GOOSE心跳报文至智能电子设备，结束二次系统仿真。
进一步地，模拟量信息包括智能变电站一次系统中各间隔在仿真时长内的电压和电流的模拟量信息，开关量信息包括智能变电站一次系统中各间隔断路器和开关刀闸的开关量信息。
智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真系统，包括：仿真模型构建模块，用于选定某一结构布局的智能变电站，按照该智能变电站中一次系统和二次系统的拓扑结构和连接方式，采用电力系统仿真软件和通信系统仿真软件，对应构建智能变电站的一次系统仿真模型和二次系统仿真模型；信息采集模块，用于运行电力系统仿真软件，实时采集一次系统仿真模型的模拟量信息和开关量信息，设置采样频率，并将每一采样时间点均视为一个时标进行顺序标号；输出文件生成模块，用于通过电力系统仿真软件根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数、实时采集的模拟量信息和开关量信息以及时标的标号，生成对应的一次系统仿真输出文件；报文生成模块，用于运行通信系统仿真软件，导入一次系统仿真输出文件，通过智能电子设备生成对应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文，并按照时标的标号先后顺序发送至二次系统仿真模型的保护控制单元；报文解析模块，用于通过保护控制单元根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数，按照对应的报文协议标准，对接收的报文进行解析得到模拟量信息和开关量信息，并根据模拟量信息和开关量信息实施自身设定的保护控制算法，从而确定智能变电站一次系统的实际故障切除时间。
进一步地，所述报文生成模块包括：通信系统仿真软件运行单元，用于运行通信系统仿真软件，当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真相同的采样频率时，无需再次进行采样；当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真不同的采样频率时，则通信系统仿真软件采集一次系统仿真输出文件中的模拟量信息和开关量信息；报文生成单元，用于通过通信系统仿真软件采用外部模块访问接口导入第1个一次系统仿真输出文件，并根据智能变电站的协议标准，通过智能电子设备按照所述步骤通信系统仿真软件运行单元中设置的采样频率生成相应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文；报文发送单元，用于通过智能电子设备根据时标的标号先后顺序，按照SV报文、GOOSE报文或MMS报文的发送规律，将SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送至保护控制单元。
一种处理器，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法对应的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法对应的步骤。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明以智能变电站为对象，采用现有的电力系统仿真软件和通信系统仿真软件，构建智能变电站的一次系统仿真模型和二次系统仿真模型，如果在仿真总时长内一次系统没有发生故障，则一次系统和二次系统均在稳态中完成仿真，如果在仿真总时长内一次系统发生故障，则通过设置一次系统的状态转换，使得二次系统也处于暂态中，并能够模拟实际故障切除时间，使得研究人员能够根据模拟的实际故障切除时间，评估智能变电站的各项性能。
2、本发明通过设置时标的标号，实现一次系统和二次系统联合仿真时数据同步，并将特殊时标下发生的事件采用数据交互形式实现一次系统和二次系统的关联，无需实现复杂困难的实时仿真，便可在一定程度上突破强电和弱电之间的严格界线，通过如此数据交互和处理，即可模拟出实际智能变电站运行过程中一次系统和二次系统之间既独立又联系的工作过程，实现全站整体一次系统和二次系统联合仿真的效果，且本发明不局限于智能变电站的类型和布局。
3、本发明提出以通信系统仿真软件确定一次系统的实际故障切除时间，更加能够反应真实的跳闸速度，更有利于电力技术人员通过仿真软件评估该智能变电站的性能，可以广泛应用于智能电网的一次系统和二次系统联合仿真中。
附图说明
图1是本发明实施例中构建的一次系统仿真模型结构示意图，其中，B1～B14表示断路器1～14，TLine1～TLine8表示输电线路1～8，BUS1～BUS3表示母线1～3；
图2是本发明实施例中构建的二次系统仿真模型结构示意图；
图3是本发明实施例中GOOSE报文的发送规律示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法，包括以下步骤：
1)选定某一结构布局的智能变电站，按照该智能变电站中一次系统和二次系统的拓扑结构和连接方式，采用电力系统仿真软件和通信系统仿真软件，对应构建智能变电站的一次系统仿真模型和二次系统仿真模型，其中，智能变电站的一次系统包括线路、母线、变压器和断路器等输电、变电和配电设备，智能变电站的二次系统包括继电保护、安全自动控制、系统通讯、保护控制、调度自动化和DCS自动控制等单元。
2)运行电力系统仿真软件，实时采集一次系统仿真模型中各间隔在仿真时长内的电压和电流的模拟量信息以及各间隔断路器和开关刀闸的开关量信息，设置采样频率，并将每一采样时间点均视为一个时标进行顺序标号，其中，时标的标号为一次系统和二次系统数据同步的标志。
3)电力系统仿真软件根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数、实时采集的模拟量信息和开关量信息以及时标的标号，生成对应的一次系统仿真输出文件，具体为：
3.1)如果一次系统仿真模型中没有设置故障次数，则在预先设定的仿真总时长到达后，按照设置的采样频率，生成一次系统仿真输出文件，其中，一次系统仿真输出文件为以预先设定的表格形式导出的模拟量信息和开关量信息。
3.2)如果一次系统仿真模型中设置有1次故障，则对一次系统进行状态划分，将一次系统的状态离散化，分别生成故障跳闸前系统状态和故障跳闸后系统状态的一次系统仿真输出文件，并按照时标的标号先后顺序排列。
3.3)如果一次系统仿真模型中设置有n次故障，则根据故障跳闸前系统状态和故障跳闸后系统状态，生成n+1个一次系统仿真输出文件，并按照时标的标号先后顺序排列。
4)运行通信系统仿真软件，导入一次系统仿真输出文件，通过特定的智能电子设备生成对应的SV(采样值)报文、GOOSE(面向通用对象的变电站事件)报文或MMS(应用层协议)报文，并按照时标的标号先后顺序发送至二次系统仿真模型的保护控制单元，具体为：
4.1)运行通信系统仿真软件，当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真相同的采样频率时，无需再次进行采样；当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真不同的采样频率时，则需要重采样，即通信系统仿真软件采集一次系统仿真输出文件中的模拟量信息和开关量信息。
4.2)通信系统仿真软件采用外部模块访问接口导入第1个一次系统仿真输出文件，并根据智能变电站的协议标准，通过特定的智能电子设备按照步骤4.1)中设置的采样频率生成相应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文，其中，特定的智能电子设备包括合并单元模型、智能终端模型、服务器模型等，不同的智能电子设备实现不同的功能，例如：合并单元模型生成SV报文，智能终端模型生成GOOSE心跳报文或GOOSE变位报文。
需要注意的是，实际智能变电站中的智能电子设备在通信系统仿真软件中采用对应的智能电子设备仿真元件进行模拟。因此，下述所提到智能电子设备均指通信系统仿真软件中用于模拟智能电子设备的对应仿真元件。
通信系统仿真软件具备一定的外部模块访问接口功能，不同的通信系统仿真软件有不同的方式导入文件数据，有些通信系统仿真软件由二次系统导入后发送至智能电子设备仿真元件，有些通信系统仿真软件直接在智能电子设备仿真元件中实现数据导入。因此，本步骤的目的是要让相关信息进入到对应的智能电子设备中，至于具体方法则视不同的通信系统仿真软件而定。
4.3)特定的智能电子设备根据时标的标号先后顺序，按照SV报文、GOOSE报文或MMS报文的发送规律，将SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送至保护控制单元，其中，发送至保护控制单元的SV报文按照采样频率依次发送；当没有故障事件发生时，发送至保护控制单元的GOOSE报文为GOOSE心跳报文，当有故障事件发生时，发送至保护控制单元的GOOSE报文为按照GOOSE报文的变化频率发送；发送至保护控制单元的MMS报文按照预先设定的触发条件发送。
5)二次系统仿真模型的保护控制单元根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数，按照对应的报文协议标准，对接收的报文进行解析得到模拟量信息和开关量信息，并根据模拟量信息和开关量信息实施自身设定的保护控制算法，从而确定智能变电站一次系统的实际故障切除时间，具体为：
5.1)如果一次系统仿真模型中没有设置故障次数，则保护控制单元无需触发跳闸，直接发送GOOSE心跳报文至特定的智能电子设备，表示继电保护不需要动作跳闸，结束二次系统仿真。
5.2)如果一次系统仿真模型中设置有1次故障，则：
5.2.1)保护控制单元按照对应的报文协议标准，对接收的报文进行解析得到模拟量信息和开关量信息。
5.2.2)当故障发生后，保护控制单元采用自身的保护控制算法，根据解析得到的模拟量信息和开关量信息，触发智能变电站的保护动作，生成并发送GOOSE跳闸报文至特定的智能电子设备。
5.2.3)特定的智能电子设备对GOOSE跳闸报文进行解析，得到一次系统仿真模型中断路器的跳闸信息，并等待预先设定的断路器分闸时长。
5.2.4)通信系统仿真软件根据断路器的跳闸信息和预先设定的断路器分闸时长，确定一次系统的实际故障切除时间，采用外部模块访问接口导入第2个一次系统仿真输出文件，并根据智能变电站的协议标准，由特定的智能电子设备生成相应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文：
故障切除时间对实际智能变电站来说尤为重要，是电力系统行业中一个用于评估智能变电站各项性能的重要指标，它可以反映智能变电站一次系统中断路器等设备动作的时间长短，智能变电站二次系统中单个设备的功能运行正常与否，整体通信网络的信息传输速度、可靠性等网络性能，以及一次系统和二次系统之间的配合是否无误等指标。
在目前的仿真软件中，正如背景所述，一次系统仿真软件与二次系统仿真软件是相互独立的，两者不能完全模拟实际智能变电站中一次系统和二次系统的相互配合情况，有可能出现一次系统仿真软件中的故障切除时间不同于二次系统仿真软件的情况。所以此处由通信系统仿真软件确定的一次系统的实际故障切除时间尤为重要。不考虑电力系统仿真软件中的故障切除时间，以通信系统仿真软件中的故障切除时间为准。
目前实际的断路器设备已经十分成熟，跳闸速度非常可靠，其跳闸用时可以被估计，但是通信网络中跳闸指令的传输速度会受到当时网络的拥塞程度、智能电子设备的可靠性等不确定因素影响，难以估计，只能通过二次系统仿真方能得知。
5.2.5)特定的智能电子设备根据时标的标号先后顺序，按照SV报文、GOOSE报文或MMS报文的发送规律，将SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送至保护控制单元。
5.2.6)保护控制单元发送GOOSE心跳报文至特定的智能电子设备，表示继电保护不需要动作跳闸，结束二次系统仿真。
5.3)如果一次系统仿真模型中设置有n次故障，则通信系统仿真软件根据保护跳闸和断路器动作情况，采用外部模块访问接口依次导入n+1个一次系统仿真输出文件进行二次系统仿真，即重复步骤5.2.1)至5.2.5)直至最后一个时标对应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送完毕后，保护控制单元发送GOOSE心跳报文至特定的智能电子设备，结束二次系统仿真。
下面以IEC 61850-1标准附录A中的D2-2型变电站为具体实施例详细说明本发明的智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法：
D2-2型变电站包括8个线路间隔、2个变压器间隔和3个母线间隔，其中，一次系统和通信系统仿真软件分别采用EMTDC/PSCAD电磁暂态仿真软件和OPNET Modeler通讯网络仿真软件，通信系统仿真软件设置与一次系统仿真相同的采样频率。
1)根据D2-2型变电站中一次系统和二次系统的拓扑结构和连接方式，采用EMTDC/PSCAD电磁暂态仿真软件和OPNET Modeler通讯网络仿真软件，对应构建D2-2型变电站的一次系统仿真模型和二次系统仿真模型，如图1和图2所示，其中，在一次系统仿真模型的线路间隔TLine8处设置1次故障，故障发生在线路总长度50％处，在仿真时刻5分10秒时发生三相接地短路故障，故障持续时间1秒，设定的故障持续时间比实际故障切除时间长，实际故障切除时间由二次系统仿真决定，之后线路保护动作切除TLine8，仿真时长为10分钟。
2)运行EMTDC/PSCAD电磁暂态仿真软件，采集一次系统仿真模型中各间隔在仿真时长内的电压和电流的模拟量信息以及各间隔断路器和开关刀闸的开关量信息，仿真结束后以表格形式导出一次系统仿真输出文件，包括模拟量信息和开关量信息，其中，模拟量信息和开关量信息的输出格式可以设置为如下表1和2所示，0表示闭合，1表示断开：
表1：模拟量信息
Figure BDA0002603010870000081
表2：开关量信息
Figure BDA0002603010870000082
由于在线路间隔TLine8设置有1次故障，根据断路器跳闸前后的一次系统状态会生成2个一次系统仿真输出文件，且将时标按先后顺序排列。
3)运行OPNET Modeler通讯网络仿真软件，根据OPNET Modeler通讯网络仿真软件的EMA(外部模块访问)功能，导入第1个一次系统仿真输出文件，并根据IEC61850或协议标准，电子式互感器或合并单元按照采样频率生成SV报文并根据时标的标号发送至二次系统仿真模型的保护控制单元，由于没有开关变位，智能终端生成开入量GOOSE心跳报文，其中，GOOSE报文的发送规律如图3所示。
4)如果在一次系统仿真模型中设置的故障在仿真过程中不激活，即一次系统无故障发生，则合并单元在每一时标到来时均将SV报文发送至保护控制单元，保护控制单元与智能终端均周期性地互相发送心跳GOOSE报文，即保护控制单元发给智能终端，智能终端发给保护控制单元，直至最后一个时标到来，OPNET仿真结束。
5)如果在一次系统仿真模型中设置的线路间隔TLine8故障在特定时标下激活，即一次系统发生故障，则保护控制单元接收发生故障时的模拟量信息并发送GOOSE跳闸报文至智能终端，智能终端对GOOSE跳闸报文进行解析，得到断路器的跳闸信息，等待预先设定的断路器分闸时间例如30ms后，OPNET Modeler通讯网络仿真软件再次导入一次系统的第2个仿真输出文件。
6)合并单元在每一时标将故障切除后的模拟量信息生成SV报文发送，智能终端根据开关量信息，生成GOOSE变位报文中，并将GOOSE变位报文按照预先设定的发送规律发送，直至最后一个时标到来，OPNET仿真结束。
实施例二
本实施例提供一种智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真系统，包括：
仿真模型构建模块，用于选定某一结构布局的智能变电站，按照该智能变电站中一次系统和二次系统的拓扑结构和连接方式，采用电力系统仿真软件和通信系统仿真软件，对应构建智能变电站的一次系统仿真模型和二次系统仿真模型；
信息采集模块，用于运行电力系统仿真软件，实时采集一次系统仿真模型中各间隔在仿真时长内的电压和电流的模拟量信息以及各间隔断路器和开关刀闸的开关量信息，设置采样频率，并将每一采样时间点均视为一个时标进行顺序标号；
输出文件生成模块，用于通过电力系统仿真软件根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数、实时采集的模拟量信息和开关量信息以及时标的标号，生成对应的一次系统仿真输出文件；
报文生成模块，用于运行通信系统仿真软件，导入一次系统仿真输出文件，通过特定的智能电子设备生成对应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文，并按照时标的标号先后顺序发送至二次系统仿真模型的保护控制单元；
报文解析模块，用于通过保护控制单元根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数，按照对应的报文协议标准，对接收的报文进行解析得到模拟量信息和开关量信息，并根据模拟量信息和开关量信息实施自身设定的保护控制算法，从而确定智能变电站一次系统的实际故障切除时间。
在一个优选的实施例中，报文生成模块包括：
通信系统仿真软件运行单元，用于运行通信系统仿真软件，当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真相同的采样频率时，无需再次进行采样；当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真不同的采样频率时，则通信系统仿真软件采集一次系统仿真输出文件中的模拟量信息和开关量信息；
报文生成单元，用于通过通信系统仿真软件采用外部模块访问接口导入第1个一次系统仿真输出文件，并根据智能变电站的协议标准，通过特定的智能电子设备按照所述步骤通信系统仿真软件运行单元中设置的采样频率生成相应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文；
报文发送单元，用于通过特定的智能电子设备根据时标的标号先后顺序，按照SV报文、GOOSE报文或MMS报文的发送规律，将SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送至保护控制单元。
实施例三
本实施例提供一种处理器，包括计算机程序指令，其中，计算机程序指令被处理器执行时用于实现上述智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法对应的步骤。
实施例四
本实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，计算机程序指令被处理器执行时用于实现上述智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法对应的步骤。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法，其特征在于，包括以下内容：
1)选定某一结构布局的智能变电站，按照该智能变电站中一次系统和二次系统的拓扑结构和连接方式，采用电力系统仿真软件和通信系统仿真软件，对应构建智能变电站的一次系统仿真模型和二次系统仿真模型；
2)运行电力系统仿真软件，实时采集一次系统仿真模型的模拟量信息和开关量信息，设置采样频率，并将每一采样时间点均视为一个时标进行顺序标号；
3)电力系统仿真软件根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数、实时采集的模拟量信息和开关量信息以及时标的标号，生成对应的一次系统仿真输出文件；
4)运行通信系统仿真软件，导入一次系统仿真输出文件，通过智能电子设备生成对应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文，并按照时标的标号先后顺序发送至二次系统仿真模型的保护控制单元；
5)保护控制单元根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数，按照对应的报文协议标准，对接收的报文进行解析得到模拟量信息和开关量信息，并根据模拟量信息和开关量信息实施自身设定的保护控制算法，从而确定智能变电站一次系统的实际故障切除时间。
2.如权利要求1所述的智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法，其特征在于，所述步骤3)的具体过程为：
3.1)如果一次系统仿真模型中没有设置故障次数，则在预先设定的仿真总时长到达后，按照设置的采样频率，生成一次系统仿真输出文件，其中，一次系统仿真输出文件为包括模拟量信息和开关量信息；
3.2)如果一次系统仿真模型中设置有1次故障，则对一次系统进行状态划分，将一次系统的状态离散化，分别生成故障跳闸前系统状态和故障跳闸后系统状态的一次系统仿真输出文件，并按照时标的标号先后顺序排列；
3.2)如果一次系统仿真模型中设置有n次故障，则根据故障跳闸前系统状态和故障跳闸后系统状态，生成n+1个一次系统仿真输出文件，并按照时标的标号先后顺序排列。
3.如权利要求1所述的智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法，其特征在于，所述步骤4)的具体过程为：
4.1)运行通信系统仿真软件，当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真相同的采样频率时，无需再次进行采样；当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真不同的采样频率时，则通信系统仿真软件采集一次系统仿真输出文件中的模拟量信息和开关量信息；
4.2)通信系统仿真软件采用外部模块访问接口导入第1个一次系统仿真输出文件，并根据智能变电站的协议标准，通过智能电子设备按照所述步骤4.1)中设置的采样频率生成相应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文；
4.3)特定的智能电子设备根据时标的标号先后顺序，按照SV报文、GOOSE报文或MMS报文的发送规律，将SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送至保护控制单元。
4.如权利要求3所述的智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法，其特征在于，所述步骤4.3)中发送至保护控制单元的SV报文按照采样频率依次发送；
当没有故障事件发生时，发送至保护控制单元的GOOSE报文为GOOSE心跳报文；
当有故障事件发生时，发送至保护控制单元的GOOSE报文为按照GOOSE报文的变化频率发送；
发送至保护控制单元的MMS报文按照预先设定的触发条件发送。
5.如权利要求1所述的智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法，其特征在于，所述步骤5)的具体过程为：
5.1)如果一次系统仿真模型中没有设置故障次数，则保护控制单元无需触发跳闸，直接发送GOOSE心跳报文至智能电子设备，表示继电保护不需要动作跳闸，结束二次系统仿真；
5.2)如果一次系统仿真模型中设置有1次故障，则：
5.2.1)保护控制单元按照对应的报文协议标准，对接收的报文进行解析得到模拟量信息和开关量信息；
5.2.2)当故障发生后，保护控制单元采用自身的保护控制算法，根据解析得到的模拟量信息和开关量信息，触发智能变电站的保护动作，生成并发送GOOSE跳闸报文至智能电子设备；
5.2.3)智能电子设备对GOOSE跳闸报文进行解析，得到一次系统仿真模型中断路器的跳闸信息，并等待预先设定的断路器分闸时长；
5.2.4)通信系统仿真软件根据断路器的跳闸信息和预先设定的断路器分闸时长，确定一次系统的实际故障切除时间，采用外部模块访问接口导入第2个一次系统仿真输出文件，并根据智能变电站的协议标准，由智能电子设备生成相应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文；
5.2.5)智能电子设备根据时标的标号先后顺序，按照SV报文、GOOSE报文或MMS报文的发送规律，将SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送至保护控制单元；
5.2.6)保护控制单元发送GOOSE心跳报文至智能电子设备，表示继电保护不需要动作跳闸，结束二次系统仿真；
5.3)如果一次系统仿真模型中设置有n次故障，则通信系统仿真软件重复所述步骤5.2.1)至5.2.5)直至最后一个时标对应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送完毕后，保护控制单元发送GOOSE心跳报文至智能电子设备，结束二次系统仿真。
6.如权利要求1所述的智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法，其特征在于，模拟量信息包括智能变电站一次系统中各间隔在仿真时长内的电压和电流的模拟量信息，开关量信息包括智能变电站一次系统中各间隔断路器和开关刀闸的开关量信息。
7.智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真系统，其特征在于，包括：
仿真模型构建模块，用于选定某一结构布局的智能变电站，按照该智能变电站中一次系统和二次系统的拓扑结构和连接方式，采用电力系统仿真软件和通信系统仿真软件，对应构建智能变电站的一次系统仿真模型和二次系统仿真模型；
信息采集模块，用于运行电力系统仿真软件，实时采集一次系统仿真模型的模拟量信息和开关量信息，设置采样频率，并将每一采样时间点均视为一个时标进行顺序标号；
输出文件生成模块，用于通过电力系统仿真软件根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数、实时采集的模拟量信息和开关量信息以及时标的标号，生成对应的一次系统仿真输出文件；
报文生成模块，用于运行通信系统仿真软件，导入一次系统仿真输出文件，通过智能电子设备生成对应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文，并按照时标的标号先后顺序发送至二次系统仿真模型的保护控制单元；
报文解析模块，用于通过保护控制单元根据一次系统仿真模型中预先设置的故障次数，按照对应的报文协议标准，对接收的报文进行解析得到模拟量信息和开关量信息，并根据模拟量信息和开关量信息实施自身设定的保护控制算法，从而确定智能变电站一次系统的实际故障切除时间。
8.如权利要求7所述的智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真系统，其特征在于，所述报文生成模块包括：
通信系统仿真软件运行单元，用于运行通信系统仿真软件，当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真相同的采样频率时，无需再次进行采样；当通信系统仿真软件设置与一次系统仿真不同的采样频率时，则通信系统仿真软件采集一次系统仿真输出文件中的模拟量信息和开关量信息；
报文生成单元，用于通过通信系统仿真软件采用外部模块访问接口导入第1个一次系统仿真输出文件，并根据智能变电站的协议标准，通过智能电子设备按照所述步骤通信系统仿真软件运行单元中设置的采样频率生成相应的SV报文、GOOSE报文或MMS报文；
报文发送单元，用于通过智能电子设备根据时标的标号先后顺序，按照SV报文、GOOSE报文或MMS报文的发送规律，将SV报文、GOOSE报文或MMS报文发送至保护控制单元。
9.一种处理器，其特征在于，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现权利要求1-6中任一项所述的智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法对应的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现权利要求1-6中任一项所述的智能变电站一次系统与二次系统的联合仿真方法对应的步骤。
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