CN114647459B - 保护原理图模型复用仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护原理图模型复用仿真方法，包括：构建通用保护原理图模型；构建通用保护原理图模型配置模板；根据被保护一次设备构建该被保护一次设备对应的保护设备配置模板；基于通用保护原理图模型根据工程实例填充与该工程实例对应的通用保护原理图模型配置模板和保护设备配置模板配置项，生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件；基于通用保护原理图模型、保护原理图模型配置文件以及保护设备配置文件进行仿真，本发明能够实现同一保护设备仿真模型的多重应用。

Description

保护原理图模型复用仿真方法及系统

技术领域

本发明属于继电保护仿真技术领域，尤其涉及一种保护原理图模型复用仿真方法。

背景技术

在继电保护仿真培训系统中，应用了保护原理图模型实现保护设备的原理仿真计算，在工程应用中，不同地区的保护仿真培训系统应用的保护设备数量多，种类不一，设备来自不同厂家，具备多种型号和软硬件版本。对于同类被保护一次设备，不同厂家采用的保护设备中，保护原理大多类似，甚至同一厂家型号保护往往保护原理相同，只是在不同应用场景中，设备的功能投退和定值参数等内容有区别。如同类设备在不同场景下都根据实际功能和定值参数等分别建模，不仅增加了仿真培训系统资源占用的空间，同时大量增加现场运维工作量，出错率也较高，不利于系统功能扩展和应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供的保护原理图模型复用仿真方法及系统，能够简化仿真过程。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种保护原理图模型复用仿真方法，包括：

构建通用保护原理图模型；

构建通用保护原理图模型配置模板；

根据被保护一次设备构建该被保护一次设备对应的保护设备配置模板；

基于通用保护原理图模型根据工程实例填充与该工程实例对应的通用保护原理图模型配置模板和保护设备配置模板配置项，生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件；

基于通用保护原理图模型、保护原理图模型配置文件以及保护设备配置文件进行仿真。

结合第一方面，进一步的，所述保护原理图模型包括若干功能图元，各功能图元之间通过连接线连接；功能图元包括保护输入、保护输出、逻辑计算、压板、定值、参数、开关、刀闸、电压互感器、电流互感器、直流电源、空开。

结合第一方面，进一步的，通用保护原理图模型配置模板的配置项包括：模板识别代码、保护型号、软件版本、硬件版本、装置名称、保护原理模型图配置标识以及各通用保护原理图模型。

结合第一方面，进一步的，保护设备配置模板的配置项包括：模板识别代码、被保护一次设备名称、保护配置标识以及各保护设备。

结合第一方面，进一步的，所述通用保护原理图模型配置模板由“保护型号+软件版本+硬件版本+装置名称”确定。

结合第一方面，进一步的，生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件包括：基于通用保护原理图模型，根据工程实例确定被保护一次设备，根据被保护一次设备确定对应的保护设备，根据确定的被保护一次设备和保护设备对通用保护原理图模型配置模板和保护设备配置模板的配置项进行填充，分别生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件。

结合第一方面，进一步的，所述仿真包括：

1)对于有仿真需求的保护设备，根据生成的保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件，根据工程实例提取保护设备涉及的通用保护原理图模型，按保护设备名称形成实例保护原理图模型名称，建立保护设备保护原理图模型实例；

2)对保护原理图模型实例进行初始化，初始化过程中如果所仿真的保护设备的定值、参数、压板或者输入有变化则同步修改保护原理图模型实例中的定值、参数、压板和输入；

3)根据仿真指令启动保护设备仿真；

4)响应于仿真指令，根据工程实例更新保护原理图模型实例中的输入；

5)对更新了输入的保护原理图模型实例进行仿真计算；

6)如果某保护原理图模型实例仿真计算得到的结果和其他保护原理图模型实例的输入有关联，则同步修改其他保护原理图模型实例中的输入；

7)保护原理图模型实例的仿真计算结束后，若其输入有变动，则重复步骤3)-6)，直至所有保护原理图模型实例的输入不再变化。

第二方面，提供了一种保护原理图模型复用仿真系统，包括：

模型构建模块，用于构建通用保护原理图模型；

模板构建模块构建通用保护原理图模型配置模板；

根据被保护一次设备构建该被保护一次设备对应的保护设备配置模板；

配置文件生成模块，用于基于通用保护原理图模型根据工程实例填充与该工程实例对应的通用保护原理图模型配置模板和保护设备配置模板配置项，生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件；

仿真模块，用于基于通用保护原理图模型、保护原理图模型配置文件以及保护设备配置文件进行仿真。

本发明的有益效果主要如下：

本发明建立了电网、变电站等系统仿真和保护设备功能仿真之间的联系，仿真过程中，保护设备仿真实例与其他系统实时交互信息，可同步实现电网、变电站与保护设备的联合仿真，实现同一保护设备仿真模型的多个实例应用；

本发明保护设备仿真模型按保护设备的型号和软硬件版本构建，仿真工程实例按实际设备数据配置，仿真过程数据按实例记录，实现了单个保护原理图模型与多个仿真实例的虚实对应；

本发明保护实例仿真记录内容包括保护原理图模型实例仿真的初始化信息及仿真全过程的功能图元状态变化，可用于保护实例设备的仿真全过程展示和动作原理分析。

附图说明

图1为本发明中保护仿真配置文件的构建流程图；

图2为本发明中基于保护配置文件仿真的流程图；

图3为本发明中ISA387G变压器差动保护原理图模型。

具体实施方式

为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

实施例1

如图1-图3所示，以110kV变压器保护ISA387G差动保护原理仿真为例，本发明提供了一种保护原理图模型复用仿真方法，主要包括如下步骤：

(1)建立ISA387G通用差动保护原理图模型，通用保护原理图模型由功能图元及其之间的连接线组成，功能图元包括保护输入、保护输出、逻辑计算、压板等；

(2)建立ISA387G通用差动保护原理图模型工程化配置模板，内容如表1所示。表1模板中含差动保护原理图、差流越限告警原理图、差动保护交流接线图、差动保护跳闸逻辑原理图模型的配置内容，以差动保护原理图模型工程化配置为例填写配置文件默认值；

表1 ISA387G通用差动保护原理图模型工程化配置文件

“模板识别代码”为该模板的唯一标识关键字，代表由“保护型号+软件版本+硬件版本+装置名称”等信息所确定的保护设备的工程化配置模板。每个保护设备可配置多个保护原理图模型；

(3)实例中，ISA387G变压器差动保护安装于110kV主变1间隔，按110kV主变1组织构建主变1对应的保护设备工程化配置模板，如表2所示。主变1配置了型号为ISA-387G、ISA-388G以及PST-1210等四套保护设备，分别对应各自的通用保护原理图模型和保护原理图模型工程化配置模板，一次设备为被保护一次设备。按模板填写实例内容，形成保护设备工程化配置文件；

表2变压器保护设备工程化配置文件

(4)在构建的通用保护原理图模型和具体工程化实例配置文件基础上，进行仿真计算。

1)构建ISA387G变压器差动保护的仿真初始环境

在仿真培训功能初始化时，对于有仿真需求的保护设备，如“河北.110kV变.110kV.1#变继电保护”，按表2的变压器保护设备工程化配置文件，提取工程实例保护设备涉及的ISA-387G、ISA-388G以及PST-1210通用保护原理图模型和保护原理图模型工程化配置模板，按“河北.110kV变.110kV.1#变”对应的保护设备形成实例保护原理图模型名称，如表3所示。

表3实例保护原理图模型名称

根据表3中指定的保护设备，建立“河北.110kV变.110kV.1#变”的4套保护设备仿真原理图实例模型，从4套保护设备的保护原理图模型工程化配置文件中提取初始化默认状态信息，转化为保护原理图模型的默认图元属性数据和功能图元的默认状态数据；

2)保护原理图实例模型功能图元属性和保护输入图元状态更新。如仿真系统状态发生变化，发生“CT断线”，则同步更新“河北.110kV变.110kV.1#变.ISA387G变压器差动保护”原理图实例模型中的“CT断线”保护输入功能图元状态为“动作状态”；

3)在仿真系统发生引起变压器保护动作的故障事件，如变压器A相、B相发生内部相间短路故障后，需要仿真变压器差动保护动作过程，则启动“河北.110kV变.110kV.1#变.ISA387G变压器差动保护”原理图实例模型的仿真计算；

4)变压器A相、B相发生内部相间短路故障后，变压器差动保护输入图元初始状态如表4所示，按表4更新“河北.110kV变.110kV.1#变.ISA387G变压器差动保护”的原理图实例模型输入功能图元状态。

表4故障发生后实例原理图模型输入功能图元状态

5)对“河北.110kV变.110kV.1#变.ISA387G变压器差动保护”的原理图实例模型进行仿真计算，获取本次仿真计算结果后，将计算过程所得出的仿真数据储存至保护实例仿真记录中；保护实例仿真记录存储所有保护实例的仿真数据，包括保护实例仿真的图纸模型名称、各功能图元的初始化默认状态、仿真实例的定值、参数、压板等取值变化以及仿真各时刻的时间标签、功能图元名称和功能图元输出状态值等；

6)“河北.110kV变.110kV.1#变.ISA387G变压器差动保护”原理图实例模型仿真计算完成后，输出图元“差动保护动作跳变压器各侧开关”的输出状态由仿真前的“不动作”状态转为“动作”状态，因该功能图元与“河北.110kV变.110kV.1#变.差动保护跳闸逻辑原理图”的原理图实例模型输入状态关联，根据关联关系同步修改“河北.110kV变.110kV.1#变.差动保护跳闸逻辑原理图”原理图实例模型功能图元的状态；

7)“河北.110kV变.110kV.1#变.差动保护跳闸逻辑原理图”原理图实例模型的输入发生变化，对该原理图模型进行仿真计算；

8)所有保护原理图模型输入图元状态不再变化后，完成本次保护原理仿真，所有动作过程均储存于保护实例仿真记录中。

实施例2

本发明还提供了一种保护原理图模型复用仿真系统，包括：

模型构建模块，用于构建通用保护原理图模型；

模板构建模块构建通用保护原理图模型配置模板；

根据被保护一次设备构建该被保护一次设备对应的保护设备配置模板；

配置文件生成模块，用于基于通用保护原理图模型根据工程实例填充与该工程实例对应的通用保护原理图模型配置模板和保护设备配置模板配置项，生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件；

仿真模块，用于基于通用保护原理图模型、保护原理图模型配置文件以及保护设备配置文件进行仿真。

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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种保护原理图模型复用仿真方法，其特征在于，包括：

构建通用保护原理图模型；

构建通用保护原理图模型配置模板；

根据被保护一次设备构建该被保护一次设备对应的保护设备配置模板；

基于通用保护原理图模型根据工程实例填充与该工程实例对应的通用保护原理图模型配置模板和保护设备配置模板配置项，生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件；

基于通用保护原理图模型、保护原理图模型配置文件以及保护设备配置文件进行仿真；

所述生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件包括：基于通用保护原理图模型，根据工程实例确定被保护一次设备，根据被保护一次设备确定对应的保护设备，根据确定的被保护一次设备和保护设备对通用保护原理图模型配置模板和保护设备配置模板的配置项进行填充，分别生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件。

2.根据权利要求1所述的一种保护原理图模型复用仿真方法，其特征在于，所述保护原理图模型包括若干功能图元，各功能图元之间通过连接线连接；功能图元包括保护输入、保护输出、逻辑计算、压板、定值、参数、开关、刀闸、电压互感器、电流互感器、直流电源、空开。

3.根据权利要求1所述的一种保护原理图模型复用仿真方法，其特征在于，通用保护原理图模型配置模板的配置项包括：模板识别代码、保护型号、软件版本、硬件版本、装置名称、保护原理模型图配置标识以及各通用保护原理图模型。

4.根据权利要求1所述的一种保护原理图模型复用仿真方法，其特征在于，保护设备配置模板的配置项包括：模板识别代码、被保护一次设备名称、保护配置标识以及各保护设备。

5.根据权利要求1所述的一种保护原理图模型复用仿真方法，其特征在于，所述通用保护原理图模型配置模板由“保护型号+软件版本+硬件版本+装置名称”确定。

6.根据权利要求1所述的一种保护原理图模型复用仿真方法，其特征在于，所述仿真包括：

1）对于有仿真需求的保护设备，根据生成的保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件，根据工程实例提取保护设备涉及的通用保护原理图模型，按保护设备名称形成实例保护原理图模型名称，建立保护设备保护原理图模型实例；

2）对保护原理图模型实例进行初始化，初始化过程中如果所仿真的保护设备的定值、参数、压板或者输入有变化则同步修改保护原理图模型实例中的定值、参数、压板和输入；

3）根据仿真指令启动保护设备仿真；

4）响应于仿真指令，根据工程实例更新保护原理图模型实例中的输入；

5）对更新了输入的保护原理图模型实例进行仿真计算；

6）如果某保护原理图模型实例仿真计算得到的结果和其他保护原理图模型实例的输入有关联，则同步修改其他保护原理图模型实例中的输入；

7）保护原理图模型实例的仿真计算结束后，若其输入有变动，则重复步骤3）-6），直至所有保护原理图模型实例的输入不再变化。

7.一种保护原理图模型复用仿真系统，其特征在于，包括：

模型构建模块，用于构建通用保护原理图模型；

模板构建模块构建通用保护原理图模型配置模板；

根据被保护一次设备构建该被保护一次设备对应的保护设备配置模板；

配置文件生成模块，用于基于通用保护原理图模型根据工程实例填充与该工程实例对应的通用保护原理图模型配置模板和保护设备配置模板配置项，生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件：

所述生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件包括：基于通用保护原理图模型，根据工程实例确定被保护一次设备，根据被保护一次设备确定对应的保护设备，根据确定的被保护一次设备和保护设备对通用保护原理图模型配置模板和保护设备配置模板的配置项进行填充，分别生成保护原理图模型配置文件和保护设备配置文件；

仿真模块，用于基于通用保护原理图模型、保护原理图模型配置文件以及保护设备配置文件进行仿真。