一种电网建模方法及系统与流程

本发明涉及电力系统仿真技术领域，具体涉及一种电网建模方法及系统。

背景技术：

目前调控一体化自动化系统得到了普遍应用，各级电网公司也越来越重视生产管理人员的仿真培训，传统的调度员培训仿真系统虽然在内部的培训演习、联合反事故演习中发挥了重要作用，但在完整性、真实性、实时性、交互性、可扩展性、智能化等方面仍难以满足调控一体新模式下调度员、监控员及运维站操作人员等相关生产运行人员的培训业务需求，无法满足大电网海量数据仿真的挑战，当复杂电网一旦发生大型故障或者自然灾害时，运行人员面对大量信息往往无所适从。

云计算使得计算、存储实现了大规模资源池化，实现了规模经济效益；分布式架构和负载均衡能力，实现了资源按业务需求灵活扩展伸缩；现有多级调控仿真系统中的信息整合度不足，各单位协同处理事故的能力不够，需要有针对性地搭建与电网保持高度一致的全范围、全过程、全场景的多级调控联合培训仿真系统。调控一体化系统包括调度、监控、运维、变电多个层次，不同人员需要利用电网模型进行业务分析，不同业务的对象模型差别较大,存在多个仿真场景同时运行的情况，同时每个场景又存在多个用户，然而现有的电网建模方法往往是静态的，传统的仿真物理资源与演习规模存在着无法互相适应的缺点。如何解决传统的仿真物理资源与演习规模无法互相适应的缺点，实现电网模型的按需即用和全网实时同步，实现符合新型调控一体化运行模式下的业务流程培训是研究难点。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于按需适配的电网建模方法及系统，采用了虚拟资源弹性扩展技术，解决了传统的仿真物理资源与演习规模无法互相适应的缺点，实现了电网模型的按需配置，完成对模拟环境的按需弹性创建。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种电网建模方法，所述方法包括：

基于用户的仿真场景信息匹配数据库模板；

根据数据库模板，建立服务器端的库环境；

采用图模一体化的方式对仿真模型进行拼接；

将经拼接后的仿真模型加载到服务器端的库环境中，启动仿真环境以生成电网模型。

优选的，所述根据数据库模板，建立服务器端的库环境之前还包括：

根据预先定义的仿真模型录入范围输入仿真场景信息；

根据仿真场景匹配数据库模板；其中，

所述仿真模型录入范围，包括地区和厂站列表、外网等值缓冲区的层级，以及仿真模型参数。

进一步地，所述外网等值缓冲区层级的定义包括：根据仿真的精度，设定输入层级，其中所述输入层级至少为3层。

进一步地，所述仿真模型参数包括电网类型属性和监控类型属性；

其中，所述电网类型属性包括稳态、动态、暂态的信息；

所述监控类型属性设置包括标准模板、详细模板、是否包括安全自动装置的信息。

优选的，所述基于用户下的仿真场景信息匹配数据库模板包括：

根据仿真场景信息，利用预先设定的匹配规则库，一一匹配数据库模板；

基于用户信息，修改匹配到的数据库模板信息；

基于仿真模型参数，从匹配规则库中加载必选字段和可选字段。

进一步地，所述数据库模板信息包括通用基础模型表的记录信息和域信息；其中，所述通用基础模型表包括区域表、厂站表、电压等级表、间隔表、母线表、断路器表、刀闸表、接地刀闸表、发电机表、线路表、线路端点表、变压器表、绕组表、负荷表、容抗器表和保护信号表；

所述记录信息包括通用基础模型表是否创建完毕和最大记录数。

优选的，所述建立服务器端的库环境包括：

基于匹配到的数据库模板信息，创建调度任务；

基于所述调度任务完成服务器端的库环境的建立；

库环境创建完毕后，释放数据库模板。

进一步地，所述建立服务器端的库环境，还包括：

当多个用户同时创建服务器端的库环境时，等待上一个用户的库环境创建结束后再修改匹配到的数据库模板信息。

优选的，所述采用图模一体化的方式对仿真模型进行拼接包括：

云平台在预先定义的仿真模型录入范围对仿真场景信息进行搜索，并从所述仿真场景信息中解析出所述仿真模型；

当所述云平台在确定当前不存在与所述仿真模型相关联的数据库模板时，直接对所述仿真模型进行拼接，或者，在确定当前存在与所述仿真模型相关联的数据库模板时，采用所述数据库模板对当前已经

存在的相关联的数据库模板进行更新。

优选的，所述将仿真模型加载到库环境中包括：

将含有外网等值信息的仿真模型文件加载到实时库环境中，创建满足仿真模型录入范围的电网模型；

创建与模型匹配的图形信息，加载到实时库环境中；

将仿真所需的断面数据加载到实时库环境中，生成电网模型并进行电网模型校验。

进一步地，所述电网模型校验包括模型粗检测校验、拓扑分析校验、保护信号命名规则校验和初始潮流校验。

一种电网建模系统，所述系统包括：

匹配模块，用于获取用户和仿真场景信息，基于所述用户下的仿真场景信息匹配数据库模板；

构建模块，用于根据数据库模板，建立服务器端的库环境；

适配模块，用于采用图模一体化的方式对的仿真模型进行拼接；

生成模块，用于将经拼接后的仿真模型加载到服务器端的库环境中，启动仿真环境以生成电网模型。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的一种基于按需适配的电网建模方法及系统，在电网建模过程中采用了按需适配的弹性资源技术，基于用户的仿真场景信息匹配数据库模板；根据数据库模板，建立服务器端的库环境；采用图模一体化的方式对仿真模型进行拼接；将经拼接后的仿真模型加载到服务器端的库环境中，启动仿真环境以生成电网模型。该方案能够解决传统的仿真物理资源与演习规模无法互相适应的缺点，实现了资源的高度利用和业务流程的弹性控制。

针对电力系统建模计算需要的实时库往往维度确定不可变，充分利用云计算技术对数据库的维度进行灵活配置，对模型相关的服务进行封装，实现电网模型的按需配置，完成对模拟环境的按需弹性创建。

通过云端统一的电网模型服务的订阅，满足调控、监控、运维、变电等多种业务需要，实现电网模型的灵活搭建和弹性管理，能够提高仿真培训的资源利用率，提升电力系统人员的效率，快速方便电力系统人员进行电网分析。

附图说明

图1是本发明实施例中基于按需适配的电网建模总流程图。

图2是本发明实施例中基于按需适配的电网建模方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明提供一种基于按需适配的电网建模方法及系统，在电网建模过程中采用了按需适配的弹性资源技术，能够解决传统的仿真物理资源与演习规模无法互相适应的缺点，实现了资源的高度利用和业务流程的弹性控制。

如图1所示，一种电网建模方法，所述方法包括：

s1基于用户的仿真场景信息匹配数据库模板；

s2根据数据库模板，建立服务器端的库环境；

s3采用图模一体化的方式对仿真模型进行拼接；

s4将经拼接后的仿真模型加载到服务器端的库环境中，启动仿真环境以生成电网模型。

电网模型作为所有电力系统分析的基础，用于类似网络分析，状态估计，潮流计算，安全分析等高级应用软件提供支撑，最终实现电力系统的优化分析和辅助决策。

步骤s1基于用户下的仿真场景信息匹配数据库模板包括：

a，根据仿真场景信息，利用预先设定的匹配规则库，一一匹配数据库模板；这里所提及的仿真场景信息是输入，匹配规则库是中间处理方法，数据库模板是输出，利用数据库模板来生成库环境。例如：录入的仿真场景信息是客户需求，如卫生间多大带不带窗户，客厅带不带阳台要多大，需要几个卧室，而数据库模板是建筑图纸(一居室、二居室、四居室、loft、别墅)，库环境根据建筑图纸来建造出实际的房子。

b，基于用户信息，修改匹配到的数据库模板信息；

c，基于仿真模型参数，从匹配规则库中加载必选字段和可选字段。

数据库模板信息包括通用基础模型表的记录信息和域信息；其中，所述通用基础模型表包括区域表、厂站表、电压等级表、间隔表、母线表、断路器表、刀闸表、接地刀闸表、发电机表、线路表、线路端点表、变压器表、绕组表、负荷表、容抗器表和保护信号表；

记录信息包括通用基础模型表是否创建完毕和最大记录数。

所述步骤a，通过预先设定的匹配规则库，一一匹配不同类型的数据库模板，包括：

基于自学习的匹配算法，即初始值先计算模型的线路和母线数为x，再设置模糊算法的阈值0.2,0.4,0.6，0.8，为如果实际的线路和母线数是全网最大的线路和母线数的0-0.2，0.2-0.4,0.4-0.6,0.6-0.8，0.8-1分别选用小、中、较大、大、超大模板，单阈值会根据实际用户选择的变化，进行自适应模糊调整，最终形成最终的阈值。

步骤s2，根据数据库模板，建立服务器端的库环境之前还包括：

根据预先定义的仿真模型录入范围输入仿真场景信息；

根据仿真场景匹配数据库模板；其中，模型录入范围采用服务器端的录入工具获得，

仿真模型录入范围，包括地区和厂站列表、外网等值缓冲区的层级，以及仿真模型参数。

外网等值缓冲区层级的定义包括：根据仿真的精度，设定输入层级，其中所述输入层级至少为3层。

仿真模型参数包括电网类型属性和监控类型属性；

其中，电网类型属性包括稳态、动态、暂态的信息；

监控类型属性设置包括标准模板、详细模板、是否包括安全自动装置的信息。

步骤s2中数据库模板的定制，是通过服务器端的模块根据场景录入的信息，利用智能匹配规则库，进行数据库模板的弹性匹配，实现资源的最大化利用。数据库模版的修改，是根据步骤s1得到的模型范围录入数据，利用预先定义的匹配规则库，匹配不同维度的模板，修改相应的数据库模板信息。

步骤s2，建立服务器端的库环境包括：

基于匹配到的数据库模板信息，创建调度任务；

基于所述调度任务完成服务器端的库环境的建立；

库环境创建完毕后，释放数据库模板。

此外，建立服务器端的库环境，还包括：

当多个用户同时创建服务器端的库环境时，等待上一个用户的库环境创建结束后再修改匹配到的数据库模板信息。

步骤s3，采用图模一体化的方式对仿真模型进行拼接包括：

云平台在预先定义的仿真模型录入范围对仿真场景信息进行搜索，并从所述仿真场景信息中解析出所述仿真模型；

当所述云平台在确定当前不存在与所述仿真模型相关联的数据库模板时，直接对所述仿真模型进行拼接，或者，在确定当前存在与所述仿真模型相关联的数据库模板时，采用所述数据库模板对当前已经存在的相关联的数据库模板进行更新。

具体拼接的方法主要包括边界定义、模型切割、模型对接三部分；其中边界定义：边界是界定不同区域之间范围的一组设备，在电力系统多区域模型拼接过程中，通常选择变压器和线路来作为边界设备。

模型切割：模型拼接前最重要的一个环节就是模型切割，切割的目的是将不属于本区域的模型设备排除在外，这样拼接后的全模型中没有冗余描述，也体现了谁管理谁负责的分布式建模思路。

模型对接：在拼接双方的模型切割之后，以及边界设备的取用方确定之后，拼接程序缓冲区中的设备对象已经是拼接后的全模型，设备对象完整无缺失和冗余。

具体的实施方式例如：省调包括6个站：123456；地调包括5个站：56789；其中56是重复部分(类似边界)，进行模型拼接后，全模型就是123456789，共9个站。假定4是在地调的1级缓冲网，3是地调的2级缓冲网，2是地调的3级缓冲网，如果地调只进行1级缓冲网，只需要456789这6个站就可以了，以此类推。

步骤s4将仿真模型加载到库环境中包括：

将含有外网等值信息的仿真模型文件加载到实时库环境中，创建满足仿真模型录入范围的电网模型；

创建与模型匹配的图形信息，加载到实时库环境中；

将仿真所需的断面数据加载到实时库环境中，生成电网模型并进行电网模型校验。

其中，电网模型校验包括模型粗检测校验、拓扑分析校验、保护信号命名规则校验和初始潮流校验。

基于相同的技术构思，本发明还一种电网建模系统，统包括：

匹配模块，用于获取用户和仿真场景信息，基于所述用户下的仿真场景信息匹配数据库模板；

构建模块，用于根据数据库模板，建立服务器端的库环境；

适配模块，用于采用图模一体化的方式对的仿真模型进行拼接；

用于将经拼接后的仿真模型加载到服务器端的库环境中，启动仿真环境生成电网模型。

其中，匹配模块包括：

匹配单元，用于根据仿真场景信息，利用预先设定的匹配规则库，一一匹配数据库模板；

修改单元，用于基于用户信息，修改匹配到的数据库模板信息；

字段加载单元，用于基于仿真模型参数，从匹配规则库中加载必选字段和可选字段。

构建模块包括：

调度单元，用于基于匹配到的数据库模板信息，创建调度任务；

建立单元，用于基于所述调度任务完成服务器端的库环境的建立；

释放单元，用于库环境创建完毕后，释放数据库模板。

等待单元，用于当多个用户同时创建服务器端的库环境时，等待上一个用户的库环境创建结束后再修改匹配到的数据库模板信息。

适配模块，包括：

解析单元，用于云平台在预先定义的仿真模型录入范围对仿真场景信息进行搜索，并从所述仿真场景信息中解析出所述仿真模型；

处理单元，用于当所述云平台在确定当前不存在与所述仿真模型相关联的数据库模板时，直接对所述仿真模型进行拼接，或者，在确定当前存在与所述仿真模型相关联的数据库模板时，采用所述数据库模板对当前已经存在的相关联的数据库模板进行更新。

所述生成模块包括：

文件加载单元，用于将含有外网等值信息的仿真模型文件加载到实时库环境中，创建满足仿真模型录入范围的电网模型；

创建单元，用于创建与模型匹配的图形信息，加载到实时库环境中；

生成单元，用于将仿真所需的断面数据加载到实时库环境中，生成电网模型并进行电网模型校验。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。