专利名称：一种配电网终端的智能仿真方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于配电网自动化技术领域，尤其涉及一种配电网终端的智能仿真方法及系统。
背景技术：
随着国家对配电网信息化过程的投入不断增加，配电自动化迎来了前所未有的发展机遇。由于通信技术的发展，配网通信条件逐步改善，目前从国家电网和南方电网出台的配电自动化技术导则来看，采用主站方式实现馈线自动化的方案受到推荐。
主站方式实现馈线自动化的基础是配电终端能将采集的遥信、遥测数据通过通信网络上送给主站，主站能够通过通信网络对配电终端下发控制指令，从而对馈线分段开关进行分合控制，实现故障隔离、供电恢复、负荷转供等功能，达到提高配电网供电可靠性的要求。主站馈线自动化功能是通过从SCADA服务器获取各配电终端上送的故障信息。然后根据配电网的拓扑结构进行搜索，判断出故障位置，从而确定隔离故障的分界开关集合；完成故障隔离后，根据配电网网架的拓扑结构、容量和负荷情况确定最优的供电恢复方案，方案执行后完成供电恢复。为了测试、验证主站馈线自动化功能的正确性和适应性，需要实际数据作为支撑。如果有实际线路是最好不过的了，但实际上很难有这样的条件；同时馈线自动化需要适应各种不同的网架结构，如果用实际线路的话，就需要安排很多实际的现场进行验证测试，这显然很不现实。综上所述，现有技术缺少一种测试、验证主站馈线自动化功能的正确性和适应性的有效方法。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种配电网终端的智能仿真方法，旨在解决现有技术缺少一种测试、验证主站馈线自动化功能的正确性和适应性的有效方法的问题。本发明实施例是这样实现的，一种配电网终端的智能仿真方法，包括预先根据增加了馈线容器类型的IEC61970标准CM模型格式导出主站建模的模型；导入并解析所导出的CM模型格式数据，创建设备数据对象；根据创建的设备数据对象，建立实时数据集合；接收用户所指定的模拟电网运行方式；按照所指定的模拟电网运行方式，建立电网拓扑连接关系，分析出一次设备、一次设备的信息点同配电终端的配置信息之间的对应关系及遥控点的配置信息，以进行遥信及遥测分组；根据配电终端的配置信息和初始信息对配电网络进行带电分析。
根据带电分析结果生成相应的数据，提供给主站。本发明实施例还提供了一种配电网终端的智能仿真系统，包括导出单元，用于预先根据增加了馈线容器类型的IEC61970标准CIM模型格式导出主站建模的模型；导入单元，用于导入并解析所导出的CM模型格式数据，创建设备数据对象；实时数据集合单元，用于根据创建的设备数据对象，建立实时数据集合；接收单元，用于接收用户所指定的模拟电网运行方式；第一分析单元，用于按照所指定的模拟电网运行方式，建立电网拓扑连接关系，分析出一次设备、一次设备的信息点同配电终端的配置信息之间的对应关系及遥控点的配置信息，以进行遥信及遥测分组；
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第二分析单元，用于根据配电终端的配置信息和初始信息对配电网络进行带电分析；提供单元，用于根据带电分析结果生成相应的数据，提供给主站。本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于通过使用与主站相同的模型，接收用户所指定的模拟电网运行方式自动生成相应的数据并往主站，从而达到不用搭建实际线路、不用部署实际配电终端就可以测试、调试主站功能，为测试、验证主站馈线自动化功能的正确性和适应性提供了一种有效的方法。
图I是本发明实施例提供的配电网终端的智能仿真方法的流程图；图2是本发明实施例提供的功能模块图；图3是本发明实施例提供的配电网终端的智能仿真系统的结构框图；图4是本发明实施例提供的配电网终端的智能仿真系统的应用场景示例图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例中，通过使用与主站相同的模型，接收用户所指定的模拟电网运行方式自动生成相应的数据并往主站，从而达到不用搭建实际线路、不用部署实际配电终端就可以测试、调试主站功能，为测试、验证主站馈线自动化功能的正确性和适应性提供了一种有效的方法。请参阅图I和图2，本发明实施例提供了一种配电网终端的智能仿真方法，包括步骤S101，预先根据增加了馈线容器类型的IEC61970标准CM模型格式导出主站建模的模型。通过上述步骤，可达到使用同主站相同的电网一次设备模型和二次设备模型的目的。在本步骤中，根据增加了馈线(Feeder)容器类型的IEC61970标准导出的主站建模的模型包括配电网的拓扑连接关系以及一次设备和二次设备之间的关联关系。本步骤中所使用的IEC61970标准是增加了馈线(Feeder)容器类型的扩展标准，可方便潮流计算按照支路进行，简化潮流计算过程，提高计算速度；同时方便按照馈线为单位确定供电恢复方案、负荷转供方案；还方便以馈线为单位进行拓扑搜索。建模时配电终端就按照保护装置的类型进行配置。步骤S102，导入并解析所导出的CM模型格式数据，创建设备数据对象在本发明实施例中，步骤S102还包括以下步骤验证所解析的数据的正确性。在本步骤中，可通过一个CM模型导入模块201来完成本步骤的上述功能。CM模型导入模块201，可对XML文件进行加载、然后进行XML语法分析、IEC-61970检查、再提取设备对象和设备端点(Terminal)、连接点(ConnectivityNode)等，最后送往步骤S103中的实时数据集合模块202。其中，设备数据对象可以包括一次设备数据对象和二次设备数据对象。 步骤S103，根据创建的设备数据对象，建立实时数据集合。在本步骤中，可通过一个实时数据集合模块202来完成本步骤的上述功能，实时数据集合模块202相当于电网一次和二次模型对象的容器，维护电网运行数据。该容器还维护设备端点(Terminal)和连接点(ConnectivityNode)等设备之间连接关系信息。实时数据集合模块202对外提供设备对象、数据分组、数据点、设备端点、连接点、拓扑操作等的访问接口。实时数据集合模块202其实就是实际电网设备运行状态的一个“镜像”。实时数据集合模块202，可对CIM模型导入模块201提供的数据，对外提供对象管理结合、数据分组集合、数据点集合、拓扑连接点集合及拓扑逻辑信息，并提供相应的对象访问接口、数据分组访问接口、数据点访问接口、拓扑连接点访问接口及拓扑逻辑信息访问接口。步骤S104，接收用户所指定的模拟电网运行方式。在本发明的实施例中，本步骤之前还可以包括以下步骤展示电网网架接线图、展示当前的模拟电网运行方式和状态，并向用户提供改变模拟电网运行方式的接口。在本发明实施例中，可通过一个人机界面HMI模块203来作为向用户提供模拟电网运行方式的接口，以实现本步骤的上述功能。该人机界面HMI模块203，用于展示电网网架接线图、展示当前的模拟电网运行方式和状态，并向用户提供改变模拟电网运行方式的接口，如在指定点模拟故障、切除故障、恢复供电等；还提供一些其他配置接口。其中模拟故障的种类可以包括三相接地短路、两相接地短路、两相相间短路和单相接地短路等故障。可以选择配电网的中性点接地方式不接地、经消弧线圈接地或经小电阻接地几种情况。通过该人机界面HMI模块203，可方便操作员进行观察和操作。步骤S105，按照所指定的模拟电网运行方式，建立电网拓扑连接关系，分析出一次设备、一次设备的信息点同配电终端的配置信息之间的对应关系及遥控点的配置信息，以进行遥信及遥测分组。在本步骤中，可通过拓扑分析模块204来计算建立电网一次设备之间的拓扑连接关系。拓扑分析模块204具体用于母线分析和电气岛分析。其中，将闭合开关连接在一起的节点集合定义为一个母线，在母线分析阶段，节点对应着图的顶点，闭合的开关对应着图的边；电气岛分析是将线路和变压器连接在一起的母线集合定义为一个“岛”。岛分为“死岛”和“活岛”“死岛”对应着电网的停电部分，“活岛”对应着电网的带电部分。母线分析和岛分析其实都是连通图的遍历过程。在电网运行方式改变后，就需要拓扑分析模块204进行拓扑搜索，本模块拓扑分析算法是采用图的深度优先搜索方式实现的。在本步骤中，所述一次设备可以包括馈线出线开关、分段开关、联络开关、线路等。步骤S106，根据配电终端的配置信息和初始信息对配电网络进行带电分析。本步骤可通过一个带电分析模块205来实 现，该带电分析模块205同拓扑分析模块204交互，根据电源分布和开关的位置，分析出配电网带电区域和设备，确定带电区域和停电区域，即带电分析。步骤S107，根据带电分析结果生成相应的数据，提供给主站。本步骤具体包括根据一次设备和二次设备之间的关联关系，根据带电分析结果生成相应的数据，提供给主站。在本发明实施中，可通过运行仿真模块206来实现本步骤中根据一次设备和二次设备之间的关联关系，根据带电分析结果生成相应的数据的相应功能。通过规约模块实现本步骤中提供给主站的相应功能。在本发明实施例中，运行仿真模块206，具体用于根据人机界面HMI模块203中用户指定的模拟电网运行方式，进行拓扑分析和数据计算，根据一次设备和二次设备之间的关联关系生成在该运行方式下各采集点数据值，提交给规约模块。并支持对一次设备模拟遥控操作。根据人机界面HMI模块203提供的配电网的中性点接地方式、短路类型和短路点位置如分段断路器的左侧还是右侧，采用拓扑分析搜索算法找出短路电流流过的一次设备路径，根据配电终端同分段断路器的关联关系和配电网属于小电流接地系统的特点生成故障模拟数据，这些数据对应到配电终端的采集点，同时还要给配电终端保护功能的点生成启动信号，产生故障信号。遥信信息、遥测信息和SOE信息产生后转交给规约模块上送给主站。规约模块，具体用于同主站之间进行数据交互，包括上行数据组包和接收的数据解包。上行数据是指运行仿真模块206提供的电网运行采集数据和二次设备数据。接收的数据包主要是主站总召唤命令和遥控命令等。在本发明的一个实施例中，还可包括一个通信模块，用于同主站之间进行数据投递，作为子站角色(C/S结构的服务端角色)等待主站发起连接，采用TCP协议。在本发明的一个实施例中，所述方法还包括以下步骤接收用户指定的单位时间内的遥信变位(配套SOE事件)或遥测信息的数量，产生压力测试数据，并提供给主站，以对主站进行一进步的测试。在本步骤中，可通过人机界面HMI模块203来接收用户指定的单位时间内的遥信变位或遥测信息的数量。其中单位时间可以为秒。当用户启动压力测试流程后，仿真配电终端就按照配置的压力强度提供压力数据。请参阅图3，本发明实施例还提供了一种配电网终端的智能仿真系统，包括导出单元301，用于预先根据增加了馈线容器类型的IEC61970标准CM模型格式导出主站建模的模型。在本发明实施例中，所导出的主站建模的模型包括配电网的拓扑连接关系以及一次设备和二次设备之间的关联关系。导入单元302，用于导入并解析所导出的CM模型格式数据，创建设备数据对象。在本发明实施例中，所述设备数据对象包括一次设备数据对象和二次设备数据对象。实时数据集合单元303，用于根据创建的设备数据对象，建立实时数据集合。接收单元304，用于接收用户所指定的模拟电网运行方式。在本发明实施例中，所述接收单元304包括 人机界面HMI模块203，用于展示电网网架接线图、当前的模拟电网运行方式和状态，并向用户提供改变模拟电网运行方式的接口。第一分析单元305，用于按照所指定的模拟电网运行方式，建立电网拓扑连接关系，分析出一次设备、一次设备的信息点同配电终端的配置信息之间的对应关系及遥控点的配置信息，以进行遥信及遥测分组。在本发明实施例中，所述一次设备包括馈线出线开关、分段开关、联络开关和线路。第二分析单元306，用于根据配电终端的配置信息和初始信息对配电网络进行带电分析。提供单元307，用于根据带电分析结果生成相应的数据，提供给主站。当然，上述方法中的一些具体方案的描述均可以相应的应用到该系统中，在此不再赘述。请参阅图4，示意了配电网终端的智能仿真系统的在应用中的部署位置，本配电网终端的智能仿真方法及系统可以运行在一台PC机上，配置好配电终端的侦听端口后，主站服务器即可对配电终端发起TCP连接，主站同子站之间的数据交互采用IEC104通信规约。本发明实施例的配电网终端的智能仿真方法及系统，通过使用与主站相同的模型，接收用户所指定的模拟电网运行方式自动生成相应的数据并往主站，从而达到不用搭建实际线路、不用部署实际配电终端就可以测试、调试主站功能，为测试、验证主站馈线自动化功能的正确性和适应性提供了一种有效的方法。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种配电网终端的智能仿真方法，其特征在于，包括 预先根据增加了馈线容器类型的IEC61970标准CIM模型格式导出主站建模的模型； 导入并解析所导出的CIM模型格式数据，创建设备数据对象； 根据创建的设备数据对象,建立实时数据集合； 接收用户所指定的模拟电网运行方式； 按照所指定的模拟电网运行方式，建立电网拓扑连接关系，分析出一次设备、一次设备的信息点同配电终端的配置信息之间的对应关系及遥控点的配置信息，以进行遥信及遥测分组； 根据配电终端的配置信息和初始信息对配电网络进行带电分析； 根据带电分析结果生成相应的数据，提供给主站。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所导出的主站建模的模型包括配电网的拓扑连接关系以及一次设备和二次设备之间的关联关系。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述设备数据对象包括一次设备数据对象和二次设备数据对象。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述接收用户所指定的模拟电网运行方式的步骤之前还包括 展示电网网架接线图、当前的模拟电网运行方式和状态，并向用户提供改变模拟电网运行方式的接口。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述一次设备包括馈线出线开关、分段开关、联络开关和线路。
6.一种配电网终端的智能仿真系统，其特征在于，包括 导出单元，用于预先根据增加了馈线容器类型的IEC61970标准CIM模型格式导出主站建模的模型； 导入单元，用于导入并解析所导出的CIM模型格式数据，创建设备数据对象； 实时数据集合单元，用于根据创建的设备数据对象，建立实时数据集合； 接收单元，用于接收用户所指定的模拟电网运行方式； 第一分析单元，用于按照所指定的模拟电网运行方式，建立电网拓扑连接关系，分析出一次设备、一次设备的信息点同配电终端的配置信息之间的对应关系及遥控点的配置信息，以进行遥信及遥测分组； 第二分析单元，用于根据配电终端的配置信息和初始信息对配电网络进行带电分析； 提供单元，用于根据带电分析结果生成相应的数据，提供给主站。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所导出的主站建模的模型包括配电网的拓扑连接关系以及一次设备和二次设备之间的关联关系。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述设备数据对象包括一次设备数据对象和二次设备数据对象。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收单元包括 人机界面HMI模块，用于展示电网网架接线图、当前的模拟电网运行方式和状态，并向用户提供改变模拟电网运行方式的接口。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述一次设备包括馈线出线开关、分段开关、联络开关和线路。·
全文摘要
本发明适用于配电网自动化技术领域，提供了一种配电网终端的智能仿真方法及系统，方法包括预先根据增加了馈线容器类型的IEC61970标准CIM模型格式导出主站建模的模型；导入并解析所导出的CIM模型格式数据，创建设备数据对象；建立实时数据集合；接收用户所指定的模拟电网运行方式；建立电网拓扑连接关系，分析出一次设备、一次设备的信息点同配电终端的配置信息之间的对应关系及遥控点的配置信息，以进行遥信及遥测分组；根据配电终端的配置信息和初始信息对配电网络进行带电分析。根据带电分析结果生成相应的数据，提供给主站。本发明为测试、验证主站馈线自动化功能的正确性和适应性提供了一种有效的方法。
文档编号G06F17/50GK102957204SQ20121002771
公开日2013年3月6日 申请日期2012年2月8日 优先权日2012年2月8日
发明者吴夙, 何霄鹏, 夏侯康 申请人:深圳市金宏威技术股份有限公司