CN116305714A - 电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法 - Google Patents

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CN116305714A CN202211093149.XA CN202211093149A CN116305714A CN 116305714 A CN116305714 A CN 116305714A CN 202211093149 A CN202211093149 A CN 202211093149A CN 116305714 A CN116305714 A CN 116305714A
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郝冠茗
赵亮
郭思盈
李宗昊
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Abstract

本申请提供的一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法，包括：创建基础模块，所述基础模块包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元；基于所述基础模块搭建工作环境和进行场景生成及展示，包括：所述标准接口单元接收数据，所述定制软件单元将虚拟设备和软件定制为标准组件，所述虚拟计算单元用于连接虚拟设备和物理设备，所述资源控制单元用于计算资源的监控、更新和报警，所述场景处理单元用于根据所述数据生成场景模型，所述结果单元用于展示所述场景模型以及该场景模型的运行参数。本申请利用搭建仿真环境进行仿真模拟，对变电站工况进行建模运算，可以达到较为优良的动态结果。

Description

电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法
技术领域
本申请请求保护变电站仿真技术，尤其涉及一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法。本申请还涉及一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模系统。
背景技术
变电站在电网组成中处于中间控制、电力参数转化和连接的作用，变电站的运行情况对电网供电实际效果影响巨大，因此合理的变电站部署，则可以极大的提高电网效率的降低输电成本。
然而，现有的变电站部署，都是通过标准参数进行计算得出，对于复杂环境中的情况难以进行全量考虑，因此会导致计算结果与实际情况具有较大差异，导致变电站部署的效果不达到预期。
发明内容
为了解决上述技术方案中的一个或者多个技术问题，本申请提供一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法。本申请还涉及一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模系统。
本申请提供的一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法，包括：
创建基础模块，所述基础模块包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元；
基于所述基础模块搭建工作环境和进行场景生成及展示，包括：所述标准接口单元接收数据，所述定制软件单元将虚拟设备和软件定制为标准组件，所述虚拟计算单元用于连接虚拟设备和物理设备，所述资源控制单元用于计算资源的监控、更新和报警，所述场景处理单元用于根据所述数据生成场景模型，所述结果单元用于展示所述场景模型以及该场景模型的运行参数。
可选的，所述标准接口单元包括：结合D5000仿真环境、远动装置、协议转化装置、正向隔离装置、反向隔离装置、纵向加密装置和前置服务器。
可选的，所述虚拟设备和软件包括：SCADA、工业数据库、协议仿真软和PLC。
可选的，所述虚拟设备包括：云服务器中的虚拟机。
可选的，所述场景包括：750千伏、220千伏或者110千伏变电站。
本申请还提供一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模系统，包括：
设置模块，用于创建基础模块，所述基础模块包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元；
执行模块，用于基于所述基础模块搭建工作环境和进行场景生成及展示，包括：所述标准接口单元接收数据，所述定制软件单元将虚拟设备和软件定制为标准组件，所述虚拟计算单元用于连接虚拟设备和物理设备，所述资源控制单元用于计算资源的监控、更新和报警，所述场景处理单元用于根据所述数据生成场景模型，所述结果单元用于展示所述场景模型以及该场景模型的运行参数。
可选的，所述标准接口单元包括：结合D5000仿真环境、远动装置、协议转化装置、正向隔离装置、反向隔离装置、纵向加密装置和前置服务器。
可选的，所述虚拟设备和软件包括：SCADA、工业数据库、协议仿真软和PLC。
可选的，所述虚拟设备包括：云服务器中的虚拟机。
可选的，所述场景包括：750千伏、220千伏或者110千伏变电站。
本申请相较于现有技术的优点是：
本申请提供的一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法，包括：创建基础模块，所述基础模块包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元；基于所述基础模块搭建工作环境和进行场景生成及展示，包括：所述标准接口单元接收数据，所述定制软件单元将虚拟设备和软件定制为标准组件，所述虚拟计算单元用于连接虚拟设备和物理设备，所述资源控制单元用于计算资源的监控、更新和报警，所述场景处理单元用于根据所述数据生成场景模型，所述结果单元用于展示所述场景模型以及该场景模型的运行参数。本申请利用搭建仿真环境进行仿真模拟，对变电站工况进行建模运算，可以达到较为优良的动态结果。
附图说明
图1是本申请中电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模流程示意图。
图2是本申请中单元结构示意图。
图3是本申请中电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模系统示意图。
具体实施方式
以下内容均是为了详细说明本申请要保护的技术方案所提供的具体实施过程的示例，但是本申请还可以采用不同于此的描述的其他方式实施，本领域技术人员可以在本申请构思的指引下，采用不同的技术手段实现本申请，因此本申请不受下面具体实施例的限制。
本申请提供的一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法，包括：创建基础模块，所述基础模块包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元；基于所述基础模块搭建工作环境和进行场景生成及展示，包括：所述标准接口单元接收数据，所述定制软件单元将虚拟设备和软件定制为标准组件，所述虚拟计算单元用于连接虚拟设备和物理设备，所述资源控制单元用于计算资源的监控、更新和报警，所述场景处理单元用于根据所述数据生成场景模型，所述结果单元用于展示所述场景模型以及该场景模型的运行参数。本申请利用搭建仿真环境进行仿真模拟，对变电站工况进行建模运算，可以达到较为优良的动态结果。
图1是本申请中电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模流程示意图。
请参照图1所示，S101创建基础模块，所述基础模块包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元；
所述创建基础模块就是建立用于环境仿真，模型仿真，数据输入输出，运行监测，结果展示的各种功能单元，所述基础模块的创建可采用多种技术实现，以及根据实际情况对现有的技术进行移植或者改编。
具体的，所述基础模块至少包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元，如图2所示。
在本申请中，所述标准接口单元，可以结合D5000仿真环境，远动装置、协议转化装置、正向隔离装置、反向隔离装置、纵向加密装置、前置服务器等自动化设备，以制定设备接入标准接口。
所述定制软件单元，用于针对SCADA、工业数据库、协议仿真和PLC等虚拟设备和软件，制定形成标准组件模版，形成相应模板编制报告。
所述虚拟计算单元，依托于云计算、虚拟化技术实现基于虚拟化技术实现虚拟组件与物理设备网络联通，开展虚实结合子环境建模。实现无缝接入物理设备，虚实结合组网。
所述资源控制单元，用于针对物理设备和虚拟化资源制定资源控制接口，实现资源的状态进行实时管理、更新、在线设备识别、运行态异常告警。同时实施资源管控子环境建模，并在环境中建立映射关系实现组件资源的统一管理。
所述场景处理单元，用于根据电压等级，针对750千伏、220千伏和110千伏变电站，开展3个智能变电站典型场景。同时开展3个电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景调试工作，结合调试内容。
所述结果单元，用于实施可视化组网子环境建模，构建动态场景，场景管理、场景配置管理等。开展实施电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景动态展示，实现工控安全仿真环境基础模块与智能变电站典型场景动态联动，全面、生动展示智能变电站遭受攻击时状态变换。
请参照图1所示，S102基于所述基础模块搭建工作环境和进行场景生成及展示，包括：所述标准接口单元接收数据，所述定制软件单元将虚拟设备和软件定制为标准组件，所述虚拟计算单元用于连接虚拟设备和物理设备，所述资源控制单元用于计算资源的监控、更新和报警，所述场景处理单元用于根据所述数据生成场景模型，所述结果单元用于展示所述场景模型以及该场景模型的运行参数。
所述标准化接口用于接收数据，该数据可谓实际测量获得的数据，也可以是根据工程模拟获取的模拟的数据，所述数据需要按照所述标准化接口所规定格式和方式进行导入。
所述数据的导入之前，已经完成所述变电站模型模拟环境的创建，此时根据所述数据对所述变电站进行建模。所述变电站可以是不同规格的变电站，可以依据实际情况进行选择。在本申请中，所述变电站的规格包括：750千伏、220千伏、110千伏变电站。
在完成所述变电站模型环境创建和所述变电站模型建模后，及建立了所述电力工控安全仿真环境智能变电站场景的模拟。于此同时，所述资源管理单元将对所述模拟的全过程进行监控。在本申请中，所述数据的输入是动态实时的，因此所述资源管理单元将实时的实现资源的状态进行实时管理、更新、在线设备识别、运行态异常告警等。
完成所述模拟后，所述结构单元将实时获取所述模拟的结构，并进行展示，以实现动态展示。
在本申请中，所述数据实时变化，该变化可以是在长时间维度的情况下缓慢变化，也可以是在短时间维度下急速变化，所述变化是可人工调节的，既快进和慢速操作。基于此，所述模拟可以将长时间维度变化结果短时间内进行展示，也可以将短时间内数据的急速变化进行放慢展示，以显示更多变化细节。
最后，所述展示将各个模块的运行结果形成报告的形式进行输出，基于标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元、结果单元对应的输出：标准接口实施报告、模板编制报告、虚实结合子环境建模报告、资源管控接口制定报告和资源管控子环境建模报告、电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模报告、调试报告、智能变电站典型场景动态展示报告和可视化组网子环境建模报告。
本申请还提供一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模系统，包括设置模块301和执行模块302。
图3是本申请中电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模系统示意图。
请参照图3所示，设置模块301，用于创建基础模块，所述基础模块包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元；
所述创建基础模块就是建立用于环境仿真，模型仿真，数据输入输出，运行监测，结果展示的各种功能单元，所述基础模块的创建可采用多种技术实现，以及根据实际情况对现有的技术进行移植或者改编。
具体的，所述基础模块至少包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元。
在本申请中，所述标准接口单元，可以结合D5000仿真环境，远动装置、协议转化装置、正向隔离装置、反向隔离装置、纵向加密装置、前置服务器等自动化设备，以制定设备接入标准接口。
所述定制软件单元，用于针对SCADA、工业数据库、协议仿真和PLC等虚拟设备和软件，制定形成标准组件模版，形成相应模板编制报告。
所述虚拟计算单元，依托于云计算、虚拟化技术实现基于虚拟化技术实现虚拟组件与物理设备网络联通，开展虚实结合子环境建模。实现无缝接入物理设备，虚实结合组网。
所述资源控制单元，用于针对物理设备和虚拟化资源制定资源控制接口，实现资源的状态进行实时管理、更新、在线设备识别、运行态异常告警。同时实施资源管控子环境建模，并在环境中建立映射关系实现组件资源的统一管理。
所述场景处理单元，用于根据电压等级，针对750千伏、220千伏和110千伏变电站，开展3个智能变电站典型场景。同时开展3个电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景调试工作，结合调试内容。
所述结果单元，用于实施可视化组网子环境建模，构建动态场景，场景管理、场景配置管理等。开展实施电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景动态展示，实现工控安全仿真环境基础模块与智能变电站典型场景动态联动，全面、生动展示智能变电站遭受攻击时状态变换。
请参照图3所示，执行模块302，用于基于所述基础模块搭建工作环境和进行场景生成及展示，包括：所述标准接口单元接收数据，所述定制软件单元将虚拟设备和软件定制为标准组件，所述虚拟计算单元用于连接虚拟设备和物理设备，所述资源控制单元用于计算资源的监控、更新和报警，所述场景处理单元用于根据所述数据生成场景模型，所述结果单元用于展示所述场景模型以及该场景模型的运行参数。
所述标准化接口用于接收数据，该数据可谓实际测量获得的数据，也可以是根据工程模拟获取的模拟的数据，所述数据需要按照所述标准化接口所规定格式和方式进行导入。
所述数据的导入之前，已经完成所述变电站模型模拟环境的创建，此时根据所述数据对所述变电站进行建模。所述变电站可以是不同规格的变电站，可以依据实际情况进行选择。在本申请中，所述变电站的规格包括：750千伏、220千伏、110千伏变电站。
在完成所述变电站模型环境创建和所述变电站模型建模后，及建立了所述电力工控安全仿真环境智能变电站场景的模拟。于此同时，所述资源管理单元将对所述模拟的全过程进行监控。在本申请中，所述数据的输入是动态实时的，因此所述资源管理单元将实时的实现资源的状态进行实时管理、更新、在线设备识别、运行态异常告警等。
完成所述模拟后，所述结构单元将实时获取所述模拟的结构，并进行展示，以实现动态展示。
在本申请中，所述数据实时变化，该变化可以是在长时间维度的情况下缓慢变化，也可以是在短时间维度下急速变化，所述变化是可人工调节的，既快进和慢速操作。基于此，所述模拟可以将长时间维度变化结果短时间内进行展示，也可以将短时间内数据的急速变化进行放慢展示，以显示更多变化细节。
最后，所述展示将各个模块的运行结果形成报告的形式进行输出，基于标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元、结果单元对应的输出：标准接口实施报告、模板编制报告、虚实结合子环境建模报告、资源管控接口制定报告和资源管控子环境建模报告、电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模报告、调试报告、智能变电站典型场景动态展示报告和可视化组网子环境建模报告。

Claims (10)

1.一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法，其特征在于，包括：
创建基础模块，所述基础模块包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元；
基于所述基础模块搭建工作环境和进行场景生成及展示，包括：所述标准接口单元接收数据，所述定制软件单元将虚拟设备和软件定制为标准组件，所述虚拟计算单元用于连接虚拟设备和物理设备，所述资源控制单元用于计算资源的监控、更新和报警，所述场景处理单元用于根据所述数据生成场景模型，所述结果单元用于展示所述场景模型以及该场景模型的运行参数。
2.根据权利要求1所述电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法，其特征在于，所述标准接口单元包括：结合D5000仿真环境、远动装置、协议转化装置、正向隔离装置、反向隔离装置、纵向加密装置和前置服务器。
3.根据权利要求1所述电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法，其特征在于，所述虚拟设备和软件包括：SCADA、工业数据库、协议仿真软和PLC。
4.根据权利要求1所述电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法，其特征在于，所述虚拟设备包括：云服务器中的虚拟机。
5.根据权利要求1所述电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法，其特征在于，所述场景包括：750千伏、220千伏或者110千伏变电站。
6.一种电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模系统，其特征在于，包括：
设置模块，用于创建基础模块，所述基础模块包括标准接口单元、定制软件单元、虚拟计算单元、资源控制单元、场景处理单元和结果单元；
执行模块，用于基于所述基础模块搭建工作环境和进行场景生成及展示，包括：所述标准接口单元接收数据，所述定制软件单元将虚拟设备和软件定制为标准组件，所述虚拟计算单元用于连接虚拟设备和物理设备，所述资源控制单元用于计算资源的监控、更新和报警，所述场景处理单元用于根据所述数据生成场景模型，所述结果单元用于展示所述场景模型以及该场景模型的运行参数。
7.根据权利要求6所述电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模系统，其特征在于，所述标准接口单元包括：结合D5000仿真环境、远动装置、协议转化装置、正向隔离装置、反向隔离装置、纵向加密装置和前置服务器。
8.根据权利要求6所述电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模系统，其特征在于，所述虚拟设备和软件包括：SCADA、工业数据库、协议仿真软和PLC。
9.根据权利要求6所述电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模系统，其特征在于，所述虚拟设备包括：云服务器中的虚拟机。
10.根据权利要求6所述电力工控安全仿真环境智能变电站典型场景建模方法，其特征在于，所述场景包括：750千伏、220千伏或者110千伏变电站。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116979523A (zh) * 2023-08-14 2023-10-31 广东工业大学 一种基于场景的变电站二次系统仿真方法、计算机设备

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CN116979523A (zh) * 2023-08-14 2023-10-31 广东工业大学 一种基于场景的变电站二次系统仿真方法、计算机设备
CN116979523B (zh) * 2023-08-14 2024-07-23 广东工业大学 一种基于场景的变电站二次系统仿真方法、计算机设备

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