一种电力系统二次设备仿真模型构建方法与流程

本发明涉及一种构建电力系统二次设备仿真模型的方法，属于电力系统仿真技术领域。

背景技术：
电力系统仿真计算是电力系统动态分析与安全控制的基本工具，而电力系统建模是实现仿真计算的基础。当前，随着电力系统自动化技术的发展，电力系统二次设备的型号越来越多，功能越来越复杂，集成度越来越高，给仿真模型的构建带来新的技术挑战。在现有的培训仿真系统中，电力系统二次设备（设备、回路）模型通常进行了相当大程度的实用性简化。基于上述简化模型的仿真计算存在仿真真实性方面的缺陷，已经不能适应当前调控一体化、运维一体化培训仿真系统统一建模的需求。在现有的电力培训仿真系统中，常用的建模方法可以分为：面向过程的建模、面向数据的建模、面向信息的建模、面向决策的建模和面向对象的建模五种。其中，面向过程的建模方法是把过程看作系统模型的基本部分，数据是随着过程而产生的。面向数据的建模方法是关注模型的输入输出，功能跟随数据。面向信息的建模方法是从整个系统的逻辑数据模型开始的，通过一个全局信息需求视图来说明系统中所有基本数据实体及其相互关系，在此基础上逐步构造整个模型，信息模型记录系统运行所需的信息实体。面向决策的建模方法是通过系统的决策制订原则和机理、系统的组织机构的分析结果来建立模型。面向对象的建模方法是利用面向对象的方法，运用封装、继承、多态等机制来构造虚拟现实系统。面向对象（object-oriented）方法公认是解决上述问题的有效技术手段。由于对象系统结构与解题系统既有相互独立性（封装性）又相互联系，因此可保证软件系统不断扩展和维修。因为电力系统是一个复杂的大规模系统，建模所需的数据量十分庞大，结构很复杂。仿真模型必须随应用功能的改变而变化。仿真模型的规模、结构也将随电力系统发展而经常改变。拟定一个以面向对象技术为指导的模型方案需要反复研究与探索。面向对象技术引入电力系统仿真软件对软件的开发有重要意义，但仍有许多具体问题需要研究与探索，例如电力系统二次设备的仿真建模等。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种电力系统二次设备仿真模型构建方法。为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：一种电力系统二次设备仿真模型构建方法，包括如下步骤：（1）使用可视化建模工具，生成培训仿真系统软总线；（2）使用可视化建模工具，绘制二次设备的外观；（3）分析二次设备的属性和功能；（4）分析二次设备的输入数据和输出数据，并从培训仿真系统软总线中订购二次设备的输入数据，定义输出数据；（5）使用可视化建模工具，定义二次设备的外观逻辑节点；（6）按照IEC61850标准格式，扩展二次设备仿真模型内部属性之间的关联关系，表述模型行为的内部机理，实现属性和功能的定义；（7）按照IEC61850标准格式，在二次设备模型库存储所生成的二次设备仿真模型。其中较优地，所述步骤（1）中，进一步绘制电力系统主接线图和厂站交、直流图。其中较优地，所述二次设备仿真模型由逻辑节点构成，所述逻辑节点包含体现二次设备状态、参数、定值、接口及单元连接拓扑关系的属性和功能。其中较优地，所述步骤（3）中，通过所述逻辑节点分析二次设备的属性和功能。其中较优地，所述可视化建模工具中包括设备建模工具和电网建模工具。与现有技术相比较，本发明具有如下的技术特点：1.能够准确详细描述二次设备的物理特性机理，准确模拟所有外观属性和动作属性；2.采用IEC61850标准，能够满足快速配置部署的实用化要求。附图说明图1为电力系统二次设备仿真模型的逻辑结构示意图；图2为在可视化建模工具中，设置逻辑节点属性、数据的示意图；图3为IEC61850标准的扩展模型的示意图；图4为一次系统软总线的示意图；图5为直流供电系统软总线的示意图。具体实施方式当前，为了满足电力系统统一建模以及实现无缝隙通信的需求，国际电工委员会第57技术委员会（IECTC57）先后发布了对于电力系统信息一体化非常重要的两个标准：IEC61850和IEC61970。其中，所有变电站内的通信协议都使用IEC61850标准。IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站系统公共通信标准，通过对二次设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现变电站系统中各个二次设备的无缝连接。在本发明中，二次设备仿真模型由逻辑节点构成，符合IEC61850标准中的有关规定。如图1所示，该逻辑节点是根据二次设备功能定义的基本单元模块，逻辑节点包含相应的属性和功能，可以体现二次设备的状态、参数、定值、接口和单元连接拓扑关系等。本发明将面向对象的建模方法和面向信息的建模方法结合起来，结合IEC61850标准，通过可视化手段建立仿真模型，使二次设备仿真模型的通用性更强。为此，本发明中采用了如下的技术步骤：（1）使用可视化建模工具，绘制电力系统主接线图和厂站交、直流图，根据电力系统的特点生成培训仿真系统软总线。这里的可视化建模工具可以是美国伊利诺伊大学开发的电力系统可视化仿真软件PowerWorld等。如图2所示，在该可视化建模工具中，可以设置二次设备仿真模型中的逻辑节点属性、数据等。另外，可视化建模工具中可以包括设备建模工具和电网建模工具等，其中设备建模工具可以用来产生图3所示的IEC61850标准的扩展模型，电网建模工具可以用来产生图4所示的一次系统软总线。进一步地，该培训仿真系统软总线还可以包括图5所示的直流供电系统软总线等。（2）使用可视化建模工具，绘制二次设备的外观。（3）通过逻辑节点分析二次设备的属性和功能。（4）分析二次设备的输入数据和输出数据，并从培训仿真系统软总线中订购二次设备的输入数据，定义输出数据。如有必要，对培训仿真系统软总线进行扩展。（5）使用可视化建模工具，定义二次设备的外观逻辑节点。（6）按照IEC61850标准格式，扩展二次设备仿真模型内部属性之间的关联关系，表述模型行为的内部机理，实现属性和功能的定义。（7）按照IEC61850标准格式，在二次设备模型库存储所生成的二次设备仿真模型。通过收集和整理电网中的各种二次设备模型，二次设备模型库将逐步得以扩充和丰富，最终形成完整的二次设备模型库。用户可以通过参数设置即可以快速完成仿真电网中的二次设备及回路的实例化。上述可视化、组件化的二次设备仿真模型构建方法依据IEC61850标准，采用图模一体的可视化建模工具将二次设备的内部元件抽象为逻辑节点，并按照实际电气回路进行图形化组合搭建，从而实现对二次设备及回路详细仿真模型的构建。这种二次设备仿真模型不仅可以描述二次设备的内部物理功能属性，同时准确地模拟所有外观属性和动作属性。这种可视化的建模方法将原先由内部执行代码功能实现的仿真功能抽象为图形化的元件组合搭建，直观明了，复用方便，还可以基于已有仿真模型进行局部调整即可以形成新的二次设备仿真模型，无需重新开发，节省了开发周期和成本，保证了培训仿真系统的开放性。以上对本发明所提供的电力系统二次设备仿真模型构建方法进行了详细的说明。对本领域的技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。