变电站二次回路仿真建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统二次回路仿真建模领域，更具体地说，本发明涉及一种变电 站二次回路仿真建模方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统的电气设备分为一次设备和二次设备。一次设备是构成电力系统的主 体，是直接生产、输送和分配电能的设备，主要包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、 电力母线、电力电缆和输电线路。二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和检测的设 备，包括控制器具、继电保护和自动装置、测量仪表、信号器具等。二次设备通过电压互感器 和电流互感器与一次设备电气联系。一次设备及其连接的回路成为一次回路。二次设备按 照一定的规则连接起来实现某种技术要求的电气回路成为二次回路，其包括发电厂和变电 所一次设备的控制、调节、继电保护和自动装置、测量和信号回路以及操作电源系统等。
[0003] 随着电力系统规模的不断扩大，变电站的一次系统和二次系统越来越复杂，需要 专业人员在理论探索的基础上，结合电力系统的试验。二次回路仿真系统是针对变电站二 次回路仿真建模，对二次回路实时电气状态进行仿真计算，模拟其元件动作逻辑，从而形成 一个与实际回路一致的动态的仿真环境，供给培训和研究之用。
[0004] 组成二次回路的基本单位是元件，例如各种类型的继电器、触点等。二次回路仿真 的基础即二次回路元件仿真，元件模型的合理性、正确性直接决定仿真系统的实时性、准确 性。现有技术中，元件模型中元件属性模型建立欠合理、依赖某一特定系统、特定接口、特定 文件格式，都阻碍了电力系统中二次回路的仿真建模的发展，针对变电站二次回路仿真建 模的合理性和通用性研究，对电力系统的运行和研究都具有重大意义。
【发明内容】
[0005] 针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种变电站二次回路仿真建模方 法，元件数学模型库建立合理、准确，不依赖于某一特定仿真系统，具有合理、准确、通用的 优点。
[0006] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：
[0007] 本发明所述的变电站二次回路仿真建模方法，包括以下步骤：
[0008]S1，根据二次回路元件属性，将变电站二次回路仿真建模的模型系统分成图模一 体化并指向具体一类元件的三级模型，建立元件数学模型库，
[0009]S2,通过可视化编辑工具将模型实例化，进而生成变电站仿真二次回路，并将所述 元件数学模型库的库文件设置为XML格式；
[0010] 其中，所述可视化编辑工具是基于QT框架的C语言编写。
[0011] 优选的是，步骤S2中通过基于QT框架的C语言进行编写将所述元件数学模型库 实例化，具体步骤包括：
[0012] S21，分析总结新建元件数学模型库实例化的方案；
[0013]S22,编辑元件数学模型外观；
[0014]S23,根据所述元件数学模型库派生元件数学模型属性；
[0015]S24,将所述元件数学模型外观与所述元件数学模型属性定义关联；
[0016]S25，保存元件数学模型库，更新所述元件数学模型库。
[0017] 优选的是，步骤S22具体包括：
[0018]S221，编辑元件数学模型静态外观；
[0019]S222,编辑元件数学模型各个状态的动态外观。
[0020] 优选的是，步骤S23具体包括：
[0021]S231，根据元件数学模型派生元件数学模型的基本属性；
[0022] S232,根据需求，增加元件数学模型特殊属性。
[0023] 优选的是，所述三级模型包括：
[0024] 第一级模型，其是将所有元件均分解为双端元件的最基本类型；所述第一级模型 依据二次回路元件之间的关联分为独立元件和关联元件；
[0025] 第二级模型，其从所述第一级模型派生，所述第二级模型包括端子类、触点类、电 阻类、二极管、继电器类、导线、切换开关类七个；以及，
[0026] 第三级模型：其从所述第二级模型派生；所述第三级模型具体到最细化的一类元 件个体；
[0027] 其中，所述独立元件是元件本身的状态、动作逻辑由自身决定或由外部扰动决定， 且元件状态不直接影响其他元件状态，与回路中其他元件无关；所述独立元件包括：端子 类、电阻类以及二极管类；
[0028] 所述关联元件是元件本身的状态或动作逻辑受其他元件影响或者直接影响其他 元件的状态；所述关联元件包括触点类、继电器类以及切换开关类。
[0029] 优选的是，所述端子类包括普通端子和实验端子，所述实验端子分解为所述普通 端子加上中间一个开断元件，所述普通端子简化为一个两状态的双端元件。
[0030] 优选的是，所述电阻类包括电阻和信号元件。
[0031] 优选的是，所述继电器类分解为一组关联元件的父元件线圈和若干个子元件辅助 触点。
[0032] 优选的是，所述切换开关类包括切换开关、空开、多头铡刀、按钮；所述切换开关类 分解为虚拟的父元件切换开关或空开和若干子元件辅助触点。
[0033] 本发明至少包括以下有益效果：
[0034] 本发明根据二次回路元件属性，将变电站二次回路仿真建模的模型系统分成图模 一体化并指向具体一类元件的三级模型，建立元件数学模型库；并通过可视化编辑工具基 于QT框架的C语言编写将模型实例化，进而生成变电站仿真二次回路，并将所述元件数学 模型库的库文件设置为XML格式；使得本发明所述的变电站二次回路仿真建模的元件数 学模型库建立合理、准确，不依赖于某一特定仿真系统，其他应用软件可直接读写库文件或 通过调用标准接口函数直接与元件数学模型编辑平台交换数据，具有合理、准确、通用的优 点。
[0035] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本 发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明所述的变电站二次回路仿真方法的流程图；
[0037]图2为本发明所述的基于QT框架的C语言进行编写将元件数学模型库实例化的 方法流程图；
[0038]图3为本发明所述的编辑元件静态外观和动态外观的图符以及属性定义的平台 示意图；
[0039] 图4为本发明所述的变电站二次回路仿真方法建立的直流电源联系仿真图示意 图；
[0040] 图5为本发明所述的三级模型中瞬时断开常闭触点的派生路径。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文 字能够据以实施。
[0042] 应当理解，本文所使用的诸如"具有"、"包含"以及"包括"术语并不配出一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。
[0043] 本发明实施方式提供一种变电站二次回路仿真建模方法，如图1所示，包括以下 步骤：
[0044]S1，根据二次回路元件属性，将变电站二次回路仿真建模的模型系统分成图模一 体化并指向具体一类元件的三级模型，建立元件数学模型库；
[0045]S2,通过可视化编辑工具将模型实例化，进而生成变电站仿真二次回路，并将所述 元件数学模型库的库文件设置为XML(ExtensibleMarkupLanguage，可扩展标记语言）格 式；
[0046] 其中，所述可视化编辑工具是基于QT框架的C语言编写。
[0047] 本实施方式中，QT是一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架，可建立艺术 级的图形用户界面所需的所有功能，容易扩展，并且允许真正地组件编程。XML能够更精确 地声明内容，方便跨越多种平台的更有意义的搜索结果；XML提供了一种描述结构数据的 格式，简化了网络中数据交换和表示，使得代码、数据和表示分离，并且是数据交换的标准 格式，具有通用性。根据二次回路元件属性，将变电站二次回路仿真建模的模型系统分成图 模一体化并指向具体一类元件的三级模型，建立元件数学模型库；并通过可视化编辑工具 基于QT框架的C语言编写将模型实例化，进而生成变电站仿真二次回路，并将所述元件数 学模型库的库文件设置为XML格式。使得本发明所述的变电站二次回路仿真建模的元件数 学模型库建立合理、准确，不依赖于某一特定仿真系统，其他应用软件可直接读写库文件或 通过调用标准接口函数直接与元件数学模型编辑平台交换数据，具有合理、准确、通用的优 点。
[0048] 作为本发明实施方式的另一种实施方式，如图2所示，步骤S2中通过基于QT框架 的C语言进行编写将所述元件数学模型库实例化，具体步骤包括：
[0049]S21，分析总结新建元件数学模型库实例化的方案；
[0050]S22,编辑元件数学模型外观；
[0051]S23,根据所述元件数学模型库派生元件数学模型属性；
[0052]S24,将所述元件数学模型外观与所述元件数学模型属性定义关联；
[0053]S25，保存元件数学模型库，更新所述元件数学模型库。
[0054] 本实施方式中，基于QT框架的C语言进行编写将所述元件数学模型库实例化，主 要通过编辑元件数学模型外观、派生元件数学模型属性，并将元件数学模型外观和元件数 学模型属性定义关联，以实现元件数学模型库的实例化，具有二次回路简化、二次回路动作 逻辑有效的优点。
[0055] 作为本实施方式的优选方式，步骤S22具体包括：S221，编辑元件数学模型静态外 观；S222,编辑元件数学模型各个状态的动态外观。更进一步地优化，步骤S23具体包括： S231，根据元件数学模型派生元件数学模型的基本属性；S232,根据需求，增加元件数学模 型特殊属性。编辑元件数学模型静态外观和动态外观图符以及属性定义的平台如图3所 不。
[0056] 编辑元件数学模型的静态外观和各个状态的动态外观，以及派生元件数学模型的 基本属性以及某种需求的特殊属性，将元件数学模型的外观和属性均细化，有利于提高二 次回路的元件数学模型库实例化的准确性。
[0057] 作为本发明实施方式的另一种实施方式，所述三级模型包括：
[0058] 第一级模型，其是将所有元件均分解为双端元件的最基本类型；所述第一级模型 依据二次回路元件之间的关联分为独立元件