專利名稱：電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種電力仿真培訓系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，尤其涉及一種面向調(diào)控一體仿真的需要，實現(xiàn)電網(wǎng)變電站一體化仿真的電力仿真培訓系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，屬于電力系統(tǒng)仿真技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
電力生產(chǎn)運行是一個安全性要求高、技術(shù)密集的行業(yè)。為了確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，電力企業(yè)通過加強日常培訓、崗位考核、反事故演練等提高生產(chǎn)運行人員的技術(shù)素質(zhì)和反事故能力，以便提高對電網(wǎng)的駕馭能力，有效防范災難性大停電事故的發(fā)生。因此，電力仿真培訓系統(tǒng)作為成熟的培訓工具，成為電力行業(yè)技能培訓的重要手段，其中調(diào)度員培訓仿真系統(tǒng)和變電站運行人員培訓仿真系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛應用。當前，隨著電力系統(tǒng)自動化程度的提高，電力企業(yè)開始采用“大運行”的生產(chǎn)運行體系，“電網(wǎng)調(diào)度+變電監(jiān)控、運維”的傳統(tǒng)模式正逐步過渡為調(diào)控一體化模式，即“電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控中心” + “運維操作站”的管理模式。這種運行管理模式優(yōu)化了業(yè)務流程，提高了工作效率和電網(wǎng)事故快速處置能力。但由于運行管理模式的變化，生產(chǎn)運行人員就需要掌握更多的電網(wǎng)運行知識，以快速解決遇到的生產(chǎn)運行問題。這對電力仿真培訓系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。另一方面，原有的電網(wǎng)、變電站聯(lián)合仿真的模式在體系結(jié)構(gòu)上無法實現(xiàn)調(diào)控一體仿真功能。其中的原因在于采用分布式、交互式仿真平臺，將電網(wǎng)仿真應用和多個變電站仿真應用連接成一個仿真系統(tǒng)，模型管理、維護和使用困難；電網(wǎng)仿真采用簡化設備模型，變電站仿真采用詳細設備模型，仿真結(jié)果的真實性差；每個應用都是一個單獨的進程，隨著仿真應用數(shù)量的增加，這種體系結(jié)構(gòu)導致應用間通信量大量增加，協(xié)調(diào)運行的時間開銷大增，無法解決包含數(shù)十、上百個變電站的地區(qū)電網(wǎng)一、二次設備一體化仿真問題，不能真正實現(xiàn)調(diào)控一體的仿真功能。在公開號為CN1619568A的中國發(fā)明專利申請中，公開了一種地區(qū)電網(wǎng)三級聯(lián)合仿真培訓系統(tǒng)。該仿真培訓系統(tǒng)借助加載于計算機網(wǎng)絡操作系統(tǒng)之上的仿真運行支撐系統(tǒng)，通過DTS-TTS (電網(wǎng)仿真一變電站仿真)協(xié)議過程，合理巧妙地實現(xiàn)了電網(wǎng)仿真、變電站集中監(jiān)控仿真、變電站仿真的有機聯(lián)合。公開號為CN1881202A的中國發(fā)明專利申請中，公開了一種高壓交直流輸電培訓仿真系統(tǒng)及其仿真方法。其利用計算機和局域網(wǎng)設備，在計算機網(wǎng)絡和操作系統(tǒng)之上加載相應的電力設備運行特性功能仿真軟件及數(shù)據(jù)庫，構(gòu)成具有特定功能的仿真培訓系統(tǒng)。但是，這些早期開發(fā)的仿真培訓系統(tǒng)無法適應當前電網(wǎng)生產(chǎn)運行管理模式的變化。在調(diào)控一體仿真方面，柏愛民、徐正清和譚林在論文《電網(wǎng)調(diào)控一體化仿真培訓系統(tǒng)開發(fā)策略的研究及應用》(刊載于《青海電力》2012年01期)中介紹了調(diào)控一體仿真培訓系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，但該論文只是從生產(chǎn)模式出發(fā)，提出調(diào)控一體仿真的需求和宏觀的開發(fā)策略，并不涉及具體的技術(shù)實現(xiàn)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)(簡稱仿真培訓系統(tǒng))。該系統(tǒng)能夠滿足當前電網(wǎng)調(diào)控一體化模式的要求。本發(fā)明所解決的另一技術(shù)問題在于提供上述仿真培訓系統(tǒng)實現(xiàn)電網(wǎng)變電站一體化仿真的方法。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案:一種電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)，包括一臺仿真服務器和至少二臺學員工作站，所述仿真服務器和所述學員工作站通過網(wǎng)絡進行連接；所述仿真服務器包括電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊、實時數(shù)據(jù)庫和調(diào)控信息服務模塊，其中所述電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊和所述實時數(shù)據(jù)庫分別與所述調(diào)控信息服務模塊連接；所述學員工作站包括調(diào)度中心仿真工作站和監(jiān)控中心仿真工作站，所述調(diào)度中心仿真工作站中具有電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊，所述監(jiān)控中心仿真工作站中具有電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊，所述電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊和所述電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊分別與所述調(diào)控信息服務模塊進行連接。其中較優(yōu)地，所述仿真服務器用于接收外部操作和擾動，對操作信息進行處理，模擬電網(wǎng)和變電站一、二次設備的電氣特性，產(chǎn)生整個仿真培訓系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)，并對基礎數(shù)據(jù)進行存儲、管理和分發(fā)，為所述學員工作站提供顯示數(shù)據(jù)。其中較優(yōu)地，所述調(diào)控信息服務模塊一方面接收來自所述電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊的操作命令，按照監(jiān)控中心信息模型對操作事件進行處理，并把處理后的事件轉(zhuǎn)發(fā)到電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊；另一方面接收來自所述電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊的仿真結(jié)果，寫入所述實時數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)調(diào)度中心信息模型和監(jiān)控中心信息模型對信息進行標注。其中較優(yōu)地，所述實時數(shù)據(jù)庫中包括所述電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊和所述電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊的注冊信息，以便根據(jù)所述注冊信息對仿真結(jié)果進行標識和分流。其中較優(yōu)地，所述調(diào)控信息服務模塊根據(jù)學員工作站的注冊信息選擇信息分類模型和信息過濾模型，對接收的仿真結(jié)果進行打包處理，轉(zhuǎn)發(fā)給學員工作站。一種實現(xiàn)電網(wǎng)變電站一體化仿真的方法，基于上述的電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)實現(xiàn)，包括如下步驟:學員工作站向仿真服務器發(fā)送操作、調(diào)控命令；調(diào)控信息服務模塊接收命令信息并進行預處理，然后送到電網(wǎng)變電站仿真一體化仿真模塊；電網(wǎng)變電站仿真一體化仿真模塊處理接收到事件后進行仿真計算，更新全網(wǎng)潮流數(shù)據(jù)、產(chǎn)生變位狀態(tài)和一、二次設備信號及事件順序記錄信息，然后把信息返回給所述調(diào)控信息服務模塊；所述調(diào)控信息服務模塊存儲仿真數(shù)據(jù)，根據(jù)調(diào)度中心信息模型和監(jiān)控中心信息模型對信息進行標注，分發(fā)給電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊和電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊進行顯示。其中較優(yōu)地，在所述電網(wǎng)變電站仿真一體化仿真模塊中，首先將電網(wǎng)仿真計算和變電站設備邏輯的仿真納入一個仿真程序中；在沒有外部事件擾動的情況下，仿真程序按照固定時間定步長周期性地進行電網(wǎng)潮流的計算，并通過通信接口發(fā)送仿真計算結(jié)果；當接收到來自變電站和監(jiān)控中心的操作事件時，仿真程序按照變電站二次系統(tǒng)設備的邏輯關(guān)系，模擬操作信號沿著測控箱、操作箱、操作機構(gòu)、防誤系統(tǒng)的傳導過程，產(chǎn)生各個環(huán)節(jié)的告警信息和變位信號，然后根據(jù)開關(guān)刀閘變位后的電網(wǎng)狀態(tài)重新計算電網(wǎng)潮流并通過通信接口發(fā)送仿真計算結(jié)果；當檢測到故障事件時，仿真程序模擬變電站繼電保護裝置啟動環(huán)節(jié)、保護出口環(huán)節(jié)、跳閘出口環(huán)節(jié)的閉鎖關(guān)系和動作特性，產(chǎn)生仿真信息，再根據(jù)變位后的電網(wǎng)狀態(tài)重新計算電網(wǎng)潮流，然后通過通信接口發(fā)送仿真計算結(jié)果。其中較優(yōu)地，所述一體化仿真方法進一步包括如下步驟:(I)在仿真服務器上啟動調(diào)控信息服務模塊，加載實時數(shù)據(jù)庫；(2)在仿真服務器上啟動電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊，并與調(diào)控信息服務模塊建立網(wǎng)絡通信通道；(3)在調(diào)度中心仿真工作站上啟動電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊，在監(jiān)控中心仿真工作站上啟動電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊，分別與調(diào)控信息服務模塊建立網(wǎng)絡通信通道；(4)發(fā)送培訓開始命令，啟動仿真培訓過程；(5)電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊周期地進行潮流計算，根據(jù)擾動信息遍歷二次設備，根據(jù)潮流數(shù)據(jù)判斷二次設備是否動作，并進一步模擬二次設備的行為；(6)電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊周期地掃描網(wǎng)絡通信端口，接收處理網(wǎng)絡事件；(7)調(diào)控信息服務模塊接收仿真結(jié)果，寫入實時數(shù)據(jù)庫，并為學員工作站提供最新數(shù)據(jù)；(8)在監(jiān)控中心仿真工作站上模擬監(jiān)控中心仿真的功能，發(fā)送遙控、遙調(diào)操作命令，接收仿真結(jié)果并進行分類顯示；在調(diào)度中心仿真工作站上模擬調(diào)度中心仿真的功能，接收仿真結(jié)果，進行在線監(jiān)視和調(diào)節(jié)；(9)重復步驟(5) (8)，直到仿真培訓過程結(jié)束。其中較優(yōu)地，對于操作及故障事件，調(diào)控信息服務模塊接收操作及故障事件后，根據(jù)信息模型對事件進行預處理，然后把事件發(fā)送到電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊；電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊對事件進行處理，模擬事件對電網(wǎng)和變電站設備電氣特性的影響，重新計算全網(wǎng)潮流、進行倒閘操作分析、模擬保護及自動裝置的行為，產(chǎn)生仿真數(shù)據(jù)。本發(fā)明所提供的仿真培訓系統(tǒng)通過電網(wǎng)變電站一體化仿真計算，實現(xiàn)了全電網(wǎng)一、二次設備的詳細仿真，為調(diào)控一體生產(chǎn)運行人員建立一個仿真結(jié)果更加真實、培訓功能更加全面的訓練環(huán)境，能夠滿足“大運行”生產(chǎn)體系對生產(chǎn)運行人員提出的新要求。


圖1為電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)的部署示意圖；圖2為調(diào)控信息服務模塊的連接關(guān)系示意圖；圖3為電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊中電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)視模塊的工作界面示意圖；圖4為電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊中告警信息監(jiān)視模塊的工作界面示意圖；圖5為電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊中電網(wǎng)監(jiān)控操作模塊的工作界面示意圖；圖6為電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊中告警信息分層監(jiān)視模塊的工作界面示意圖；圖7為本仿真培訓系統(tǒng)的事件處理泳道圖；圖8為本發(fā)明所采用的電網(wǎng)變電站一體化仿真方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的統(tǒng)一建模方法進行詳細具體的說明。圖1是本發(fā)明所提供的電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)的部署示意圖。該仿真培訓系統(tǒng)包括一臺仿真服務器和至少二臺學員工作站，其中仿真服務器和學員工作站通過網(wǎng)絡進行連接。整個仿真培訓系統(tǒng)運行于計算機網(wǎng)絡操作系統(tǒng)平臺之上，通過合理處理電網(wǎng)變電站仿真與調(diào)控中心仿真模塊之間的信息流和交互事件，模擬實現(xiàn)調(diào)控一體化系統(tǒng)調(diào)控中心的功能，為電網(wǎng)調(diào)控一體生產(chǎn)運行人員提供與實際生產(chǎn)現(xiàn)場高度一致的仿真培訓環(huán)境。仿真服務器包括電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊、實時數(shù)據(jù)庫和調(diào)控信息服務模塊，其中電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊和實時數(shù)據(jù)庫分別與調(diào)控信息服務模塊連接；調(diào)控信息服務模塊連接網(wǎng)絡，進而與學員工作站實現(xiàn)連接。該仿真服務器用于接收外部操作和擾動，對操作信息進行處理，模擬電網(wǎng)和變電站一、二次設備的電氣特性，產(chǎn)生整個仿真培訓系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)，并對基礎數(shù)據(jù)進行存儲、管理和分發(fā)，為學員工作站提供顯示數(shù)據(jù)。仿真服務器在核心計算方面采用了集中式結(jié)構(gòu)，即電網(wǎng)仿真、變電站仿真的核心仿真計算全部由電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊完成。該模塊基于全電網(wǎng)一、二次設備詳細模型，模擬電網(wǎng)及變電站設備的電氣特性，對全網(wǎng)設備進行一體化仿真計算，包括:處理操作事件和故障事件、計算全網(wǎng)潮流、倒閘操作分析、保護及自動裝置仿真，產(chǎn)生全網(wǎng)的潮流數(shù)據(jù)和一、二次設備信號及SOE (事件順序記錄)信息。利用上述的集中式結(jié)構(gòu)，可以有效地減少數(shù)據(jù)交換量和時間開銷，使仿真規(guī)模伸縮性好，仿真結(jié)果更真實，培訓功能更全面。實時數(shù)據(jù)庫是一個基于共享內(nèi)存的層次化數(shù)據(jù)庫，用于存儲管理仿真結(jié)果和仿真模型數(shù)據(jù)。該實時數(shù)據(jù)庫中包括了電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊和電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊的注冊信息，能夠根據(jù)注冊信息對仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進行標識和分流。實時數(shù)據(jù)庫中存儲的仿真結(jié)果包括潮流數(shù)據(jù)、二次設備信號和SOE信息。如圖2所示，調(diào)控信息服務模塊通過網(wǎng)絡與電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊和學員工作站連接，實現(xiàn)模塊之間的信息交互。另外，該調(diào)控信息服務模塊讀寫實時數(shù)據(jù)庫并為學員工作站提供數(shù)據(jù)，存儲仿真培訓系統(tǒng)的注冊信息及仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。具體地說，該調(diào)控信息服務模塊一方面接收來自電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊的操作命令，按照監(jiān)控中心信息模型對操作事件進行處理，并把處理后的事件轉(zhuǎn)發(fā)到電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊；另一方面接收來自電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊的仿真結(jié)果，寫入實時數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)調(diào)度中心信息模型和監(jiān)控中心信息模型對信息進行標注。另外，該調(diào)控信息服務模塊還根據(jù)學員工作站的注冊信息選擇信息分類模型和信息過濾模型，對接收的仿真結(jié)果進行打包處理，轉(zhuǎn)發(fā)給學員工作站。在本仿真培訓系統(tǒng)中，學員工作站包括調(diào)度中心仿真工作站和監(jiān)控中心仿真工作站，分別運行電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊和電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊，共同實現(xiàn)調(diào)控中心的仿真功能，對調(diào)控信息進行監(jiān)視和管理，為仿真培訓提供與實際電力系統(tǒng)高度一致的培訓環(huán)境。在調(diào)度中心仿真工作站中，運行電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊以便模擬調(diào)度中心的功能。電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊中包括電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)視模塊、告警信息監(jiān)視模塊和報表生成模塊。其中電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)視模塊的工作界面如圖3所示，告警信息監(jiān)視模塊的工作界面如圖4所示。電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)視模塊與調(diào)控信息服務模塊相連，用于發(fā)送注冊信息并周期性地接收仿真數(shù)據(jù)，對仿真電網(wǎng)的遙測、遙信信息進行監(jiān)視，模擬實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度中心的監(jiān)視、管理功能。調(diào)度中心的告警信息監(jiān)視模塊按照調(diào)度信息分類模型對SOE信息進行分類顯示。在監(jiān)控中心仿真工作站中，運行電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊以便模擬監(jiān)控中心的功能。該電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊中包括電網(wǎng)監(jiān)控操作模塊和告警信息分層監(jiān)視模塊。其中電網(wǎng)監(jiān)控操作模塊的工作界面如圖5所示，告警信息分層監(jiān)視模塊的工作界面如圖6所示。電網(wǎng)監(jiān)控操作模塊與調(diào)控信息服務模塊相連，用于發(fā)送監(jiān)控注冊信息并接收仿真數(shù)據(jù)，以廠站圖、間隔圖的形式對仿真電網(wǎng)的遙測、遙信信息進行監(jiān)視。通過電網(wǎng)監(jiān)控操作模塊的工作界面，不僅能夠?qū)λ茌牭碾娋W(wǎng)進行監(jiān)視，還能夠進入具體變電站的間隔圖對設備的二次信號進行監(jiān)視。電網(wǎng)監(jiān)控操作模塊還具有控制調(diào)節(jié)的功能，能夠接收學員的遙控、遙調(diào)、負荷增減、發(fā)電機處理增減等仿真操作，集中遙控和遙調(diào)操作完全模擬電網(wǎng)監(jiān)控中心的操作流程，對仿真電網(wǎng)進行干預。告警信息分層監(jiān)視模塊按照監(jiān)控中心的信息分類模型對SOE信息進行分類處理和監(jiān)視。圖7為本發(fā)明所提供的仿真培訓系統(tǒng)的事件處理泳道圖，其描述了本仿真培訓系統(tǒng)針對不同事件的處理過程。其中，對于注冊事件，電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊和電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊啟動時向調(diào)控信息服務模塊注冊，調(diào)控信息服務模塊記錄注冊信息并根據(jù)注冊信息選擇對應的信息模型。對于操作及故障事件，調(diào)控信息服務模塊接收操作及故障事件后，根據(jù)信息模型對事件進行預處理，然后把事件發(fā)送到電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊；電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊對事件進行處理，模擬事件對電網(wǎng)和變電站設備電氣特性的影響，重新計算全網(wǎng)潮流、進行倒閘操作分析、模擬保護及自動裝置的行為，產(chǎn)生全網(wǎng)的潮流數(shù)據(jù)和一、二次設備信號及SOE信息等仿真數(shù)據(jù)。對于請求數(shù)據(jù)事件，電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊和電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊都可以單獨向調(diào)控信息服務模塊發(fā)送請求數(shù)據(jù)命令，調(diào)控信息服務模塊根據(jù)注冊信息為請求者組織數(shù)據(jù)并返回所需的數(shù)據(jù)。對于周期性的仿真計算事件，電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊產(chǎn)生周期性的仿真計算事件，驅(qū)動仿真培訓系統(tǒng)的運行。電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊周期性地重新計算全網(wǎng)潮流，產(chǎn)生全網(wǎng)的潮流數(shù)據(jù)，并根據(jù)潮流數(shù)據(jù)對電網(wǎng)拓撲、保護及自動裝置的狀態(tài)進行分析，如果有異常則進一步對事件進行處理。另夕卜，電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊產(chǎn)生仿真數(shù)據(jù)回送到調(diào)控信息服務模塊，進行存儲和打包處理，并將仿真數(shù)據(jù)發(fā)送給電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊和電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊進行顯示。在本發(fā)明所提供的仿真培訓系統(tǒng)中，電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊采用全電網(wǎng)一、二次設備詳細仿真模型，從內(nèi)部機理上模擬電網(wǎng)及變電站一、二次設備的電氣特性；學員工作站向仿真服務器發(fā)送操作、調(diào)控命令；調(diào)控信息服務模塊接收命令信息并進行預處理，然后送到電網(wǎng)變電站仿真一體化仿真模塊；電網(wǎng)變電站仿真一體化仿真模塊處理接收到事件后進行仿真計算，更新全網(wǎng)潮流數(shù)據(jù)、產(chǎn)生變位狀態(tài)和一、二次設備信號及SOE信息，然后把信息返回給調(diào)控信息服務模塊；調(diào)控信息服務模塊存儲仿真數(shù)據(jù)，并根據(jù)調(diào)度中心信息模型和監(jiān)控中心信息模型對信息進行標注，分發(fā)給學員工作站中電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊和電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊進行顯示。為了滿足調(diào)控一體仿真中對整個地區(qū)電網(wǎng)及數(shù)十個變電站詳細模擬的要求，本仿真培訓系統(tǒng)采用獨特的電網(wǎng)變電站一體化仿真方法，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)仿真與數(shù)十個變電站仿真的一體化仿真。
如圖8所示，該電網(wǎng)變電站一體化仿真方法將電網(wǎng)仿真計算和變電站設備邏輯的仿真納入一個仿真程序中。在沒有外部事件擾動的情況下，仿真程序按照固定時間定步長周期性地進行電網(wǎng)潮流的計算，并通過通信接口發(fā)送仿真計算結(jié)果；當接收到測控箱、遙控、操作箱等來自變電站和監(jiān)控中心的操作事件時，仿真程序按照變電站二次系統(tǒng)設備的邏輯關(guān)系，模擬操作信號沿著測控箱、操作箱、操作機構(gòu)、防誤系統(tǒng)的傳導過程，產(chǎn)生各個環(huán)節(jié)的告警信息和變位信號，然后根據(jù)開關(guān)刀閘變位后的電網(wǎng)狀態(tài)重新計算電網(wǎng)潮流并通過通信接口發(fā)送仿真計算結(jié)果；當檢測到故障事件時，仿真程序模擬變電站繼電保護裝置啟動環(huán)節(jié)、保護出口環(huán)節(jié)、跳閘出口環(huán)節(jié)的閉鎖關(guān)系和動作特性，產(chǎn)生告警信息、故障信號、光字變位、開關(guān)變位等仿真信息，再根據(jù)變位后的電網(wǎng)狀態(tài)重新計算電網(wǎng)潮流，然后通過通信接口發(fā)送仿真計算結(jié)果。在本電網(wǎng)變電站一體化仿真方法中，電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊內(nèi)部構(gòu)造了一個事件隊列，來自于外部的操作、故障事件，本身產(chǎn)生的時間推進事件、故障事件，全部都插入事件隊列，隊列中的事件都攜帶時標，按照時標順序排列。電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊按照
0.01秒的時間步長進行仿真計算并推進仿真時間。整個模塊采用事件驅(qū)動模式運行，具體方法是:提處事件隊列中事件的時標Te，與仿真時間Ts比較，Te ^ Ts + 0.01的事件被觸發(fā)，事件按照類型進入不同的處理流程進行處理。電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊中的測控箱、操作箱、操作機構(gòu)、防誤系統(tǒng)等設備模型是一個表達式，包括啟動條件、閉鎖條件、動作輸出等內(nèi)容，描述了設備的邏輯行為。電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊處理事件的過程就是逐項解釋設備的邏輯表達式，根據(jù)啟動條件、閉鎖條件判斷是否滿足執(zhí) 行條件，根據(jù)動作輸出內(nèi)容產(chǎn)生變位信號和二次設備信號。保護設備模型用一個表達表示，包括啟動條件、閉鎖條件、啟動輸出、定值、動作輸出等環(huán)節(jié)，電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊逐項解釋保護設備的邏輯表達式，根據(jù)啟動條件和定值判斷是否滿足啟動條件，并產(chǎn)生相應的保護啟動信息和啟動信號；根據(jù)閉鎖條件判斷是否出口條件，并產(chǎn)生相應的保護出口信息和跳閘信號；通過跳閘信號觸發(fā)開關(guān)變位，并產(chǎn)生相應的變位信號和信息。本發(fā)明所述的仿真培訓系統(tǒng)在進行電網(wǎng)仿真培訓時，執(zhí)行如下的操作步驟:(I)在仿真服務器上啟動調(diào)控信息服務模塊，加載實時數(shù)據(jù)庫；(2)在仿真服務器上啟動電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊，并與調(diào)控信息服務模塊建立網(wǎng)絡通信通道；(3)在調(diào)度中心仿真工作站上啟動電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊，在監(jiān)控中心仿真工作站上啟動電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊，分別與調(diào)控信息服務模塊建立網(wǎng)絡通信通道；(4)發(fā)送培訓開始命令，啟動仿真培訓過程；(5)電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊周期地進行潮流計算，根據(jù)擾動信息遍歷二次設備，根據(jù)潮流數(shù)據(jù)判斷二次設備是否動作，并進一步模擬二次設備的行為；(6)電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊周期地掃描網(wǎng)絡通信端口，接收處理網(wǎng)絡事件；(7)調(diào)控信息服務模塊接收仿真結(jié)果，寫入實時數(shù)據(jù)庫，并為學員工作站提供最新數(shù)據(jù)；(8)在監(jiān)控中心仿真工作站上模擬監(jiān)控中心仿真的功能，發(fā)送遙控、遙調(diào)操作命令，接收仿真結(jié)果并進行分類顯示；在調(diào)度中心仿真工作站上模擬調(diào)度中心仿真的功能，接收仿真結(jié)果，進行在線監(jiān)視和調(diào)節(jié)；(9)重復步驟(5) (8)，直到仿真培訓過程結(jié)束。本仿真培訓系統(tǒng)通過電網(wǎng)變電站一體化仿真計算，實現(xiàn)了全電網(wǎng)一、二次設備的詳細仿真，為調(diào)控一體生產(chǎn)運行人員建立一個仿真結(jié)果更加真實、培訓功能更加全面的訓練環(huán)境，能夠滿足“大運行”生產(chǎn)體系對生產(chǎn)運行人員提出的新要求。以上對本發(fā)明所提出的電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法進行了詳細的說明。對本領域的技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于包括一臺仿真服務器和至少二臺學員工作站，所述仿真服務器和所述學員工作站通過網(wǎng)絡進行連接； 所述仿真服務器包括電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊、實時數(shù)據(jù)庫和調(diào)控信息服務模塊，其中所述電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊和所述實時數(shù)據(jù)庫分別與所述調(diào)控信息服務模塊連接; 所述學員工作站包括調(diào)度中心仿真工作站和監(jiān)控中心仿真工作站，所述調(diào)度中心仿真工作站中具有電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊，所述監(jiān)控中心仿真工作站中具有電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊，所述電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊和所述電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊分別與所述調(diào)控信息服務模塊進行連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于: 所述仿真服務器用于接收外部操作和擾動，對操作信息進行處理，模擬電網(wǎng)和變電站一、二次設備的電氣特性，產(chǎn)生整個仿真培訓系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)，并對基礎數(shù)據(jù)進行存儲、管理和分發(fā)，為所述學員工作站提供顯示數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于: 所述調(diào)控信息服務模塊一方面接收來自所述電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊的操作命令，按照監(jiān)控中心信息模型對操作事件進行處理，并把處理后的事件轉(zhuǎn)發(fā)到電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊；另一方面接收來自所述電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊的仿真結(jié)果，寫入所述實時數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)調(diào)度中心信息模型和監(jiān)控中心信息模型對信息進行標注。
4.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于: 所述實時數(shù)據(jù)庫中包括所述電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊和所述電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊的注冊信息，以便根據(jù)所述 注冊信息對仿真結(jié)果進行標識和分流。
5.如權(quán)利要求3或4所述的電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于: 所述調(diào)控信息服務模塊根據(jù)學員工作站的注冊信息選擇信息分類模型和信息過濾模型，對接收的仿真結(jié)果進行打包處理，轉(zhuǎn)發(fā)給學員工作站。
6.一種實現(xiàn)電網(wǎng)變電站一體化仿真的方法，基于權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)實現(xiàn)，其特征在于: 學員工作站向仿真服務器發(fā)送操作、調(diào)控命令；調(diào)控信息服務模塊接收命令信息并進行預處理，然后送到電網(wǎng)變電站仿真一體化仿真模塊； 電網(wǎng)變電站仿真一體化仿真模塊處理接收到事件后進行仿真計算，更新全網(wǎng)潮流數(shù)據(jù)、產(chǎn)生變位狀態(tài)和一、二次設備信號及事件順序記錄信息，然后把信息返回給所述調(diào)控信息服務模塊； 所述調(diào)控信息服務模塊存儲仿真數(shù)據(jù)，根據(jù)調(diào)度中心信息模型和監(jiān)控中心信息模型對信息進行標注，分發(fā)給電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊和電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊進行顯示。
7.如權(quán)利要求6所述的實現(xiàn)電網(wǎng)變電站一體化仿真的方法，其特征在于: 在所述電網(wǎng)變電站仿真一體化仿真模塊中，首先將電網(wǎng)仿真計算和變電站設備邏輯的仿真納入一個仿真程序中；在沒有外部事件擾動的情況下，仿真程序按照固定時間定步長周期性地進行電網(wǎng)潮流的計算，并通過通信接口發(fā)送仿真計算結(jié)果；當接收到來自變電站和監(jiān)控中心的操作事件時，仿真程序按照變電站二次系統(tǒng)設備的邏輯關(guān)系，模擬操作信號沿著測控箱、操作箱、操作機構(gòu)、防誤系統(tǒng)的傳導過程，產(chǎn)生各個環(huán)節(jié)的告警信息和變位信號，然后根據(jù)開關(guān)刀閘變位后的電網(wǎng)狀態(tài)重新計算電網(wǎng)潮流并通過通信接口發(fā)送仿真計算結(jié)果；當檢測到故障事件時，仿真程序模擬變電站繼電保護裝置啟動環(huán)節(jié)、保護出口環(huán)節(jié)、跳閘出口環(huán)節(jié)的閉鎖關(guān)系和動作特性，產(chǎn)生仿真信息，再根據(jù)變位后的電網(wǎng)狀態(tài)重新計算電網(wǎng)潮流，然后通過通信接口發(fā)送仿真計算結(jié)果。
8.如權(quán) 利要求6所述的實現(xiàn)電網(wǎng)變電站一體化仿真的方法，其特征在于所述方法進一步包括如下步驟: (1)在仿真服務器上啟動調(diào)控信息服務模塊，加載實時數(shù)據(jù)庫； (2)在仿真服務器上啟動電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊，并與調(diào)控信息服務模塊建立網(wǎng)絡通信通道； (3)在調(diào)度中心仿真工作站上啟動電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊，在監(jiān)控中心仿真工作站上啟動電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊，分別與調(diào)控信息服務模塊建立網(wǎng)絡通信通道； (4)發(fā)送培訓開始命令，啟動仿真培訓過程； (5)電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊周期地進行潮流計算，根據(jù)擾動信息遍歷二次設備，根據(jù)潮流數(shù)據(jù)判斷二次設備是否動作，并進一步模擬二次設備的行為； (6)電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊周期地掃描網(wǎng)絡通信端口，接收處理網(wǎng)絡事件； (7)調(diào)控信息服務模塊接收仿真結(jié)果，寫入實時數(shù)據(jù)庫，并為學員工作站提供最新數(shù)據(jù)； (8)在監(jiān)控中心仿真工作站上模擬監(jiān)控中心仿真的功能，發(fā)送遙控、遙調(diào)操作命令，接收仿真結(jié)果并進行分類顯示；在調(diào)度中心仿真工作站上模擬調(diào)度中心仿真的功能，接收仿真結(jié)果，進行在線監(jiān)視和調(diào)節(jié)； (9)重復步驟(5) (8)，直到仿真培訓過程結(jié)束。
9.如權(quán)利要求6所述的實現(xiàn)電網(wǎng)變電站一體化仿真的方法，其特征在于: 對于操作及故障事件，調(diào)控信息服務模塊接收操作及故障事件后，根據(jù)信息模型對事件進行預處理，然后把事件發(fā)送到電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊；電網(wǎng)變電站一體化仿真模塊對事件進行處理，模擬事件對電網(wǎng)和變電站設備電氣特性的影響，重新計算全網(wǎng)潮流、進行倒閘操作分析、模擬保護及自動裝置的行為，產(chǎn)生仿真數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)變電站一體化仿真培訓系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。該仿真培訓系統(tǒng)中，學員工作站向仿真服務器發(fā)送命令；調(diào)控信息服務模塊接收命令信息，送到電網(wǎng)變電站仿真一體化仿真模塊；電網(wǎng)變電站仿真一體化仿真模塊處理進行仿真計算，更新全網(wǎng)潮流數(shù)據(jù)、產(chǎn)生變位狀態(tài)和一、二次設備信號及事件順序記錄信息，然后把信息返回給調(diào)控信息服務模塊；調(diào)控信息服務模塊存儲仿真數(shù)據(jù)，并對信息進行標注，分發(fā)給電網(wǎng)調(diào)度中心仿真模塊和電網(wǎng)監(jiān)控中心仿真模塊進行顯示。本發(fā)明為調(diào)控一體生產(chǎn)運行人員建立一個仿真結(jié)果更加真實、培訓功能更加全面的訓練環(huán)境，能夠滿足“大運行”生產(chǎn)體系對生產(chǎn)運行人員提出的新要求。
文檔編號G09B9/00GK103136976SQ20131005164
公開日2013年6月5日 申請日期2013年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月9日
發(fā)明者馬全福, 楊慧麗, 朱永偉, 楊新勇, 岳風珍, 唐平, 王波海, 徐正清, 楊選懷, 王炎軍, 王國平, 吳海宏 申請人:國家電網(wǎng)公司, 寧夏電力公司教育培訓中心, 北京科東電力控制系統(tǒng)有限責任公司