【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)，尤其涉及一種基于v流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)即穩(wěn)控系統(tǒng)作為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的第二道防線，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的推進，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定特性發(fā)生了深刻變化，穩(wěn)控系統(tǒng)出現(xiàn)了控制策略復雜、控制對象增多、控制范圍增大、耦合性增強的趨勢，加大了穩(wěn)控系統(tǒng)運行控制難度。近年來，由于裝置本身缺陷、二次回路缺陷等因素，穩(wěn)控裝置多次出現(xiàn)拒動、誤動或動作不正確的情況，暴露出了穩(wěn)控裝置在規(guī)劃設(shè)計、研發(fā)制造、驗收調(diào)試、運行管理等環(huán)節(jié)的諸多問題。
2、目前在實驗室環(huán)境下，采用“電網(wǎng)仿真+穩(wěn)控實物”的數(shù)字化仿真驗證的手段，開展實驗室工程驗證。由于實驗室資源有限，難以復制與現(xiàn)場規(guī)模等量的1:1穩(wěn)控系統(tǒng)，因此，現(xiàn)有基于穩(wěn)控裝置實物的數(shù)字化仿真驗證在試驗驗證真實性(包括試驗規(guī)模、精度)、試驗場景完備性、試驗驗證靈活性方面，與新型電力系統(tǒng)條件下大規(guī)模、強耦合的復雜穩(wěn)控系統(tǒng)的試驗驗證要求存在相當大的差距。利用穩(wěn)控裝置的數(shù)學模型代替穩(wěn)控裝置實物開展穩(wěn)控系統(tǒng)試驗驗證，要保證穩(wěn)控系統(tǒng)試驗驗證的準確性，需要建立保留穩(wěn)控裝置全要素和穩(wěn)控系統(tǒng)全過程主要運行特性的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化模型。目前，穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化模型多采用控制策略模型，其適用范圍局限于穩(wěn)控策略校核以及穩(wěn)控功能驗證、方案設(shè)計離線研究場合，無法滿足穩(wěn)控系統(tǒng)可靠性試驗驗證的需求。因此，有必要研究穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證方法，構(gòu)建保真性、實時性、可交互的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，開展穩(wěn)控
3、v流程是一種軟件開發(fā)流程，因其整個開發(fā)過程構(gòu)造成一個v字形，其最重要的特征就是將計算機支持工具貫穿于設(shè)計測試的全過程，廣泛應用于汽車變速器、動力傳動系統(tǒng)、驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)等程序開發(fā)過程中。在v流程中，開發(fā)過程被劃分為多個階段，每個階段都有明確的目標和任務。在整個開發(fā)過程中，使用計算機支持工具進行輔助，大大提高了開發(fā)效率和準確性。同時，這種流程也強調(diào)在每個階段都進行嚴格的測試和驗證，確保每個階段的工作都符合預期的要求，從而確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。借鑒v流程的理念，將穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模工作劃分為不同階段，并在每個階段都進行有效的測試和驗證，提高模型的準確性和可靠性，減少模型優(yōu)化迭代次數(shù)，加快模型的開發(fā)速度，降低開發(fā)風險和成本，為穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證方法及裝置提供了新的思路。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、專利技術(shù)目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本專利技術(shù)提出一種基于v流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置及方法，通過快速構(gòu)建具有保真性、實時性、可交互等特點的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，支撐工程中穩(wěn)控系統(tǒng)可靠性試驗驗證需求。
2、技術(shù)方案：本專利技術(shù)基于v流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置包括：
3、穩(wěn)控功能單元模塊，用于模擬現(xiàn)場穩(wěn)控系統(tǒng)中各穩(wěn)控裝置內(nèi)部元件功能，包括i/o單元模塊、主控單元模塊和通信單元模塊；
4、穩(wěn)控裝置模型，用于模擬現(xiàn)場穩(wěn)控系統(tǒng)中各穩(wěn)控裝置功能，參照現(xiàn)場穩(wěn)控裝置配置，選擇穩(wěn)控功能單元模塊，集成為穩(wěn)控裝置模型；
5、穩(wěn)控系統(tǒng)模型，用于模擬現(xiàn)場穩(wěn)控系統(tǒng)功能，參照現(xiàn)場穩(wěn)控系統(tǒng)配置，構(gòu)建物理層面的穩(wěn)控系統(tǒng)拓撲平面模型和信息層面的穩(wěn)控系統(tǒng)控制平面模型，集成為穩(wěn)控系統(tǒng)模型。
6、其中，i/o單元模塊進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算、故障判斷，采集一次電網(wǎng)模型中線路、機組、主變元件的電壓、電流信號以及斷路器的位置信號，并計算出對應的電壓、電流有效值以及有功功率，結(jié)合相關(guān)壓板、定值和標準化的投停判據(jù)、啟動判據(jù)、跳閘判據(jù)確定投停、啟動、跳閘信息，并將測量、計算和判斷結(jié)果傳輸至主控單元模塊。
7、主控單元模塊控制決策，基于i/o單元模塊結(jié)果以及相關(guān)的壓板和定值信息確定故障類型、運行方式、潮流水平，檢索穩(wěn)控策略表，匹配控制策略，確定控制措施及控制量，如切機、切負荷、直流功率調(diào)制。
8、通信單元模塊負責與其它穩(wěn)控裝置模型的通信，將主控單元模塊的控制命令傳輸至其它穩(wěn)控裝置模型，以進行遠方控制。
9、物理層面的穩(wěn)控系統(tǒng)拓撲平面模型包括多層、多站和多套穩(wěn)控裝置模型及其聯(lián)系所述裝置的通信通道，包括但不限于穩(wěn)控主站、穩(wěn)控子站、切機執(zhí)行站、直流執(zhí)行站、切負荷執(zhí)行站以及新能源執(zhí)行站，也包括穩(wěn)控系統(tǒng)與外部系統(tǒng)，如直流控保、穩(wěn)控管理系統(tǒng)的交互接口。
10、信息層面的穩(wěn)控系統(tǒng)控制平面模型是指穩(wěn)控系統(tǒng)內(nèi)部與外部的信息交互以及控制路徑，包括但不限于穩(wěn)控系統(tǒng)與外部系統(tǒng)，如直流控保、穩(wěn)控管理系統(tǒng)的信息交互、穩(wěn)控主站與穩(wěn)控子站之間的信息交互、穩(wěn)控子站之間的信息交互、穩(wěn)控子站與穩(wěn)控執(zhí)行站之間的信息交互，以及穩(wěn)控系統(tǒng)從信息采集計算到控制措施執(zhí)行過程中控制流經(jīng)過的路徑。
11、本專利技術(shù)基于v流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證方法，按照建模需求、要素分析、穩(wěn)控裝置模型設(shè)計、穩(wěn)控系統(tǒng)模型設(shè)計、穩(wěn)控功能單元模塊、穩(wěn)控裝置模型集成及驗證、穩(wěn)控系統(tǒng)模型集成及驗證、一二次聯(lián)合模型驗證的步驟開展穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證，包括以下步驟：
12、(1)基于現(xiàn)場穩(wěn)控系統(tǒng)，結(jié)合穩(wěn)控系統(tǒng)工程驗證需求，明確待模擬穩(wěn)控系統(tǒng)的邊界，確定待模擬穩(wěn)控系統(tǒng)范圍；
13、(2)確定穩(wěn)控裝置建模要素包括信號采集、數(shù)據(jù)處理、裝置判據(jù)和定值整定，穩(wěn)控系統(tǒng)建模要素包括系統(tǒng)配置、控制策略、運行模式、內(nèi)部通信通道和外部系統(tǒng)交互接口；
14、(3)參照現(xiàn)場穩(wěn)控系統(tǒng)中各穩(wěn)控裝置配置，結(jié)合穩(wěn)控裝置建模要素，設(shè)計對應的穩(wěn)控裝置模型，明確各穩(wěn)控功能單元模塊輸入、輸出及交互信息，確定各穩(wěn)控裝置模型的相關(guān)參數(shù)，包括功率、電壓、電流和時間不同類型的定值以及壓板信息；
15、(4)參照現(xiàn)場穩(wěn)控系統(tǒng)配置，結(jié)合穩(wěn)控系統(tǒng)建模要素，設(shè)計對應的穩(wěn)控系統(tǒng)模型，明確穩(wěn)控裝置模型之間的拓撲連接和交互信息；
16、(5)基于組態(tài)化建模工具平臺，通過功能邏輯或裝置源代碼構(gòu)建穩(wěn)控功能單元模塊，并直接設(shè)定輸入信息，觀察模塊輸出信息是否與預想一致，以驗證穩(wěn)控功能單元模塊功能邏輯的正確性；
17、(6)在穩(wěn)控功能單元模塊的基礎(chǔ)上，集成為穩(wěn)控裝置模型，并直接設(shè)定輸入信息，觀察穩(wěn)控裝置模型的輸出信息是否與預想一致，以驗證穩(wěn)控裝置模型功能邏輯的正確性；
18、(7)在穩(wěn)控裝置模型的基礎(chǔ)上，集成為穩(wěn)控系統(tǒng)模型，基于組態(tài)化建模工具平臺，以中國電力調(diào)度部門常用離線仿真軟件的一次電網(wǎng)錄波數(shù)據(jù)為輸入信息，觀察穩(wěn)控系統(tǒng)模型的輸出信息是否與預想一致，以驗證穩(wěn)控系統(tǒng)模型功能邏輯的正確性；
19、(8)利用代碼轉(zhuǎn)換工具將穩(wěn)控系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換為代碼并導入至穩(wěn)控系統(tǒng)實時仿真平臺中，聯(lián)合穩(wěn)控系統(tǒng)模型和一次電網(wǎng)模型，在實時仿真環(huán)境下模擬電力系統(tǒng)各類故障開展仿真驗證，確保穩(wěn)控系統(tǒng)模型能夠得到全面滿足和驗證。
20、工作原理：本專利技術(shù)基于v流程將穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于V流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于V流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：所述I/O單元模塊進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算、故障判斷，采集一次電網(wǎng)模型中線路、機組、主變元件的電壓、電流信號以及斷路器的位置信號，并計算出對應的電壓、電流有效值以及有功功率，結(jié)合相關(guān)壓板、定值和標準化的投停判據(jù)、啟動判據(jù)、跳閘判據(jù)確定投停、啟動、跳閘信息，并將測量、計算和判斷結(jié)果傳輸至主控單元模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于V流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：所述主控單元模塊控制決策，基于I/O單元模塊結(jié)果以及相關(guān)的壓板和定值信息確定故障類型、運行方式、潮流水平，檢索穩(wěn)控策略表，匹配控制策略，確定控制措施及控制量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于V流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：所述通信單元模塊與其它穩(wěn)控裝置模型通信，將主控單元模塊的控制命令傳輸至其它穩(wěn)控裝置模型，以進行遠方控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于V流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于V流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：所述物理層面的穩(wěn)控系統(tǒng)拓撲平面模型包括穩(wěn)控主站、穩(wěn)控子站、切機執(zhí)行站、直流執(zhí)行站、切負荷執(zhí)行站以及新能源執(zhí)行站。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于V流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：所述物理層面的穩(wěn)控系統(tǒng)拓撲平面模型還包括穩(wěn)控系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的交互接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于V流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：所述信息層面的穩(wěn)控系統(tǒng)控制平面模型包括但不限于穩(wěn)控系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的信息交互、穩(wěn)控主站與穩(wěn)控子站之間的信息交互、穩(wěn)控子站之間的信息交互、穩(wěn)控子站與穩(wěn)控執(zhí)行站之間的信息交互，以及穩(wěn)控系統(tǒng)從信息采集計算到控制措施執(zhí)行過程中控制流經(jīng)過的路徑。
9.一種基于V流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證方法，其特征在于：包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于V流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證方法，其特征在于：步驟(3)中，各穩(wěn)控裝置模型的參數(shù)包括功率、電壓、電流和時間等不同類型的定值以及壓板信息。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于v流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于v流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：所述i/o單元模塊進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算、故障判斷，采集一次電網(wǎng)模型中線路、機組、主變元件的電壓、電流信號以及斷路器的位置信號，并計算出對應的電壓、電流有效值以及有功功率，結(jié)合相關(guān)壓板、定值和標準化的投停判據(jù)、啟動判據(jù)、跳閘判據(jù)確定投停、啟動、跳閘信息，并將測量、計算和判斷結(jié)果傳輸至主控單元模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于v流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：所述主控單元模塊控制決策，基于i/o單元模塊結(jié)果以及相關(guān)的壓板和定值信息確定故障類型、運行方式、潮流水平，檢索穩(wěn)控策略表，匹配控制策略，確定控制措施及控制量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于v流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：所述通信單元模塊與其它穩(wěn)控裝置模型通信，將主控單元模塊的控制命令傳輸至其它穩(wěn)控裝置模型，以進行遠方控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于v流程的穩(wěn)控系統(tǒng)數(shù)字化建模和驗證裝置，其特征在于：所述物理層面的穩(wěn)控系統(tǒng)拓撲平面模...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許劍冰，馮霄峰，徐海波，劉奇韜，印釗陽，任金華，李滿禮，何杰，
申請(專利權(quán))人：國電南瑞科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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