變電站二次回路仿真建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)二次回路仿真建模領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種變電 站二次回路仿真建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。一次設(shè)備是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主 體，是直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的設(shè)備，主要包括發(fā)電機(jī)、電力變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、 電力母線、電力電纜和輸電線路。二次設(shè)備是對一次設(shè)備進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)和檢測的設(shè) 備，包括控制器具、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、測量儀表、信號(hào)器具等。二次設(shè)備通過電壓互感器 和電流互感器與一次設(shè)備電氣聯(lián)系。一次設(shè)備及其連接的回路成為一次回路。二次設(shè)備按 照一定的規(guī)則連接起來實(shí)現(xiàn)某種技術(shù)要求的電氣回路成為二次回路，其包括發(fā)電廠和變電 所一次設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、測量和信號(hào)回路以及操作電源系統(tǒng)等。
[0003] 隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，變電站的一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)越來越復(fù)雜，需要 專業(yè)人員在理論探索的基礎(chǔ)上，結(jié)合電力系統(tǒng)的試驗(yàn)。二次回路仿真系統(tǒng)是針對變電站二 次回路仿真建模，對二次回路實(shí)時(shí)電氣狀態(tài)進(jìn)行仿真計(jì)算，模擬其元件動(dòng)作邏輯，從而形成 一個(gè)與實(shí)際回路一致的動(dòng)態(tài)的仿真環(huán)境，供給培訓(xùn)和研究之用。
[0004] 組成二次回路的基本單位是元件，例如各種類型的繼電器、觸點(diǎn)等。二次回路仿真 的基礎(chǔ)即二次回路元件仿真，元件模型的合理性、正確性直接決定仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確 性。現(xiàn)有技術(shù)中，元件模型中元件屬性模型建立欠合理、依賴某一特定系統(tǒng)、特定接口、特定 文件格式，都阻礙了電力系統(tǒng)中二次回路的仿真建模的發(fā)展，針對變電站二次回路仿真建 模的合理性和通用性研究，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行和研究都具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種變電站二次回路仿真建模方 法，元件數(shù)學(xué)模型庫建立合理、準(zhǔn)確，不依賴于某一特定仿真系統(tǒng)，具有合理、準(zhǔn)確、通用的 優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] 本發(fā)明所述的變電站二次回路仿真建模方法，包括以下步驟：
[0008]S1，根據(jù)二次回路元件屬性，將變電站二次回路仿真建模的模型系統(tǒng)分成圖模一 體化并指向具體一類元件的三級(jí)模型，建立元件數(shù)學(xué)模型庫，
[0009]S2,通過可視化編輯工具將模型實(shí)例化，進(jìn)而生成變電站仿真二次回路，并將所述 元件數(shù)學(xué)模型庫的庫文件設(shè)置為XML格式；
[0010] 其中，所述可視化編輯工具是基于QT框架的C語言編寫。
[0011] 優(yōu)選的是，步驟S2中通過基于QT框架的C語言進(jìn)行編寫將所述元件數(shù)學(xué)模型庫 實(shí)例化，具體步驟包括：
[0012] S21，分析總結(jié)新建元件數(shù)學(xué)模型庫實(shí)例化的方案；
[0013]S22,編輯元件數(shù)學(xué)模型外觀；
[0014]S23,根據(jù)所述元件數(shù)學(xué)模型庫派生元件數(shù)學(xué)模型屬性；
[0015]S24,將所述元件數(shù)學(xué)模型外觀與所述元件數(shù)學(xué)模型屬性定義關(guān)聯(lián)；
[0016]S25，保存元件數(shù)學(xué)模型庫，更新所述元件數(shù)學(xué)模型庫。
[0017] 優(yōu)選的是，步驟S22具體包括：
[0018]S221，編輯元件數(shù)學(xué)模型靜態(tài)外觀；
[0019]S222,編輯元件數(shù)學(xué)模型各個(gè)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)外觀。
[0020] 優(yōu)選的是，步驟S23具體包括：
[0021]S231，根據(jù)元件數(shù)學(xué)模型派生元件數(shù)學(xué)模型的基本屬性；
[0022] S232,根據(jù)需求，增加元件數(shù)學(xué)模型特殊屬性。
[0023] 優(yōu)選的是，所述三級(jí)模型包括：
[0024] 第一級(jí)模型，其是將所有元件均分解為雙端元件的最基本類型；所述第一級(jí)模型 依據(jù)二次回路元件之間的關(guān)聯(lián)分為獨(dú)立元件和關(guān)聯(lián)元件；
[0025] 第二級(jí)模型，其從所述第一級(jí)模型派生，所述第二級(jí)模型包括端子類、觸點(diǎn)類、電 阻類、二極管、繼電器類、導(dǎo)線、切換開關(guān)類七個(gè)；以及，
[0026] 第三級(jí)模型：其從所述第二級(jí)模型派生；所述第三級(jí)模型具體到最細(xì)化的一類元 件個(gè)體；
[0027] 其中，所述獨(dú)立元件是元件本身的狀態(tài)、動(dòng)作邏輯由自身決定或由外部擾動(dòng)決定， 且元件狀態(tài)不直接影響其他元件狀態(tài)，與回路中其他元件無關(guān)；所述獨(dú)立元件包括：端子 類、電阻類以及二極管類；
[0028] 所述關(guān)聯(lián)元件是元件本身的狀態(tài)或動(dòng)作邏輯受其他元件影響或者直接影響其他 元件的狀態(tài)；所述關(guān)聯(lián)元件包括觸點(diǎn)類、繼電器類以及切換開關(guān)類。
[0029] 優(yōu)選的是，所述端子類包括普通端子和實(shí)驗(yàn)端子，所述實(shí)驗(yàn)端子分解為所述普通 端子加上中間一個(gè)開斷元件，所述普通端子簡化為一個(gè)兩狀態(tài)的雙端元件。
[0030] 優(yōu)選的是，所述電阻類包括電阻和信號(hào)元件。
[0031] 優(yōu)選的是，所述繼電器類分解為一組關(guān)聯(lián)元件的父元件線圈和若干個(gè)子元件輔助 觸點(diǎn)。
[0032] 優(yōu)選的是，所述切換開關(guān)類包括切換開關(guān)、空開、多頭鍘刀、按鈕；所述切換開關(guān)類 分解為虛擬的父元件切換開關(guān)或空開和若干子元件輔助觸點(diǎn)。
[0033] 本發(fā)明至少包括以下有益效果：
[0034] 本發(fā)明根據(jù)二次回路元件屬性，將變電站二次回路仿真建模的模型系統(tǒng)分成圖模 一體化并指向具體一類元件的三級(jí)模型，建立元件數(shù)學(xué)模型庫；并通過可視化編輯工具基 于QT框架的C語言編寫將模型實(shí)例化，進(jìn)而生成變電站仿真二次回路，并將所述元件數(shù)學(xué) 模型庫的庫文件設(shè)置為XML格式；使得本發(fā)明所述的變電站二次回路仿真建模的元件數(shù) 學(xué)模型庫建立合理、準(zhǔn)確，不依賴于某一特定仿真系統(tǒng)，其他應(yīng)用軟件可直接讀寫庫文件或 通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)直接與元件數(shù)學(xué)模型編輯平臺(tái)交換數(shù)據(jù)，具有合理、準(zhǔn)確、通用的優(yōu) 點(diǎn)。
[0035] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本 發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明所述的變電站二次回路仿真方法的流程圖；
[0037]圖2為本發(fā)明所述的基于QT框架的C語言進(jìn)行編寫將元件數(shù)學(xué)模型庫實(shí)例化的 方法流程圖；
[0038]圖3為本發(fā)明所述的編輯元件靜態(tài)外觀和動(dòng)態(tài)外觀的圖符以及屬性定義的平臺(tái) 示意圖；
[0039] 圖4為本發(fā)明所述的變電站二次回路仿真方法建立的直流電源聯(lián)系仿真圖示意 圖；
[0040] 圖5為本發(fā)明所述的三級(jí)模型中瞬時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)的派生路徑。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文 字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0042] 應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術(shù)語并不配出一個(gè)或多 個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0043] 本發(fā)明實(shí)施方式提供一種變電站二次回路仿真建模方法，如圖1所示，包括以下 步驟：
[0044]S1，根據(jù)二次回路元件屬性，將變電站二次回路仿真建模的模型系統(tǒng)分成圖模一 體化并指向具體一類元件的三級(jí)模型，建立元件數(shù)學(xué)模型庫；
[0045]S2,通過可視化編輯工具將模型實(shí)例化，進(jìn)而生成變電站仿真二次回路，并將所述 元件數(shù)學(xué)模型庫的庫文件設(shè)置為XML(ExtensibleMarkupLanguage，可擴(kuò)展標(biāo)記語言）格 式；
[0046] 其中，所述可視化編輯工具是基于QT框架的C語言編寫。
[0047] 本實(shí)施方式中，QT是一個(gè)跨平臺(tái)的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架，可建立藝術(shù) 級(jí)的圖形用戶界面所需的所有功能，容易擴(kuò)展，并且允許真正地組件編程。XML能夠更精確 地聲明內(nèi)容，方便跨越多種平臺(tái)的更有意義的搜索結(jié)果；XML提供了一種描述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的 格式，簡化了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)交換和表示，使得代碼、數(shù)據(jù)和表示分離，并且是數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn) 格式，具有通用性。根據(jù)二次回路元件屬性，將變電站二次回路仿真建模的模型系統(tǒng)分成圖 模一體化并指向具體一類元件的三級(jí)模型，建立元件數(shù)學(xué)模型庫；并通過可視化編輯工具 基于QT框架的C語言編寫將模型實(shí)例化，進(jìn)而生成變電站仿真二次回路，并將所述元件數(shù) 學(xué)模型庫的庫文件設(shè)置為XML格式。使得本發(fā)明所述的變電站二次回路仿真建模的元件數(shù) 學(xué)模型庫建立合理、準(zhǔn)確，不依賴于某一特定仿真系統(tǒng)，其他應(yīng)用軟件可直接讀寫庫文件或 通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)直接與元件數(shù)學(xué)模型編輯平臺(tái)交換數(shù)據(jù)，具有合理、準(zhǔn)確、通用的優(yōu) 點(diǎn)。
[0048] 作為本發(fā)明實(shí)施方式的另一種實(shí)施方式，如圖2所示，步驟S2中通過基于QT框架 的C語言進(jìn)行編寫將所述元件數(shù)學(xué)模型庫實(shí)例化，具體步驟包括：
[0049]S21，分析總結(jié)新建元件數(shù)學(xué)模型庫實(shí)例化的方案；
[0050]S22,編輯元件數(shù)學(xué)模型外觀；
[0051]S23,根據(jù)所述元件數(shù)學(xué)模型庫派生元件數(shù)學(xué)模型屬性；
[0052]S24,將所述元件數(shù)學(xué)模型外觀與所述元件數(shù)學(xué)模型屬性定義關(guān)聯(lián)；
[0053]S25，保存元件數(shù)學(xué)模型庫，更新所述元件數(shù)學(xué)模型庫。
[0054] 本實(shí)施方式中，基于QT框架的C語言進(jìn)行編寫將所述元件數(shù)學(xué)模型庫實(shí)例化，主 要通過編輯元件數(shù)學(xué)模型外觀、派生元件數(shù)學(xué)模型屬性，并將元件數(shù)學(xué)模型外觀和元件數(shù) 學(xué)模型屬性定義關(guān)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)元件數(shù)學(xué)模型庫的實(shí)例化，具有二次回路簡化、二次回路動(dòng)作 邏輯有效的優(yōu)點(diǎn)。
[0055] 作為本實(shí)施方式的優(yōu)選方式，步驟S22具體包括：S221，編輯元件數(shù)學(xué)模型靜態(tài)外 觀；S222,編輯元件數(shù)學(xué)模型各個(gè)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)外觀。更進(jìn)一步地優(yōu)化，步驟S23具體包括： S231，根據(jù)元件數(shù)學(xué)模型派生元件數(shù)學(xué)模型的基本屬性；S232,根據(jù)需求，增加元件數(shù)學(xué)模 型特殊屬性。編輯元件數(shù)學(xué)模型靜態(tài)外觀和動(dòng)態(tài)外觀圖符以及屬性定義的平臺(tái)如圖3所 不。
[0056] 編輯元件數(shù)學(xué)模型的靜態(tài)外觀和各個(gè)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)外觀，以及派生元件數(shù)學(xué)模型的 基本屬性以及某種需求的特殊屬性，將元件數(shù)學(xué)模型的外觀和屬性均細(xì)化，有利于提高二 次回路的元件數(shù)學(xué)模型庫實(shí)例化的準(zhǔn)確性。
[0057] 作為本發(fā)明實(shí)施方式的另一種實(shí)施方式，所述三級(jí)模型包括：
[0058] 第一級(jí)模型，其是將所有元件均分解為雙端元件的最基本類型；所述第一級(jí)模型 依據(jù)二次回路元件之間的關(guān)聯(lián)分為獨(dú)立元件