一种操作继电器装置的仿真方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于解决现有技术的问题，一种操作继电器装置的仿真方法及系统，可以对操作继电器装置内部元件设置故障。仿真方法包括对操作继电器装置内部各插件进行三维建模，对插件模型中元件模型的状态进行数学建模，数学模型根据元件模型的状态计算各插件的工作状况，并将相应的信号显示。仿真系统，包括：包括插件模型，插件模型由元件模型组合而成，件模型包括对应的故障状态模型和正常状态模型；数学模型，数学模型根据元件模型的状态计算各插件的工作状况，并将对应的信号显示。有益技术效果：学员根据信号推算某个插件中对应某个元件出现问题后，可以通过查看或测量插件模型和对应的元件模型，进而检验自己的判断，达到仿真学习的目的。
【专利说明】
一种操作继电器装置的仿真方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种仿真方法及系统，具体涉及一种操作继电器装置的仿真方法及系统。
【背景技术】
[0002]操作继电器装置是变电站二次系统中继电保护和断路器操作的最终出口装置，其跳、合闸接点直接串接在断路器分、合闸回路。操作继电器装置工作正常与否直接决定着正常操作能否顺利开展和事故情况下继电保护能否按预期出口，作用非常关键。因此，熟悉操作继电器装置的内部构成、掌握操作继电器装置的内部电路逻辑，从而快速、准确分析和处理操作继电器装置故障是变电站运维人员的必备技能。
[0003]变电站仿真技术是以仿真对象所在电网的简化模型构成的局部电网的潮流计算和故障计算为基础的，对变电站一、二次设备和系统进行二维或三维建模并定义动作逻辑和行为，能够进行倒闸操作、异常及事故处理训练的技术。如果是基于虚拟现实的变电站仿真技术，则是对一次设备和二次设备中处于外部的控制开关、压板等进行三维建模，再导入虚拟现实场景并加入动画效果。
[0004]对于异常及事故设置，现有变电站仿真技术普遍采用设置案例的方法，即对某一种故障，直接给出故障潮流、设备变位、信号显示的内容或位置，案例数量有限，且与实际情况相差很大。
[0005]变电站仿真系统也涉及操作继电器装置，其基本原理是:
[0006]设置故障一简单逻辑判断一面板上指示灯亮、灭的状态变换。
[0007]该现有仿真技术总体上仿真深度止于装置外观，不涉及内部。这种仿真系统的最大的问题在于，对操作继电器装置的仿真范围仅局限在面板及面板上的指示灯，所以无法对操作继电器装置内部元件设置故障，与生产现场实际情况差距很大，所以只能用于粗浅的运维技能培训，而根本不能适用于高级变电运维技能培训。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，一种操作继电器装置的仿真方法及系统，可以对操作继电器装置内部元件设置故障。
[0009]为了实现所述目的，本发明一种操作继电器装置的仿真方法，包括，步骤1:对操作继电器装置内部各插件进行三维建模，生成插件模型，插件模型包括对应的元件模型，所述元件模型可设置成不同的状态;步骤2:对插件模型中元件模型的状态进行数学建模，生成数学模型，数学模型根据元件模型的状态计算各插件的工作状况，并将相应的信号显示。
[0010]优选的，同一元件模型在不同状态下设置成不同的状态模型。
[0011 ]优选的，普通元件模型和电路元件模型。
[0012]优选的，将插件模型及元件模型设置成可插拔，且插件模型及元件模型被拔出后其状态不变。
[0013]优选的，被三维建模的插件包括:手合、重合及直流电源监视插件，压力闭锁插件；跳闸插件，合闸插件和交流电压切换插件。
[0014]优选的，所述元件模型包括继电器触点接触电阻模型，继电器引脚焊接点电阻模型，继电器电阻焊接点电阻模型和电容器模型。
[0015]优选的，继电器触点接触电阻模型包括:继电器触点电磨损模型、继电器线圈烧断模型和继电器接点烧损模型。
[0016]优选的，继电器引脚焊接点电阻模型包括继电器引脚焊接点电阻正常接触状态模型、继电器引脚焊接点电阻一般发热接触状态模型、继电器引脚焊接点电阻严重发热接触状态模型和继电器引脚焊接点电阻烧断状态模型.
[0017]—种操作继电器装置的仿真系统，包括:
[0018]操作继电器装置三维模型，所述操作继电器装置三维模型包括插件模型，所述插件模型由元件模型组合而成，所述元件模型包括对应的故障状态模型和正常状态模型；
[0019]数学模型，数学模型根据元件模型的状态计算各插件的工作状况，并将对应的信号显示。
[0020]优选的，插件模型及元件模型设置成可带状态抽出。
[0021]通过实施本发明可以取得以下有益技术效果:本发明通过对操作继电器装置进行元件级建模，实现装置内部结构的三维展示;插件模型由元件模型组合而成，元件模型包含不同的状态，数学模型根据元件模型的不同状态计算并模拟元件模型的状态，并将相应的信号显示，学员根据信号推算某个插件中对应某个元件出现问题后，可以通过查看或测量插件模型和对应的元件模型，进而检验自己的判断，达到仿真学习的目的。
【具体实施方式】
[0022]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明:
[0023]本发明一种操作继电器装置的仿真方法，包括，步骤1:对操作继电器装置内部各插件进行三维建模，生成插件模型;操作继电器装置由各个插件模型组合而成，而插件模型由元件模型组合而成;根据实际情况，元件在不同状态下有不同的状态模型；步骤2:对插件模型中元件模型的状态进行符合内在物理机理的数学建模，生成数学模型，数学模型根据元件模型的状态(正常状态和故障状态)计算模拟各插件的工作状况，并将相应的信号(包括光字信号和报文)在监控界面上显示。
[0024]本发明中，元件模型即包括普通元件模型，也包括电路元件模型。元件模型也可以仅为普通元件模型。
[0025]本发明中，元件模型形状根据实际结构设置；实际情况下，如果元件在不同状态下，其形状结构会发生变化，则本发明中对应元件模型的形状结构也根据状态发生变化;如果元件在不同状态下，其形状结构不会发生变化，则对应的原件模型的形状结构也不发生变化，但内部可设置相应的变化数据，以便测量得出。
[0026]本发明中，数学模型可以根据现有的操作继电器装置大数据建立，而如何根据已有大数据建立数学建模是本领域的常规技术，在此不再做进一步阐述。
[0027]本发明中，学员可以根据监控界面上显示的信号找到故障元件所在插件，拔出插件通过肉眼观察或仪表测量确定故障元件，再根据各类图纸进行综合分析，从而获得认知的深入和技能的提尚。
[0028]本发明中，三维建模的插件包括操作继电器装置中的所有插件，如压力闭锁插件:当断路器的操作能源不足时，输出接点去闭锁断路器的分、合闸回路;跳闸插件:接到跳闸指令，输出接点到断路器跳闸回路，实现跳闸;合闸插件:接到合闸指令，输出接点到断路器合闸回路，实现跳闸。手合、重合及直流电源监视插件;手动合闸、重合闸出口自动重合，控制用直流电源监视;交流电压切换插件:根据闸刀位置切换交流电压。
[0029]操作继电器装置中继电器触点接触电阻，继电器引脚焊接点电阻、继电器电阻焊接点电阻，电容器等是损坏率较高的元件。本发明中也包含了相应的继电器触点接触电阻模型，继电器引脚焊接点电阻模型，继电器电阻焊接点电阻模型和电容器模型。
[0030]下面，以继电器触点接触电阻为例做进行进一步说明:
[0031]继电器触点在开断和闭合过程中，由于电弧等的侵蚀作用造成触点的电磨损。随着触点电磨损的增加，触点的厚度逐渐减小，造成触点压力减小，触点接触电阻增大。当触点接触电阻增大到极限值时，继电器就达到了寿命极限，在极端情况下，会过热烧毁，根据电力部门操作继电器装置的大数据，触点接触电阻在增大过程中，继电器有三种状态，包括触点电磨损状态、线圈烧断状态、接点烧损状态;故本发明中，继电器触点接触电阻模型包括:继电器触点电磨损模型、继电器线圈烧断模型和继电器接点烧损模型，数学模型根据继电器触点接触电阻状态模型数据与其他状态模型数据结合得出操作继电器装置各插件的工作状态，并将相应的信号显示。也就是说，培训导师可以设置继电器触点接触电阻状态模型的不同种状态模型，数学模型根据继电器触点接触电阻的具体状态模型结合其他元件模型，计算出各插件的工作状态，并将相应的信号显示，学员可以显示的信号判断操作继电器装置的故障原因，找到故障元件所在插件，拔出插件通过肉眼观察或仪表测量确定故障元件，再根据各类图纸进行综合分析，从而获得认知的深入和技能的提高。
[0032]元件的不同状态可以通过培训导师手动设置，可以通过数学模型根据元件信号变量、元件运行年限变量参数计算得出元件，因为数学模型根据实际运行中的大数据建立，而元件的运行状态更接近现实情况，使得仿真效果更好。继电器触点接触电阻的数学模型可以将继电器型号、运行年限作主要变量;这样可以通过设置不同继电器型号和运行年限得出元件的状态，并进一步得出插件的运行状态，使得模拟训练中，可以模拟继电器在不同型号、不同运行年限下可能出现的问题，使得学员能更好的学习；继电器触点接触电阻的数学模型也进一步将运行时间作为主要变量，这样培训导师可以设置继电器的运行时间，数据模型通过继电器的运行时间计算元件可出现故障的概率，并按概率将元件设置成对应的状态，并根据元件状态计算出插件的状态后显示信号。同样的，其他元件的数学模型做类似设置。
[0033]下面，以对继电器引脚焊接点电阻模型、继电器电阻焊接点电阻模型、容器状态模型包含的几种状态做一下简要说明。其他模型，在本专利中不在进行一一阐述:
[0034]继电器引脚焊接点电阻模型:包括继电器引脚焊接点电阻正常接触状态模型、继电器引脚焊接点电阻一般发热接触状态模型、继电器引脚焊接点电阻严重发热接触状态模型和继电器引脚焊接点电阻烧断状态模型，继电器引脚焊接点电阻正常接触状态模型、继电器引脚焊接点电阻一般发热接触状态模型和继电器引脚焊接点电阻严重发热接触状态可以以相同形状不同颜色的模型显示，烧断状态模型可用烧断形态的外部结构模型显示。继电器电阻焊接点电阻模型:包括继电器电阻焊接点电阻正常接触状态模型、继电器电阻焊接点电阻一般发热接触状态模型、继电器电阻焊接点电阻严重发热接触状态模型和继电器电阻焊接点电阻烧断状态模型，其形式可以与继电器引脚焊接点阻状态模型相同；容器状态模型，包括电容器短路(击穿)状态模型、电容器严重漏电状态模型和电容器开路状态模型。
[0035]本发明还设计了一种操作继电器装置的仿真系统，包括:
[0036]操作继电器装置三维模型，操作继电器装置三维模型包括操作继电器装置插件模型，插件模型由元件模型组合而成，元件模型包括对应的故障状态模型和正常状态模型；
[0037]数学模型，数学模型根据元件模型的状态(正常状态模型和故障状态模型)计算各插件的工作状况，并将对应的信号显示。
[0038]插件模型及元件模型设置成可带状态抽出。
[0039]在这里，显示的信号可以为继电器装置在运行状态中，工作人员用于判断操作继电器装置故障原因的外部信号，可以为操作继电器装置在运行状态下可直接观察或可直接测量的信号。
[0040]本发明能模拟在元件级和插件级层次模拟设备的缺陷和异常。与传统变电站仿真系统中，对操作继电器装置只仿真到装置外部面板指示灯的亮、灭逻辑，而且只考虑外部连接回路不同，本发明实现对装置内部插件进行深入仿真。
[0041]本发明将易发生故障的电容器、电阻等元件作为控制元件，接触电阻等参数可设定。学员能看到的装置的分解结构，熟悉装置的插件组成，并结合插件电路图对应分析，从而彻底掌握操作继电器装置的原理。可以与变电站仿真系统状态关联，加载操作继电器装置内部插件及插件上元件故障，在完整的背景下更好地开展故障分析处理。
[0042]以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
【主权项】
1.一种操作继电器装置的仿真方法，其特征在于:包括，步骤1:对操作继电器装置内部各插件进行三维建模，生成插件模型，插件模型包括对应的元件模型，所述元件模型可设置成不同的状态;步骤2:对插件模型中元件模型的状态进行数学建模，生成数学模型，数学模型根据元件模型的状态计算各插件的工作状况，并将相应的信号显示。2.如权利要求1所述的一种操作继电器装置的仿真方法，其特征在于:同一元件模型在不同状态下设置成不同的状态模型。3.如权利要求1所述的一种操作继电器装置的仿真方法，其特征在于:元件模型包括普通元件模型和电路元件模型。4.如权利要求1所述的一种操作继电器装置的仿真方法，其特征在于:将插件模型及元件模型设置成可插拔，且插件模型及元件模型被拔出后其状态不变。5.如权利要求1所述的一种操作继电器装置的仿真方法，其特征在于:被三维建模的插件包括:手合、重合及直流电源监视插件，压力闭锁插件;跳闸插件，合闸插件和交流电压切换插件。6.如权利要求1所述的一种操作继电器装置的仿真方法，其特征在于:所述元件模型包括继电器触点接触电阻模型，继电器引脚焊接点电阻模型，继电器电阻焊接点电阻模型和电容器模型。7.如权利要求6所述的一种操作继电器装置的仿真方法，其特征在于:继电器触点接触电阻模型包括:继电器触点电磨损模型、继电器线圈烧断模型和继电器接点烧损模型。8.如权利要求6所述的一种操作继电器装置的仿真方法，其特征在于:继电器引脚焊接点电阻模型包括继电器引脚焊接点电阻正常接触状态模型、继电器引脚焊接点电阻一般发热接触状态模型、继电器引脚焊接点电阻严重发热接触状态模型和继电器引脚焊接点电阻烧断状态模型。9.一种操作继电器装置的仿真系统，其特征在于:包括: 操作继电器装置三维模型，所述操作继电器装置三维模型包括插件模型，所述插件模型由元件模型组合而成，所述元件模型包括对应的故障状态模型和正常状态模型； 数学模型，数学模型根据元件模型的状态计算各插件的工作状况，并将对应的信号显不O10.如权利要求9所述的所述一种操作继电器装置的仿真系统，其特征在于:插件模型及元件模型设置成可带状态抽出。
【文档编号】G06F17/50GK105975725SQ201610367035
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】朱永昶, 王海珍, 顾建明, 连亦芳
【申请人】国网浙江省电力公司, 国网浙江省电力公司培训中心