发明内容
本发明的目的在于提供一种电力调度数据网故障模拟仿真方法及系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种电力调度数据网故障模拟仿真方法,包括以下步骤:
数据获取,调取并读取电力调度数据网的潮流数据文件,对潮流数据文件中的相关数据进行去噪处理并得到目标数据,根据目标数据对电力调度数据网的系统基础结构进行获取;
模拟环境,识别电力调度数据网的各故障节点并获取所述故障节点的节点信息,基于故障节点的节点信息,识别节点特征元件,根据故障节点的节点信息以及节点特征元件对故障模拟环境进行预确定;
任务建立,操作者建立对电力调度数据网故障模拟仿真方案,并根据方案选择模拟任务环境并建立模拟任务;
模型生成,接收并识别系统主控单元所发送的模拟控制指令,确定故障模拟模型中各个故障节点的节点信息及节点特征元件信息,建立模拟任务所对应的故障模拟模型;
故障模拟,获取故障模拟模型的仿真模拟参数,处理仿真模拟参数,并根据故障类型在故障模拟模型中生成模拟故障;
结果输出,对故障模拟单元的仿真效果数据进行获取并利用编译器进行编译、连接得到仿真结果,并对仿真模拟图像进行输出;
其中,在对仿真模拟图像进行输出时,包括以下步骤:
初始化仿真模拟图像的输出队列,并在满足输出执行条件时,排布至输出队列尾部;
初始化仿真模拟图像输出的策略网络;
将输出队列的头部队列坐标作为调度队列;
根据当前仿真结果的需求图像,基于策略网络对输出队列中的仿真模拟图像进行选择,确定目标输出图像;
根据目标输出图像,确定输出队列的动作梯度;
根据动作梯度,对策略网络进行梯度更新,确定输出初始模拟图像。
进一步的,一种电力调度数据网故障模拟仿真系统,应用在上述的电力调度数据网故障模拟仿真方法中,包括:
任务建立单元,用于:
对故障模拟仿真请求进行响应,响应前对电力调度数据网的各个系统基础结构以及故障节点进行信息数据的获取,同时对模拟环境进行确定,生成并提交模拟任务;
系统主控单元,用于:
基于任务建立单元所建立的模拟任务,通过主机通信单元对模型生成单元和故障模拟单元进行模拟控制指令的发送,并控制模拟工作进程;
主机通信单元,用于:
实现任务建立单元、系统主控单元、模型生成单元、故障模拟单元和结果输出单元之间的通信连接;
模型生成单元,用于:
基于系统主控单元所发送的模拟控制指令进行识别并生成故障模拟模型;
故障模拟单元,用于:
基于模型生成单元所生成的故障模拟模型,根据故障类型生成模拟故障;
结果输出单元,用于:
基于故障模拟单元的模拟情况,对当前模拟任务的模拟结果进行输出;
控制中心,用于:
对任务建立单元、系统主控单元、主机通信模块、模型生成单元、故障模拟单元和结果输出单元进行储存、运行和实施,包括不少于一个登录端及不少于一个模拟控制终端,当模拟控制终端工作时,运行任务建立单元、系统主控单元、主机通信模块、模型生成单元、故障模拟单元和结果输出单元并实现电力调度数据网故障模拟仿真系统。
进一步的,所述任务建立单元包括:
文件调取模块,用于:
调取并读取电力调度数据网的潮流数据文件,对潮流数据文件中的相关数据进行去噪处理,得到目标数据,并根据目标数据对电力调度数据网的系统基础结构进行获取;
模拟环境确定模块,用于:
基于文件调取模块获取的电力调度数据网的系统基础结构,识别电力调度数据网的各故障节点并获取所述故障节点的节点信息,基于故障节点的节点信息,识别节点特征元件,所述节点特征元件包括线路、三绕组变压器、电厂和直流系统;
模拟任务建立模块,用于:
对电力调度数据网故障模拟仿真方案进行模拟任务的建立,建立模拟任务时,基于故障节点的节点信息和节点特征元件进行模拟任务环境选择;
任务提交模块,用于:
基于模拟任务建立模块所建立的模拟任务,对模拟任务进行提交。
进一步的,所述对模拟任务进行提交,包括如下步骤:
步骤1:基于电力调度数据网故障模拟仿真方案,构建仿真任务模型:
其中,D表示仿真任务模型;
表示电力调度数据网第i个节点的节点权重;/>
表示电力调度数据网第i个节点的节点特征;/>
表示电力调度数据网第i个节点的第j个节点特征元件的常规状态特征;/>
表示电力调度数据网第i个节点的执行系数;/>
表示电力调度数据网第i个节点状态特征;/>
表示电力调度数据网第i个节点的第j个节点特征元件的故障状态特征;/>
表示电力调度数据网第i个节点的第j个节点特征元件的故障元件系数;/>
表示电力调度数据网故障模拟仿真方案中电力节点的总数量;/>
表示电力调度数据网故障模拟仿真方案中任意电力节点的节点特征元件总数量;
步骤2:基于建立的模拟任务,确定提交的模拟任务的任务特征:
其中,
表示电力调度数据网第i个节点的任务特征;/>
表示电力调度数据网第i个节点的预期模拟状态特征;/>
表示电力调度数据网第i个节点的第j个节点特征元件的预期模拟运行状态特征;
步骤3:判断所述任务特征是否归属于所述任务模型:
其中,K表示模拟任务的归属系数;当K≥1的时候,表示任务特征归属于任务模型,可以进行任务提交。
进一步的,所述系统主控单元包括:
任务识别模块,用于:
基于任务建立单元操作者提交的模拟任务,接收模拟任务中输入的故障状态,根据所述故障状态向单元控制模块发送设定故障状态的指令,所述指令包括所述故障状态和所述故障模拟单元的标识符;
单元控制模块,用于:
基于任务识别模块所识别的故障状态的指令,控制主机通信单元对模型生成单元及故障模拟单元发送控制指令,并对模型生成单元及故障模拟单元的模拟工作进行控制。
进一步的,所述模型生成单元包括:
指令接收模块,用于:
对系统主控单元所发送的模拟控制指令进行接收和识别;
模型生成模块,用于:
基于指令接收模块对模拟控制指令的识别结果,建立模拟任务所对应的故障模拟模型,所述故障模拟模型中包括:真空高压断路器、多抽头限流电抗器及多抽头短路电抗器;
在生成故障模拟模型时,对故障模拟模型中各个故障节点的节点信息及节点特征元件信息进行确定。
进一步的,所述故障模拟单元包括:
数据获取模块,用于:
获取故障模拟模型的仿真模拟参数;
故障生成模块,用于:
对仿真模拟参数进行数据处理,并根据故障类型在故障模拟模型中对模拟故障进行生成。
进一步的,所述结果输出单元包括:
结果生成模块,用于:
对故障模拟单元的仿真效果数据进行获取并利用编译器进行编译、连接得到仿真结果;
图像输出模块,用于:
基于仿真结果生成仿真模拟图像,并对仿真模拟图像进行输出,其中所述仿真模拟图像为曲线图与折线图中的一种或两种。
进一步的,所述根据目标输出图像,确定输出队列的动作梯度,通过下式实现:
其中,T表示输出队列的动作梯度;
表示策略网络中初始输出仿真模拟图像/>
至需要调度的输出队列中第1个仿真模拟图像的输出梯度策略网络;/>
表示初始输出队列/>
在权重参数为/>
时的优先函数;/>
表示输出队列的调整梯度S在策略网络参数/>
下的梯度调整函数;/>
表示策略网络中初始输出仿真模拟图像/>
在策略网络C中的调整动作数;
所述根据动作梯度,对策略网络进行梯度更新,确定输出初始模拟图像,通过下式实现:
其中,
表示动作梯度的更新梯度;/>
表示在策略网络C中对动作梯度更新求导后得到的局部更新的更新梯度。
进一步的,所述模拟控制终端包括至少一个处理器、计算机程序模块以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器,存储器内设有计算机可读存储介质;
所述计算机程序模块中存储有指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行上述的电力调度数据网故障模拟仿真系统;
所述存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令,使得所述模拟控制终端执行上述的电力调度数据网故障模拟仿真系统;
所述计算机可读存储介质用于存储指令,当所述存储指令被执行时,使上述的电力调度数据网故障模拟仿真系统被实现。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.现有技术下,在对电网系统的故障进行仿真模拟时,不同的电网系统往往结构不同,因此在电网系统内会发生故障的点也不相同,在对电网系统结构更新后或者在对不同的电网系统进行故障模拟前,往往需要对模拟系统进行调配,操作复杂麻烦,而本发明的文件调取模块调取并读取电力调度数据网的潮流数据文件,模拟环境确定模块识别电力调度数据网的各故障节点和节点特征元件,通过文件调取模块和模拟环境确定模块,可以对电网系统进行整体的识别扫描和环境模拟,文件调取模块对电力调度数据网的系统基础结构进行获取,从而可以利用模拟环境确定模块对电网系统的故障节点及节点特征的等相关信息进行获取,继而可以生成与电网系统相适配的故障模拟环境,针对不同的电网系统可以做到自适应性的识别系统结构,从而在进行故障模拟前可以将系统内部的可能故障点进行统一的识别,便于在进行故障模拟时进行选择和任务建立,适用于各种不同的电网系统,无需人工进行调配,便利性强,提高模拟仿真的效率和真实性。
2.现有技术下,在对电网系统进行故障模拟时,往往需要人工进行故障的模拟仿真输入,难以适配多种不同的故障类型,从而使得故障模拟的效果跟不上电网系统维护的进程,而本发明的模型生成模块建立模拟任务所对应的故障模拟模型,故障生成模块根据故障类型在故障模拟模型中对模拟故障进行生成,在进行故障模拟仿真时,通过模型生成模块对故障模拟模型进行生成,根据电网系统的故障节点及节点特征通过故障生成模块按照模拟任务进行故障模拟仿真,从而可以模拟出多种和现实故障一样的故障,同时通过结果输出单元对故障模拟仿真的效果进行总结,通过图像对仿真的结果进行展示,能有效提高仿真故障集的准确度及合理性,从而保证电网安全稳定地运行。
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做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。
请参阅图1,本发明提供以下技术方案:
一种电力调度数据网故障模拟仿真方法,包括以下步骤:
数据获取,调取并读取电力调度数据网的潮流数据文件,对潮流数据文件中的相关数据进行去噪处理并得到目标数据,根据目标数据对电力调度数据网的系统基础结构进行获取;
模拟环境,识别电力调度数据网的各故障节点并获取所述故障节点的节点信息,基于故障节点的节点信息,识别节点特征元件,根据故障节点的节点信息以及节点特征元件对故障模拟环境进行预确定;
任务建立,操作者建立对电力调度数据网故障模拟仿真方案,并根据方案选择模拟任务环境并建立模拟任务;
模型生成,接收并识别系统主控单元所发送的模拟控制指令,确定故障模拟模型中各个故障节点的节点信息及节点特征元件信息,建立模拟任务所对应的故障模拟模型;
故障模拟,获取故障模拟模型的仿真模拟参数,处理仿真模拟参数,并根据故障类型在故障模拟模型中生成模拟故障;
结果输出,对故障模拟单元的仿真效果数据进行获取并利用编译器进行编译、连接得到仿真结果,并对仿真模拟图像进行输出;
其中,在对仿真模拟图像进行输出时,包括以下步骤:
初始化仿真模拟图像的输出队列,并在满足输出执行条件时,排布至输出队列尾部;
初始化仿真模拟图像输出的策略网络;
将输出队列的头部队列坐标作为调度队列;
根据当前仿真结果的需求图像,基于策略网络对输出队列中的仿真模拟图像进行选择,确定目标输出图像;
根据目标输出图像,确定输出队列的动作梯度;
根据动作梯度,对策略网络进行梯度更新,确定输出初始模拟图像。
请参阅图2,本发明提供以下技术方案:
一种电力调度数据网故障模拟仿真系统,应用在上述的电力调度数据网故障模拟仿真方法中,包括:
任务建立单元,用于:
对故障模拟仿真请求进行响应,响应前对电力调度数据网的各个系统基础结构以及故障节点进行信息数据的获取,同时对模拟环境进行确定,生成并提交模拟任务;
系统主控单元,用于:
基于任务建立单元所建立的模拟任务,通过主机通信单元对模型生成单元和故障模拟单元进行模拟控制指令的发送,并控制模拟工作进程;
主机通信单元,用于:
实现任务建立单元、系统主控单元、模型生成单元、故障模拟单元和结果输出单元之间的通信连接;
模型生成单元,用于:
基于系统主控单元所发送的模拟控制指令进行识别并生成故障模拟模型;
故障模拟单元,用于:
基于模型生成单元所生成的故障模拟模型,根据故障类型生成模拟故障;
结果输出单元,用于:
基于故障模拟单元的模拟情况,对当前模拟任务的模拟结果进行输出;
控制中心,用于:
对任务建立单元、系统主控单元、主机通信模块、模型生成单元、故障模拟单元和结果输出单元进行储存、运行和实施,包括不少于一个登录端及不少于一个模拟控制终端,当模拟控制终端工作时,运行任务建立单元、系统主控单元、主机通信模块、模型生成单元、故障模拟单元和结果输出单元并实现电力调度数据网故障模拟仿真系统。
具体的,在进行电力调度数据网故障模拟仿真时,首先通过任务建立单元调取并读取电力调度数据网的潮流数据文件并得到目标数据,根据目标数据对电力调度数据网的系统基础结构进行获取,根据故障节点的节点信息以及节点特征元件对故障模拟环境进行预确定,随后,操作者建立对电力调度数据网故障模拟仿真方案,并根据方案选择模拟任务环境并建立模拟任务,通过模型生成单元接收并识别系统主控单元所发送的模拟控制指令,确定故障模拟模型中各个故障节点的节点信息及节点特征元件信息,建立模拟任务所对应的故障模拟模型,通过故障模拟单元获取故障模拟模型的仿真模拟参数,处理仿真模拟参数,并根据故障类型在故障模拟模型中生成模拟故障,通过结果输出单元对故障模拟单元的仿真效果数据进行获取并利用编译器进行编译、连接得到仿真结果,并对仿真模拟图像进行输出。
为了解决在对电网系统的故障进行仿真模拟时,不同的电网系统往往结构不同,因此在电网系统内会发生故障的点也不相同,在对电网系统结构更新后或者在对不同的电网系统进行故障模拟前,往往需要对模拟系统进行调配,操作复杂麻烦的技术问题,本发明提供以下技术方案:
任务建立单元包括:
文件调取模块,用于:
调取并读取电力调度数据网的潮流数据文件,对潮流数据文件中的相关数据进行去噪处理,得到目标数据,并根据目标数据对电力调度数据网的系统基础结构进行获取;
模拟环境确定模块,用于:
基于文件调取模块获取的电力调度数据网的系统基础结构,识别电力调度数据网的各故障节点并获取所述故障节点的节点信息,基于故障节点的节点信息,识别节点特征元件,所述节点特征元件包括线路、三绕组变压器、电厂和直流系统;
模拟任务建立模块,用于:
对电力调度数据网故障模拟仿真方案进行模拟任务的建立,建立模拟任务时,基于故障节点的节点信息和节点特征元件进行模拟任务环境选择;
任务提交模块,用于:
基于模拟任务建立模块所建立的模拟任务,对模拟任务进行提交。
具体的,通过文件调取模块和模拟环境确定模块,可以对电网系统进行整体的识别扫描和环境模拟,文件调取模块对电力调度数据网的系统基础结构进行获取,从而可以利用模拟环境确定模块对电网系统的故障节点及节点特征的等相关信息进行获取,继而可以生成与电网系统相适配的故障模拟环境,针对不同的电网系统可以做到自适应性的识别系统结构,从而在进行故障模拟前可以将系统内部的可能故障点进行统一的识别,便于在进行故障模拟时进行选择和任务建立,适用于各种不同的电网系统,无需人工进行调配,便利性强,提高模拟仿真的效率和真实性。
进一步的,所述对模拟任务进行提交,包括如下步骤:
步骤1:基于电力调度数据网故障模拟仿真方案,构建仿真任务模型:
其中,D表示仿真任务模型;
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表示电力调度数据网第i个节点的节点特征;/>
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示电力调度数据网故障模拟仿真方案中任意电力节点的节点特征元件总数量;
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步骤3:判断所述任务特征是否归属于所述任务模型:
其中,K表示模拟任务的归属系数;当K≥1的时候,表示任务特征归属于任务模型,可以进行任务提交。
上述技术方案的原理在于:
本发明在对模拟任务进行提交的时候,为了保证提交的模拟任务是符合电力调度数据网故障模拟仿真方案,实现预期的模拟要求,通过模型归属配置的方式进行了归属性判定。
在这个过程中,步骤1构建的是仿真任务模拟,仿真任务模型用于实现对故障模拟任务的整体搭建,仿真任务模型囊括了所有的故障模拟任务,因此,在仿真任务模型的构建上,
确定了每个节点在常规状态下的特征模型,包括每个节点在常规状态下的节点特征元件的特征模型,常规状态特征,用于体现节点在常规,无故障的时候所处的状态,通过无故障的时候节点的常规运行参数搭建,节点状态特征也是节点没有常态化运行状态的特征。/>
用于确定每个节点的常规元件在常规运行状态下的运行系数;/>
表示节点在无论是故障还是正常状态下运行的状态特征;
表示用节点所有状态特征下减去节点元件的故障运行状态特征,就是节点在非正常运行状态下的所有特征。进而通过节点常状态和节点元件常规状态的总仿真模拟状态减去故障的时候存在的故障状态下的所有模型。
在步骤2中通过搭建每一个单个模拟任务的特征,
节点的预期模拟状态减去节点的状态特征;节点元件的语气状态减去见的故障状态,确定在进行模拟的时候,节点模拟任务体现的任务参数特征。
进而在步骤3中,通过马氏距离散发,基于距离的方式,计算归属系数,当任务模型的归属系数大于1的时候,表示归属于任务模型,因此可以进行提交。
系统主控单元包括:
任务识别模块,用于:
基于任务建立单元操作者提交的模拟任务,接收模拟任务中输入的故障状态,根据所述故障状态向单元控制模块发送设定故障状态的指令,所述指令包括所述故障状态和所述故障模拟单元的标识符;
单元控制模块,用于:
基于任务识别模块所识别的故障状态的指令,控制主机通信单元对模型生成单元及故障模拟单元发送控制指令,并对模型生成单元及故障模拟单元的模拟工作进行控制。
具体的,在完成模拟任务创建后,任务识别模块根据操作者所创建的模拟任务对任务内容进行识别,同时根据任务内容进行故障状态的指令创建,此时单元控制模块对故障状态的指令进行识别,并根据指令的内容对系统的各个其他单元进行指令统筹,带动其他单元相互协作,从而对模拟任务中的故障模拟仿真工作进行实现。
为了解决在对电网系统进行故障模拟时,往往需要人工进行故障的模拟仿真输入,难以适配多种不同的故障类型,从而使得故障模拟的效果跟不上电网系统维护的进程的技术问题,本发明提供以下技术方案:
模型生成单元包括:
指令接收模块,用于:
对系统主控单元所发送的模拟控制指令进行接收和识别;
模型生成模块,用于:
基于指令接收模块对模拟控制指令的识别结果,建立模拟任务所对应的故障模拟模型,所述故障模拟模型中包括:真空高压断路器、多抽头限流电抗器及多抽头短路电抗器;
在生成故障模拟模型时,对故障模拟模型中各个故障节点的节点信息及节点特征元件信息进行确定。
故障模拟单元包括:
数据获取模块,用于:
获取故障模拟模型的仿真模拟参数;
故障生成模块,用于:
对仿真模拟参数进行数据处理,并根据故障类型在故障模拟模型中对模拟故障进行生成。
结果输出单元包括:
结果生成模块,用于:
对故障模拟单元的仿真效果数据进行获取并利用编译器进行编译、连接得到仿真结果;
图像输出模块,用于:
基于仿真结果生成仿真模拟图像,并对仿真模拟图像进行输出,其中所述仿真模拟图像为曲线图与折线图中的一种或两种。
进一步的,所述对仿真模拟图像进行输出,还包括如下步骤:
步骤1:初始化仿真模拟图像的输出队列,并在满足输出执行条件时,排布至输出队列尾部;
步骤2:初始化仿真模拟图像输出的策略网络;
步骤3:将输出队列的头部队列坐标作为调度队列;
步骤4:根据当前仿真结果的需求图像,基于策略网络对输出队列中的仿真模拟图像进行选择,确定目标输出图像;
步骤5:根据目标输出图像,确定输出队列的动作梯度:
其中,T表示输出队列的动作梯度;
表示策略网络中初始输出仿真模拟图像/>
至需要调度的输出队列中第1个仿真模拟图像的输出梯度策略网络;/>
表示初始输出队列/>
在权重参数为/>
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表示输出队列的调整梯度S在策略网络参数/>
下的梯度调整函数;/>
表示策略网络中初始输出仿真模拟图像/>
在策略网络C中的调整动作数;
步骤6:根据动作梯度,通过下式对策略网络进行梯度更新,确定输出初始模拟图像:
其中,
表示动作梯度的更新梯度;/>
表示在策略网络C中对动作梯度更新求导后得到的局部更新的更新梯度。
上述技术方案的原理在于:
本发明在进行仿真模拟图像输出的时候,因为任务的模拟图像的输出都是根据实际的输出需求,生成完整的仿真模拟视频。所以对于不同的仿真模拟图像需要按照一定的排序进行输出,在这个过程中,本发明涉及的策略网络,对于输出队列进行排序,输出队列的第一个输出图像,也就是队列的第一个位置,是一直进行变动,通过动作梯度进行的优先度进行输出,本发明在确定图像需求的模拟仿真图像的时候,通过动作梯度的变换,实现输出动作。动作梯度的变换基于步骤5,
是基于策略网络,需要进行队列替换,也就是梯度改变的需求函数,将/>
的位置换到/>
进行输出,在这个过程中,为了保证动作梯度的变换是按照预设的替换规则,通过/>
通过优先函数减去梯度调整函数,确定了进行梯度调整的具体步骤。/>
确定了进行梯度调整过程中的调整动作数,即,需要进行排序调整的次数。也是进行梯度调整的常数,也是为了保证在进行梯度调整的时候调整结果没有实现的验证参数,进而通过步骤6,基于求导的方式,对动作梯度进行更新,确定输出的初始模拟图像。
具体的,在进行故障模拟仿真时,通过模型生成模块对故障模拟模型进行生成,根据电网系统的故障节点及节点特征通过故障生成模块按照模拟任务进行故障模拟仿真,从而可以模拟出多种和现实故障一样的故障,同时通过结果输出单元对故障模拟仿真的效果进行总结,通过图像对仿真的结果进行展示,能有效提高仿真故障集的准确度及合理性,从而保证电网安全稳定地运行。
模拟控制终端包括至少一个处理器、计算机程序模块以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器,存储器内设有计算机可读存储介质;
计算机程序模块中存储有指令,当指令在计算机上运行时,使得计算机执行电力调度数据网故障模拟仿真系统;存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令,使得所述模拟控制终端执行电力调度数据网故障模拟仿真系统;计算机可读存储介质用于存储指令,当所述指令被执行时,使电力调度数据网故障模拟仿真系统被实现。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。