CN113139665A - 一种基于电网仿真数据管理平台的故障扫描方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电网仿真数据管理平台的故障扫描方法及系统，属于电力系统仿真与稳定性分析技术领域。本发明方法，包括：根据电网的数据种类及运维特点，建立数据管理库；根据电网基本故障模型及稳定计算要求，调用数据管理库中获取数据，建立数据的故障描述表结构；根据故障描述表结构，调用数据管理库获取运行方式及规划方案，判断运行方式及规划方案是否投运并进行标记，确定电网设备故障是否有效并进行标记，对标记的运行方式、规划方案及电网设备故障进行故障筛选；将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，使用故障扫描模型对电网进行故障扫描。本发明保障生成的每个故障在研究电网运行方式下的真实有效。

Description

一种基于电网仿真数据管理平台的故障扫描方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统仿真与稳定性分析技术领域，并且更具体地，涉及一种基于电网仿真数据管理平台的故障扫描方法及系统。
背景技术
随着电网规模的不断建设和发展，系统的日益复杂，安全稳定运行问题成为电力系统运行中至关重要的内容，而暂态稳定又是稳定分析中的重中之中，所以必须对电网采取有效的控制措施来提高电网的稳定运行水平，而预防控制是保证电力系统安全，防止系统出现大规模灾变事故的有效手段，通过调节系统的控制变量以及合理安排电网的运行方式，有效地提高系统的暂态稳定水平。
对电网仿真计算分析者，确定一个电网运行方式是否合理、坚强稳定、具有鲁棒性，常模拟设备故障，进行稳定性计算，也就是N-1，N-2故障扫描，对电网每条线路多回路中的一回线路进行三相短路等故障设置，对电网的暂态稳定预控进行研究分析，对于传统N-1扫描，一般采用BPA或者PSASP两种仿真计算程序，要维护两套稳定扫描文件，且为保证每个故障在所在的运行方式下有效，一个方式要制定一次稳定扫描故障，或手动注销非投运设备的故障，工作量巨大，且容易出错。
对于大电网进行稳定性分析，一般通过分层分区原则，以电压等级，设备所在区域为依据，把大网拆分为小网，逐个进行稳定计算分析，然后拼接成大网继续全网稳定扫描分析，一套稳定故障扫描文件，很难满足全网方式对稳定计算需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于电网仿真数据管理平台的故障扫描方法，包括：
根据电网的数据种类及运维特点，建立数据管理库；
根据电网基本故障模型及稳定计算要求，调用数据管理库中获取数据，建立数据的故障描述表结构；
根据故障描述表结构，调用数据管理库获取运行方式及规划方案，判断运行方式及规划方案是否投运并进行标记，确定电网设备故障是否有效并进行标记，对标记的运行方式、规划方案及电网设备故障进行故障筛选；
将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，使用故障扫描模型对电网进行故障扫描。
可选的，数据管理库，包括：设备参数管理库，运行方式管理库和规划方案管理库。
可选的，将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，包括：设备主键映射关联及故障的模型映射与设备参数映射。
可选的，数据的故障描述表结构，包括：对故障的中性描述，简化GUI和表结构。
本发明还提出了一种基于电网仿真数据管理平台的故障扫描系统，包括：
管理库建立单元，根据电网的数据种类及运维特点，建立数据管理库；
表结构建立单元，根据电网基本故障模型及稳定计算要求，调用数据管理库中获取数据，建立数据的故障描述表结构；
故障筛选单元，根据故障描述表结构，调用数据管理库获取运行方式及规划方案，判断运行方式及规划方案是否投运并进行标记，确定电网设备故障是否有效并进行标记，对标记的运行方式、规划方案及电网设备故障进行故障筛选；
扫描单元，将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，使用故障扫描模型对电网进行故障扫描。
可选的，数据管理库，包括：设备参数管理库，运行方式管理库和规划方案管理库。
可选的，将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，包括：设备主键映射关联及故障的模型映射与设备参数映射。
可选的，数据的故障描述表结构，包括：对故障的中性描述，简化GUI和表结构。
本发明保障生成的每个故障在研究电网运行方式下的真实有效。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明实施例中故障集表结构图；
图3为本发明实施例中稳定计算扫描程序流程图；
图4为本发明实施例中电网参数模型到计算模型映射图；
图5为本发明实施例中故障集导出流程图；
图6为本发明系统的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提供了一种基于电网仿真数据管理平台的故障扫描方法，如图1所示，包括：
根据电网的数据种类及运维特点，建立数据管理库；
根据电网基本故障模型及稳定计算要求，调用数据管理库中获取数据，建立数据的故障描述表结构；
根据故障描述表结构，调用数据管理库获取运行方式及规划方案，判断运行方式及规划方案是否投运并进行标记，确定电网设备故障是否有效并进行标记，对标记的运行方式、规划方案及电网设备故障进行故障筛选；
将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，使用故障扫描模型对电网进行故障扫描。
其中，数据管理库，包括：设备参数管理库，运行方式管理库和规划方案管理库。
其中，将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，包括：设备主键映射关联及故障的模型映射与设备参数映射。
其中，数据的故障描述表结构，包括：对故障的中性描述，简化GUI和表结构。
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明：
本发明方法，包括：
基于时序滚动规划电网设计：
PSDB系统是输变电设备全寿命周期的设备参数管理系统和设备状态管控平台，采用电网设备模型与运行方式参数分层设计思想，采用无损分解法、基于消除低级冗余的原则构建电网设备数据模型对象和运行方式数据模型对象。电网设备模型与方式模型分层数据结构设计，既能够确保设备模型参数的唯一性，又能够实现运行方式数据的灵活性，适用于电网仿真计算数据管理。
根据电网数据种类和运维特点，拆分为三部分：
设备参数管理库；
为仿真计算分析人员提供输电网设备及参数维护、基本信息查询、参数版本管理、增量信息提取、设备参数检查校核以及查看统计报表等功能。
运行方式管理库；
设计运行方式管理模块主要为仿真计算分析人员提供运行方式数据，形成仿真计算分析数据，集成潮流、短路电流以及暂态稳定等计算程序，实现网络化在线计算功能。
规划方案库；
在运行设备库的时间维基础上，增加一个空间维度，类似于github中的分支，0工程代表基本工程，是主线，其他工程是0基础之上的分支。基本工程可以独立完整的表示当前电网，其他工程要结合“0工程库+设备库中的本项目设备+投退役库”来确定一个完整分支工程。
故障集故障描述时，基于设备参数库，针对具体设备进行故障设置，电网运行方式无关，仿真计算种类无关。对于全网特定的稳定扫描任务(如N-1扫描)，全网只需维护一套故障信息。故障集导出程序，通过运行方式库和规划方案库确定故障集中设备是否投运，进而确定故障有效性。
故障集设计；
参照《PSD-ST暂态稳定程序用户手册》《PSASP7用户使用手册》中对电网基本故障模型说明，同时参考<<国家电网安全稳定计算技术规范>><<电力系统安全稳定导则>>中对稳定计算的要求，在数据中建立一套故障描述表结构，如图2所示；
中性的故障描述；
程序只记录故障本身描述，不涉及具体仿真计算程序对故障的要求，后台程序会针对具体的计算程序对应的故障模型进行转换、封装。故障集中的故障设备基于电网设备参数管理库，通过主键进行关联，且与电网运行方式无关。
简化GUI和表结构设计；
参考BPA或PSASP故障设置界面，根据使用者经验采用简洁的GUI，尽量降低行业软件门槛，简化庞杂的业务细节，就像交流线路故障，交流线路故障规则如表1所示，每种故障可能有几种表达方式，几类卡的组合，如三相短路故障可以用LS(1)、LS(96)、FLT(1)表达，即使对于专业的电网稳定分析人员，学习门槛都很陡峭，通过故障相、故障类型、接地、刀闸动作时间等故障描述，组合成一组时序故障，自动选择故障模型，同时切除线路串联电容电抗器等情况，使用者仅需关注故障关键描述字段，不需要关注故障模型的细节和具体计算程序业务的要求。
表1
Figure BDA0003024635590000061
基于电网运行方式的故障筛选；
故障集扫描程序，通过运行方式库和规划方案库确定设备是否投运，进而确定基于设备的故障是否有效。实现全网维护一套故障集，适配全网每个方式稳定扫描。
筛选出运行设备规则，以线路为例，如下：
线路投退时间在方式有效时间内
设备投产日期在方式之前，退役日期在方式之后设备才有效。
线路两侧母线所在区域在方式中有效
如果一端无效，则此线路无效。
线路在本方式中启用
故障在本次导出中是否启用
线路在某方式下非退役
在基础方案中和在指定方案中非退役
在多分支方案中有效
线路如果非基础方案，其它方案下的专属设备，在选择方案下无效。
故障集到具体仿真程序故障的映射；
目前支持的电网仿真计算程序有BPA、PASAP、PSSE(远期)，每种计算程序都是对电网数学模型的建模，只是描述文件的格式和载体不同，需要根据具体的规则进行转换。
以BPA转换程序的线路故障为例，转换过程如下：
设备主键映射关联；
导出故障设备的主键要和仿真计算模型中设备的主键一致。在PSDB库中是通过数据库的主键+外键方式唯一确定一个设备，实现故障设备和参数库中的设备关联。在BPA中则通过数据节点名称+电压等级来确定，如果是线路、发电机设备，还要参考并联号，区分多回线路或多台发电机。
在导出规则上，参考《PSD-BPA潮流程序用户手册》和《PSD-ST暂态稳定程序用户手册》，导出程序和BPA节点命名、电压确定规则一致，如图3和4所示；
故障的模型映射与参数映射；
在完成故障类型对应，设备主键映射后，就要对故障模型的参数，一一对应，且确保字段的类型、量纲、精度的转换正确合理，本部分工作是“体力活，精细活”，且要和计算程序的计算模型不断迭代更新，描述BPA计算模型下分层直流的相关卡关系，以及具体故障的设置，根据此模型，把PSDB中的分层直流故障描述，转换成BPA分层直流故障描述格式。
在PSDB中选择此故障集，选择仿真计算程序类型，生成某个方式下的稳定扫描故障文件，业务流程如图5所示，程序后台根据选择方式，筛选出此方式下有效的故障，根据计算类型(BPA，PSASP)导出适合此计算程序的故障描述。
本发明还提出了一种基于电网仿真数据管理平台的故障扫描系统200，如图6所示，包括：
管理库建立单元201，根据电网的数据种类及运维特点，建立数据管理库；
表结构建立单元202，根据电网基本故障模型及稳定计算要求，调用数据管理库中获取数据，建立数据的故障描述表结构；
故障筛选单元203，根据故障描述表结构，调用数据管理库获取运行方式及规划方案，判断运行方式及规划方案是否投运并进行标记，确定电网设备故障是否有效并进行标记，对标记的运行方式、规划方案及电网设备故障进行故障筛选；
扫描单元204，将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，使用故障扫描模型对电网进行故障扫描。
其中，数据管理库，包括：设备参数管理库，运行方式管理库和规划方案管理库。
其中，将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，包括：设备主键映射关联及故障的模型映射与设备参数映射。
其中，数据的故障描述表结构，包括：对故障的中性描述，简化GUI和表结构。
本发明保障生成的每个故障在研究电网运行方式下的真实有效。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于电网仿真数据管理平台的故障扫描方法，所述方法包括：
根据电网的数据种类及运维特点，建立数据管理库；
根据电网基本故障模型及稳定计算要求，调用数据管理库中获取数据，建立数据的故障描述表结构；
根据故障描述表结构，调用数据管理库获取运行方式及规划方案，判断运行方式及规划方案是否投运并进行标记，确定电网设备故障是否有效并进行标记，对标记的运行方式、规划方案及电网设备故障进行故障筛选；
将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，使用故障扫描模型对电网进行故障扫描。
2.根据权利要求1所述的方法，所述数据管理库，包括：设备参数管理库，运行方式管理库和规划方案管理库。
3.根据权利要求1所述的方法，所述将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，包括：设备主键映射关联及故障的模型映射与设备参数映射。
4.根据权利要求1所述的方法，所述数据的故障描述表结构，包括：对故障的中性描述，简化GUI和表结构。
5.一种基于电网仿真数据管理平台的故障扫描系统，所述系统包括：
管理库建立单元，根据电网的数据种类及运维特点，建立数据管理库；
表结构建立单元，根据电网基本故障模型及稳定计算要求，调用数据管理库中获取数据，建立数据的故障描述表结构；
故障筛选单元，根据故障描述表结构，调用数据管理库获取运行方式及规划方案，判断运行方式及规划方案是否投运并进行标记，确定电网设备故障是否有效并进行标记，对标记的运行方式、规划方案及电网设备故障进行故障筛选；
扫描单元，将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，使用故障扫描模型对电网进行故障扫描。
6.根据权利要求5所述的系统，所述数据管理库，包括：设备参数管理库，运行方式管理库和规划方案管理库。
7.根据权利要求5所述的系统，所述将筛选的故障映射至仿真故障扫描模型，包括：设备主键映射关联及故障的模型映射与设备参数映射。
8.根据权利要求5所述的系统，所述数据的故障描述表结构，包括：对故障的中性描述，简化GUI和表结构。
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