面向对象Petri网的输电网线路保护仿真方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的输电网继电保护领域和电网仿真领域，具体是一种面向对象Petri 网的输电网线路保护仿真方法。
【背景技术】
[0002] 作为调度员培训仿真系统(DTS)建设和定值在线校核系统研发的一部分，研究继 电保护仿真模块的建模方法，对评估全网定值性能，校验保护动作逻辑具有重要的实际意 义。
[0003]离线整定的保护定值，在系统某些特殊运行方式下，可能会出现选择性或灵敏度 不满足要求的情形。需要有效的仿真手段来模拟故障后保护的动作行为。Petri网(PN)具有 直观清晰的图形化表示方法和形式化的数学定义，已被广泛用于保护仿真的研究中。现有 的研究丰富了基于PN的继电保护仿真方法，但仍有下述问题仍需解决：1)保护装置与重合 闸装置，断路器装置间的配合关系较为复杂。若通过传统PN模型进行建模，则导致模型变得 复杂；2)现有PN模型多专注于描述单个继电保护装置的动态性能，未体现不同保护装置之 间的配合关系。简单的PN模型作为无输入/无输出的封闭系统，难以描述保护之间的相互影 响行为;3)保护定值仿真系统中，存在着大量不同原理不同类型的保护，对模型的可扩展性 有一定要求。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供了一种面向对象Petri网的输电网线路保护仿真 方法，针对于该方法的具体
【发明内容】
如下:一种面向对象Petri网的输电网线路保护仿真方 法，其特征在于，包括以下步骤：
[0005] (1)利用Petri网建模方法及面向对象技术的封装特性，将断路器装置及其上装设 的保护元件、重合闸装置封装为一个保护仿真单元；
[0006] (2)构建时间决策单元用于解决保护装置延时变迀的局部时钟，在仿真过程中会 不停更改状态的问题，统一处理各种事件的时间配合关系。
[0007] (3)利用时间决策单元与故障计算单元的消息传递，控制保护仿真过程的前进。
[0008] 其中，所述步骤（1)中的每个保护仿真单元由断路器、断路器上配置的继电保护及 重合闸构成。
[0009] 其中，所述Petri网模型定义为一个四元组：
[0010] S=(Pu，Td，Fc，R) 1)
[0011]其中，Pu=(Pui，Pu2......Pun)是保护仿真单元的有限集合，n>0为保护仿真单元的 个数，Pm为第i个保护仿真单元的PN模型；
[0012] Td是时间决策单元，负责处理仿真过程中的时间配合关系并推动仿真进程的前 进；
[0013] Fc是故障计算单元，负责进行系统的故障计算并传递计算结果；
[0014] R=(Rij，i，jeN)为对象间的消息传递。Rij表示对象i和对象j间的消息传递关 系。
[0015] 保护仿真单元的PN模型为一个十一元组：
[0016] Pm= (IM,0M,P,T,Pre,Post,C,Mo,E, ST, *p) 2)
[0017] 其中，頂、OM是保护仿真单元PN的输入输出库所集合，实现仿真单元与外界的信息 交互。；
[0018] P是对象内部库所的集合；
[0019] T是对象内部变迀的集合；
[0020] C是与变迀和库所关联的色彩集合；
[0021] Pre与Post是与触发颜色相关的函数，建立了变迀颜色与库所颜色间的对应关系。 颜色和色彩指的是对PN网中的每类Token进行赋值，用来区分同一系统中的不同个体； [0022] Mo为保护仿真单元的初始标识；
[0023] E= (ei,e2......en)T为受控变迀对应的外部事件向量，如果事件i为真，则ei为1，反 之为〇。用于描述仿真时用户预设的保护拒动行为以及断路器的拒动、误动行为；
[0024] ST= (St1, St2……Stn)T为约束变迀的约束条件集合。约束变迀对输入信息进行计 算处理，如果约束条件一"满足条件，则变迀可激发。ST用于描述保护的动作判据；
[0025] *P为一个指针类，用于控制对象之间的信息传递及各Pu的同步推进。*P是一个三 元组(t_next，bConnTd，bNeedFc)，其中t_next记录Pu的后续将要触发的变迀集，当t_next 为True时，对象内部没有变迀可激发，此时本Pu处于暂时"稳定"状态，bConnTd置为True。本 Pu可接收来自时间决策单元Td的消息。当本Pu接收到Td传来的消息后，bConnTd重置为 False; bNeedFc表示本Pu是否发生了引起系统拓扑变更的事件，如果发生则bNeedFc为 True，当本Pu接收到外界传来的消息后，bNeedFc重置为False。
[0026] 其中，所述步骤(2)中时间决策单元中定义一个时序控制器TC来负责处理时序逻 辑关系，TC为一个三元组TC = (cltTs ,cltEvents ,TGlobal)。其中，cltTs为动态时间序列， 保存从各Pu和Fc接收到的时序逻辑信息；cltEvents为时间序列中时间节点的事件集； TGlobal为当前仿真时间。
[0027] 其中，所述的时间决策单元Td接收保护的启动信息后，通过变迀t来实现对保护 的启动信息的更新，所有的信息存储在c I tTs和c I tEvents中。其更新规则如下：
[0028] 1)如果頂TPl中不含某保护的启动信息，Pl含有该保护的启动信息，则该保护处于 返回状态，库所P2中删除该保护的应动作信息；
[0029] 2)如果頂TPl中含有某保护的启动信息，Pl中不含有该保护的启动信息，则该保护 启动，库所P2中新增保护的应动作信息，其应动作时间为当前仿真时间+动作时延。
[0030] 3)如果頂TPl中含有某保护的启动信息，Pl中也含有该保护的启动信息，则该保护 处于时延等待状态，库所P2中有保护的应动作信息，其应动作时间保持与Pl中记录的一致。
[0031] 其中所述步骤(3)中通过将重合闸启动信息、后加速保护启动信息与库所P2中信 息进行综合，更新cltTs及cltEvents，来控制仿真过程的前进。
[0032] 通过将重合闸启动信息、后加速保护启动信息与库所P2中信息进行综合，更新 cltTs及cl tEvents。如果IMTF中有Token，则变迀t4激发，进行故障计算，所有保护重新进行 动作判断；如果IMTF中无 Token，则变迀t3激发，t3的作用是选择出离当前仿真时间TGlobal 最近的时间节点，触发其对应的事件，并发送消息至各保护仿真单元或故障计算单元，同时 推进TGI oba 1至对应时间节点。
[0033]本发明将断路器及其上装设的保护、重合闸封装为一个保护仿真单元，大大的减 少了整体模型的复杂程度，同时利用时间决策单元和保护仿真单元的消息传递来模拟保护 的延时动作过程，并统一处理各种事件的时间配合关系，使得整个系统结构更清晰明了。另 外本发明利用对象间的消息传递关系来模拟各种保护之间的相互配合关系，解决了传统 Petri网难以描述保护之间的相互影响行为的缺点。该模型具有一定的可扩展性，对于新原 理的线路保护，只需要给出其动作判据，就可以很方便的加入到保护仿真单元中。
【附图说明】
[0034]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明专利内容作进一步详细的说明。
[0035]图1为简单输电网络结构图；
[0036]图2为保护仿真单元PN模型；
[0037]图3为保护仿真单元的可达图；
[0038]图4为时间决策单元的PN模型；
[0039]图5为故障计算单元的PN模型；
[0040] 图6为保护仿真PN模型对象间的消息传递。
【具体实施方式】
[0041] 根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实 施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详