CN112100833B - 一种能源互联网系统中的备自投仿真计算方法 - Google Patents

一种能源互联网系统中的备自投仿真计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能源互联网系统中的备自投仿真计算方法，包括在调度员培训仿真系统中建立备自投参数模型；所述调度员培训仿真系统培训开始后，根据所述备自投参数模型，创建设备状态类对象和备自投装置模型类对象并基于信号和槽机制在两者间建立联接；在所述调度员培训仿真系统培训时，所述设备状态类对象和备自投装置模型类对象之间进行通信，模拟电网实际备自投装置的动作逻辑过程。减少了其它不相关备自投装置模型的无效计算，提高了计算效率；本方法的设计思想更符合实际电网中备自投装置的工作原理，同时也具有通用性，可以应用到保护装置和安全稳控装置仿真计算中。

Description

一种能源互联网系统中的备自投仿真计算方法
技术领域
本发明涉及能源互联网的技术领域，尤其涉及一种能源互联网系统中的备自投仿真计算方法。
背景技术
调度员培训仿真系统(DTS)是一种面向电网调度员的计算机仿真软件，它提供了与实际电力系统完全一致的仿真培训环境。调度员在DTS系统中模拟电力设备发生故障后的电网状态变化过程，并进行故障定位、隔离和恢复供电操作，提高事故应急处理能力，增加实战经验。电力系统中设备发生故障后，当工作电源或工作设备因故障被断开后，备自投装置(AAT)能自动而且迅速的将备用电源或备用设备投入工作，减少停电范围和停电时间，提高供电可靠性。备自投仿真计算就是对这一过程的模拟，是DTS中的重要组成部分，能大大提高DTS系统仿真结果的真实性。
在DTS系统中，备自投仿真计算的一般处理过程如下：根据用户现场实际的备自投装置安装配置情况，建立相应的备自投参数模型，包括：设备状态监视组、动作开关组、动作条件逻辑判据、启动标志。当电网中有设备状态发生变化时，备自投仿真计算遍历所有的备自投参数模型，获取设备状态监视组中对应的当前的状态值，主要包括开关分合状态和设备带电状态。当这组设备状态值满足动作条件逻辑判据要求时，认为此备自投参数模型在电网的当前运行状态下，满足动作启动条件，将启动标志设置为1。在每个仿真时钟周期内，遍历所有的备自投参数模型，如果其启动标志为1，将按动作开关组中的开关列表进行动作。每次开关动作后，又会引起电网中新的设备状态变化，触发新一轮备自投仿真计算。由此可见，传统DTS系统中的备自投仿真计算，调用次数频繁，每次设备状态发生都要遍历所有的备自投参数模型，无效计算多，执行效率低。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的传统的DTS系统中的备自投仿真计算，计算效率低的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：当电网中的设备状态发生变化后，只有与此设备状态相关的备自投装置模型才会启动动作条件判断，大大减少了其它不相关备自投装置模型的无效计算，解决了计算效率低的问题。
本发明提供如下技术方案：一种能源互联网系统中的备自投仿真计算方法，包括：在调度员培训仿真系统中建立备自投参数模型；所述调度员培训仿真系统培训开始后，根据所述备自投参数模型，创建设备状态类对象和备自投装置模型类对象并基于信号和槽机制在两者间建立联接；在所述调度员培训仿真系统培训时，所述设备状态类对象和备自投装置模型类对象之间进行通信，模拟电网实际备自投装置的动作逻辑过程。
作为本发明所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的一种优选方案，其中：所述建立备自投参数模型包括，所述参数模型包括设备状态监视组、动作开关组、动作条件逻辑判据和启动标志。
作为本发明所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的一种优选方案，其中：所述创建设备状态类对象包括，所述设备状态类对象的属性包括，设备标识、状态类型(开关分合状态、带电状态)和状态变化信号。
作为本发明所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的一种优选方案，其中：所述备自投装置模型类对象包括，所述备自投装置模型类对象的属性在所述设备状态类对象的基础上增加了备自投动作条件判断槽函数。
作为本发明所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的一种优选方案，其中：所述设备状态类对象和备自投装置模型类对象包括：一个设备状态量会处于多个所述备自投装置模型的设备状态监视组中，因此所述设备状态类对象与所述备自投装置模型类对象的关系为一对多的关系。
作为本发明所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的一种优选方案，其中：所述动作条件判断槽函数包括，针对每个设备装置都有相应的动作条件判断槽函数，根据设备的分合与带电状态来判断所述动作开关的开合。
作为本发明所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的一种优选方案，其中：所述在两者间建立联接包括，所述信号和槽机制，在对象之间建立通信，当设备的状态发生改变后，会向其关联的备自投装置模型的动作条件对象发送信号，所述动作条件的槽函数会被自动调用，完成所述动作条件因为设备的状态改变造成的影响处理。
作为本发明所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的一种优选方案，其中：所述设备状态类对象和备自投装置模型类对象之间进行通信包括，所述设备状态类对象发现其监测的设备状态量发生了变化时，会自动发送状态变化信号，与其相连的所有所述备自投装置模型类对象会接收到此信号，自动调用备自投动作条件判断槽函数，根据动作条件逻辑判断是否满足动作条件，并为启动标志赋值。
作为本发明所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的一种优选方案，其中：所述模拟电网实际备自投装置的动作逻辑过程包括，调度员培训仿真系统进行培训的过程中，在每个仿真时钟周期内，所述备自投装置模型根据其启动标志，进行动作处理；启动标志为1，则按开关列表进行动作；每次开关动作后会引起电网中新的设备状态变化，触发新一轮备自投仿真计算，可能有新的所述备自投装置模型满足动作条件，也可能有满足动作条件的所述备自投装置模型变得不满足。
作为本发明所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的一种优选方案，其中：所述信号和槽机制包括，所述信号和槽机制为一种高级接口，是一种应用程序开发框架的核心机制。
本发明的有益效果：当电网中的设备状态发生变化后，只有与此设备状态相关的备自投装置模型才会自动启动动作条件判断，减少了其它不相关备自投装置模型的无效计算，提高了计算效率；本方法的设计思想更符合实际电网中备自投装置的工作原理，同时也具有通用性，可以应用到保护装置和安全稳控装置仿真计算中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明第一个实施例所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的流程示意图；
图2为本发明第二个实施例所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的通用备自投模型图；
图3为本发明第二个实施例所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法的设备状态类对象与备自投装置类对象连接关系图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种能源互联网系统中的备自投仿真计算方法，包括：
S1：在调度员培训仿真系统中建立备自投参数模型。其中需要说明的是，参数模型包括设备状态监视组、动作开关组、动作条件逻辑判据和启动标志。
S2：调度员培训仿真系统培训开始后，根据备自投参数模型，创建设备状态类对象和备自投装置模型类对象并基于信号和槽机制在两者间建立联接。其中需要说明的是，
设备状态类对象的属性包括，设备标识、状态类型(开关分合状态、带电状态)和状态变化信号；备自投装置模型类对象的属性在设备状态类对象的基础上增加了备自投动作条件判断槽函数；并且一个设备状态量会处于多个备自投装置模型的设备状态监视组中，因此设备状态类对象与备自投装置模型类对象的关系为一对多的关系。
进一步的是：动作条件判断槽函数包括，针对每个设备装置都有相应的动作条件判断槽函数，如下表1所示，根据设备的分合与带电状态来判断动作开关的开合；
表1：动作条件判断槽函数。
在两者间建立联接包括，信号和槽机制，在对象之间建立通信，当设备的状态发生改变后，会向其关联的备自投装置模型的动作条件对象发送信号，动作条件的槽函数会被自动调用，完成动作条件因为设备的状态改变造成的影响处理；并且信号和槽机制包括，信号和槽机制为一种高级接口，是一种应用程序开发框架的核心机制。
S3：在调度员培训仿真系统培训时，设备状态类对象和备自投装置模型类对象之间进行通信，模拟电网实际备自投装置的动作逻辑过程。其中需要说明的是，
设备状态类对象和备自投装置模型类对象之间进行通信包括，设备状态类对象发现其监测的设备状态量发生了变化时，会自动发送状态变化信号，与其相连的所有备自投装置模型类对象会接收到此信号，自动调用备自投动作条件判断槽函数，根据动作条件逻辑判断是否满足动作条件，并为启动标志赋值。
进一步的是，模拟电网实际备自投装置的动作逻辑过程包括，调度员培训仿真系统进行培训的过程中，在每个仿真时钟周期内，备自投装置模型根据其启动标志，进行动作处理；启动标志为1，则按开关列表进行动作；每次开关动作后会引起电网中新的设备状态变化，触发新一轮备自投仿真计算，可能有新的备自投装置模型满足动作条件，也可能有满足动作条件的备自投装置模型变得不满足。
为了更好地对本发明方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例中选择电网中发生的故障进行测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果；
针对电网中所发生的故障，选择3组备自投进行实验，其中组一为100个、组二为1000个、组三为10000个备自投设备，每个备自投的判断需要0.001秒，在使用传统故障检测方法的情况下，针对每一个备自投都需要判断其是否满足动作条件，然后才能回得到动作的备自投；而本发明方法是通过信号和槽机制的方法提前建立通信机制，并且只有与备自投相关的信号才可以出发具体的备自投的逻辑判断；在三组实验对比结束后，统计每种方法所需要的时间，三组的时间结果如下表2所示：
表2：备自投计算所需时间。
从表1可以看出，在三组实验中，实用传统方法所需要的时间随着备自投数量的增加而增加，但是使用本发明方法所需要的时间，无论备自投的数量为多少时间都为0.001秒，减少了无效计算，提高了计算效率，大大节省了计算时间。
实施例2
参照图2～3，为本发明的第二个实施例，该实施例采用厂站C来判断电网中设备的状态变化，包括在DTS系统中建立备自投参数模型；创建设备状态类对象和备自投装置模型类对象，并在两者之间建立连接；设备状态类对象和备自投装置模型类之间的通信；备自投装置模型类对象执行备自投动作。
其中，DTS系统中建立备自投参数模型包括，参照图2，厂站C有两条进线LN1和LN2，分别通过开关BK1和BK2与母线BS1和BS2相连，BS1与BS2通过母联开关BK3连接，其中LN1来自厂站A，通过BK4与BS3相连，LN2来自厂站B，通过BK5与BS4相连，厂站C中建立4条动作条件判断槽函数；
创建设备状态类对象和备自投装置模型类对象，并在两者之间建立连接包括，在DTS培训开始后，以备自投参数模型为参考对象，创建8个设备状态类对象和4个备自投装置类对象，结果如下表3和表4所示，
表3：DTS系统中设备状态类对象
表4：DTS系统中备自投装置模型类对象
在前者的状态变化信号和后者的动作条件判据槽函数之间建立连接，结果如图3所示，从图中可以看出，两者之间可能是一对多的关系，如开关BK3的分合状态与四个备自投装置模型类对象均有连接。
设备状态类对象和备自投装置模型类之间的通信包括，首先设置电网的初始运行方式，如下：开关BK1、BK2、BK4、BK5为合位状态，BK3为分位状态；当线路LN1发生故障时，触发保护装置动作，通过跳开开关BK4隔离故障，在此过程中，共产生4个电网设备状态变化：BK4分、LN1失电、BK1失电、BS1失电；由表3可知，BK4和LN1不在设备状态类对象范围之中，所以可以被忽略，BK1失电和BS1失电对应的设备状态类对象分别为S2和S7；在DTS培训过程中，当电网有设备状态变化后，设备状态类对象和备自投装置模型类对象之间的通信过程具体如下：
AAT1：参照图3可知，备自投装置模型类对象AAT1将收到设备状态类对象S2和S7的状态变化信号，自动执行动作条件判断槽函数，确定是否满足动作条件，其动作判断过程如下表5所示，
表5：备自投装置模型类对象AAT1动作条件判断过程。
AAT2：参照图3可知，备自投装置模型类对象AAT2将收到设备状态类对象S7的状态变化信号，自动执行动作条件判断槽函数，确定是否满足动作条件，其动作判断过程如下表6所示，
表6：备自投装置模型类对象AAT2动作条件判断过程。
AAT3：参照图3可知，备自投装置模型类对象AAT3将收到设备状态类对象S7的状态变化信号，自动执行动作条件判断槽函数，确定是否满足动作条件，其动作判断过程如下表7所示，
表7：备自投装置模型类对象AAT3动作条件判断过程。
AAT4：参照图3可知，备自投装置模型类对象AAT4与设备状态类对象S2和S7之间没有连接关系，所以不会启动动作条件判断槽函数，提高了计算效率，通过上述过程分析，备自投装置模型类对象AAT3满足动作条件，启动标志设置为1。
备自投装置模型类对象执行备自投动作包括，DTS系统培训过程中，在每个仿真时钟周期内，备自投装置模型根据其启动标志，进行动作处理，由上述步骤可知备自投装置模型AAT3将按动作开关组中的开关列表进行动作，其具体的动作过程为：
开关BK1分：电网设备状态变化为BK1变为分位，设备状态类对象S1发送状态变化信号，备自投装置模型类对象AAT1进行动作条件判断；
开关BK3合：电网中设备状态变化为：开关BK3变位合位、母线BS1变为带电；设备状态类对象S5和S7发送状态变化信号，备自投装置模型类对象AAT1、AAT2、AAT3、AAT4进行动作条件判断。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种能源互联网系统中的备自投仿真计算方法，其特征在于：包括，
在调度员培训仿真系统中建立备自投参数模型；
所述调度员培训仿真系统培训开始后，根据所述备自投参数模型，创建设备状态类对象和备自投装置模型类对象并基于信号和槽机制在两者间建立联接；
在所述调度员培训仿真系统培训时，所述设备状态类对象和备自投装置模型类对象之间进行通信，模拟电网实际备自投装置的动作逻辑过程；
所述建立备自投参数模型包括，
所述参数模型包括设备状态监视组、动作开关组、动作条件逻辑判据和启动标志；
所述创建设备状态类对象包括，
所述设备状态类对象的属性包括，设备标识、状态类型和状态变化信号；
所述状态类型包括开关分合状态以及带电状态；
所述备自投装置模型类对象包括，
所述备自投装置模型类对象的属性在所述设备状态类对象的基础上增加了备自投动作条件判断槽函数；
所述设备状态类对象和备自投装置模型类对象包括：
一个设备状态量会处于多个所述备自投装置模型的设备状态监视组中，因此所述设备状态类对象与所述备自投装置模型类对象的关系为一对多的关系；
所述设备状态类对象和备自投装置模型类对象之间进行通信包括，
所述设备状态类对象发现其监测的设备状态量发生了变化时，会自动发送状态变化信号，与其相连的所有所述备自投装置模型类对象会接收到此信号，自动调用备自投动作条件判断槽函数，根据动作条件逻辑判断是否满足动作条件，并为启动标志赋值。
2.如权利要求1所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法，其特征在于：所述动作条件判断槽函数包括，
针对每个设备装置都有相应的动作条件判断槽函数，根据设备的分合与带电状态来判断所述动作开关的开合。
3.如权利要求2所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法，其特征在于：所述在两者间建立联接包括，
所述信号和槽机制，在对象之间建立通信，当设备的状态发生改变后，会向其关联的备自投装置模型的动作条件对象发送信号，所述动作条件的槽函数会被自动调用，完成所述动作条件因为设备的状态改变造成的影响处理。
4.如权利要求3所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法，其特征在于：所述模拟电网实际备自投装置的动作逻辑过程包括，
调度员培训仿真系统进行培训的过程中，在每个仿真时钟周期内，所述备自投装置模型根据其启动标志，进行动作处理；启动标志为1，则按开关列表进行动作；每次开关动作后会引起电网中新的设备状态变化，触发新一轮备自投仿真计算，可能有新的所述备自投装置模型满足动作条件，也可能有满足动作条件的所述备自投装置模型变得不满足。
5.如权利要求4所述的能源互联网系统中的备自投仿真计算方法，其特征在于：所述信号和槽机制包括，
所述信号和槽机制为一种高级接口，是一种应用程序开发框架的核心机制。
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DTS中自动装置仿真通用算法研究;杨峰;王乘;;继电器(第11期);全文 *
适用于串行供电网络的区域备用电源自动投入系统;施雄华;郭云川;金震;杨德印;陈根军;顾全;;电力系统自动化(第23期);全文 *

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