專利名稱：一種用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法
一種用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于變配電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于變電站培訓(xùn)的仿真系統(tǒng)。
技術(shù)背景
隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)的電力應(yīng)用達(dá)到了空前的規(guī)模，變電站數(shù)量快速增 長(zhǎng)，電壓等級(jí)從500kV、220kV、llOkV、66kV、！35kV到10kV，接線形式、開(kāi)關(guān)型號(hào)及其保護(hù)方式更是多種多樣。
大部分按綜合自動(dòng)化要求設(shè)計(jì)的變電站，采用了當(dāng)前最先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，這 些現(xiàn)存的狀況這對(duì)變電站運(yùn)行人員的素質(zhì)提出了更高的要求，因此必須配置仿真培訓(xùn)系 統(tǒng)。
另外，我國(guó)變電所的主接線形式已經(jīng)相當(dāng)規(guī)范，例如單母分段帶旁路、雙母 線、雙母線帶旁路和3/2接線等接線形式，都是典型的接線形式，被我國(guó)變電站廣泛采 用，這為實(shí)現(xiàn)具有通用性的仿真方案奠定了良好的基礎(chǔ)。
變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，變電站的安全可靠運(yùn)行對(duì)維持電力系統(tǒng)的 穩(wěn)定運(yùn)行和保證供電的可靠性具有十分重要的意義。
電力系統(tǒng)歸根到底是一個(gè)人工制造的系統(tǒng)，需要人工的參與和決策，所以需要 對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行培訓(xùn)，增強(qiáng)他們對(duì)系統(tǒng)的了解，提高他們運(yùn)行操作和事故處理的技能。
由于電力系統(tǒng)的特殊性，使得在實(shí)際運(yùn)行的變電站中進(jìn)行人員培訓(xùn)，難以在允 許的時(shí)間內(nèi)達(dá)到滿意的效果。而脫離實(shí)際環(huán)境進(jìn)行的培訓(xùn)，難以提高運(yùn)行操作人員面對(duì) 突發(fā)事故的準(zhǔn)確反映和正確處理的能力。
因此，建立一個(gè)與實(shí)際變電站運(yùn)行狀況相同或相似的仿真環(huán)境來(lái)進(jìn)行培訓(xùn)是十 分必要的。
變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)就是根據(jù)實(shí)際變電站的狀況，運(yùn)用必要的仿真技術(shù)，構(gòu)建 一個(gè)虛擬運(yùn)行的變電站作為培訓(xùn)環(huán)境，通過(guò)培訓(xùn)人員在這個(gè)環(huán)境中進(jìn)行的相關(guān)運(yùn)行操 作，達(dá)到培訓(xùn)的目的。
“倒閘操作”是指電氣設(shè)備由一種運(yùn)行狀態(tài)變換到另一種運(yùn)行狀態(tài)，或電力系 統(tǒng)由一種運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N運(yùn)行方式時(shí)所進(jìn)行的一系列的有序操作。它是變電站運(yùn) 行值班人員的一項(xiàng)重要工作，它關(guān)系著變電站及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，也關(guān)系著在電氣 設(shè)備上工作的工作人員的生命及操作人員本身的安全。因此，在很多仿真系統(tǒng)中均包含 有“五防”(防止誤分、合斷路器，防止帶負(fù)荷分、合隔離開(kāi)關(guān)，防止帶電掛(合)接地 線(接地開(kāi)關(guān))，防止帶接地線(接地開(kāi)關(guān))合斷路器(隔離開(kāi)關(guān))，防止誤入帶電間隔) 操作票模塊。
操作票自動(dòng)開(kāi)票仿真系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用前景，但是從現(xiàn)有系統(tǒng)的使用情況來(lái) 看，由于二次操作比較繁雜，大多數(shù)系統(tǒng)對(duì)一次設(shè)備操作順序進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)票推理，而對(duì) 于二次設(shè)備的操作大多是采用在二次模型中單獨(dú)操作生成步驟，不能達(dá)到一次性自動(dòng)開(kāi) 票的目標(biāo)，缺乏指導(dǎo)性和實(shí)用性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè) 備建模方法，其通過(guò)對(duì)站內(nèi)一、二次設(shè)備進(jìn)行恰當(dāng)?shù)拿枋?，可描述變電站的主接線方式 和一、二次設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)，將其運(yùn)用在操作票自動(dòng)開(kāi)票仿真系統(tǒng)中，可以開(kāi)出包含 一、二次操作的完整操作票。
本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模 方法，包括對(duì)站內(nèi)一次設(shè)備和二次設(shè)備進(jìn)行建模，其特征是
A、根據(jù)一次設(shè)備的電連接拓?fù)潢P(guān)系，采用端點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)類和端點(diǎn)類對(duì)各一 次設(shè)備進(jìn)行定義，將其劃分為一個(gè)端點(diǎn)設(shè)備、二個(gè)端點(diǎn)設(shè)備和三個(gè)端點(diǎn)設(shè)備，通過(guò)節(jié)點(diǎn) 與端點(diǎn)的關(guān)系表示各一次設(shè)備之間的電連接關(guān)系，如果兩個(gè)設(shè)備的端點(diǎn)被包含在同一個(gè) 節(jié)點(diǎn)中，則可判斷出這兩個(gè)設(shè)備是連接在一起的；
B、定義一個(gè)設(shè)備類，然后根據(jù)變電站的所屬設(shè)備類型將其劃分為變壓器類設(shè) 備、母線類設(shè)備、線路類設(shè)備、開(kāi)關(guān)類設(shè)備和刀間類設(shè)備，使每個(gè)一次設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的 類模型，且每個(gè)一次設(shè)備都設(shè)置有一組槽值，把描述某一對(duì)象的屬性、事實(shí)填進(jìn)對(duì)應(yīng)的 槽值，作為數(shù)據(jù)成員封裝進(jìn)對(duì)象類中；
C、將二次設(shè)備以類的形式描述，將其劃分為保護(hù)裝置類、保護(hù)單元類和自動(dòng)裝 置類，同樣使每個(gè)二次設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的類模型，且每個(gè)二次設(shè)備都設(shè)置有一組槽值，把 描述某一對(duì)象的屬性、事實(shí)填進(jìn)對(duì)應(yīng)的槽值，作為數(shù)據(jù)成員封裝進(jìn)對(duì)象類中；
D、根據(jù)各一次設(shè)備的類模型/槽值和其對(duì)應(yīng)的二次設(shè)備，建立一、二次設(shè)備之 間的聯(lián)系，將各個(gè)一次設(shè)備與其保護(hù)裝置、保護(hù)單元之間建立“一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互 對(duì)應(yīng)聯(lián)系關(guān)系；
E、對(duì)倒閘操作任務(wù)進(jìn)行歸類，將每個(gè)完整的倒閘操作任務(wù)分解成多個(gè)子任務(wù)， 每個(gè)子任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)子規(guī)則；其子任務(wù)包括一次或二次操作，其子規(guī)則的組合順序依 據(jù)，對(duì)于一次操作按“五防”規(guī)則進(jìn)行，對(duì)于二次操作按照繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置 典型操作票編寫(xiě)的基本原則，插入到一次操作中；
F、根據(jù)任務(wù)類型，對(duì)應(yīng)一個(gè)確定了操作子任務(wù)的順序的模板；即選定具體操作 任務(wù)后，利用CLIPS的推理功能，得到當(dāng)前對(duì)象的相關(guān)一、二次設(shè)備信息，最后根據(jù)模 板生成操作序列；
G、形成并輸出同時(shí)包含了一、二次操作任務(wù)/操作序列的操作票。
其所述的一個(gè)端點(diǎn)設(shè)備至少包括母線和接地刀閘，所述的二個(gè)端點(diǎn)設(shè)備至少包 括開(kāi)關(guān)、刀間和兩卷變壓器，所述的三個(gè)端點(diǎn)設(shè)備至少包括三卷變壓器。
進(jìn)一步的，所述設(shè)備類的槽值用于存放公有屬性，其中所述刀閘類、線路類、 母線類、變壓器類一次設(shè)備的槽值至少包括設(shè)備編號(hào)、設(shè)備類型、電壓等級(jí)、設(shè)備狀態(tài) 和設(shè)備的端點(diǎn)編號(hào)；其所述開(kāi)關(guān)類一次設(shè)備的槽值除包括上述內(nèi)容之外，至少還再包含 一個(gè)開(kāi)關(guān)位置的槽值，其所述開(kāi)關(guān)位置的槽值分為普通開(kāi)關(guān)、旁路開(kāi)關(guān)或母聯(lián)開(kāi)關(guān)。
所述二次設(shè)備所對(duì)應(yīng)的槽值，對(duì)于保護(hù)裝置類而言至少包括裝置名稱、當(dāng)前定 值區(qū)和包含功能；對(duì)于保護(hù)單元類而言至少包括功能號(hào)、段數(shù)、關(guān)聯(lián)設(shè)備和狀態(tài)；對(duì)于 自動(dòng)裝置類而言至少包括功能號(hào)、狀態(tài)和安裝位置。5
在所述的一次設(shè)備與保護(hù)裝置類二次設(shè)備之間，存在“一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互 關(guān)聯(lián)關(guān)系；在所述的保護(hù)裝置類二次設(shè)備與保護(hù)單元類二次設(shè)備之間，存在“一個(gè)關(guān)聯(lián) 多個(gè)”的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系；在所述的保護(hù)裝置類二次設(shè)備與自動(dòng)裝之類二次設(shè)備之間，存 在“一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。
所述倒閘操作任務(wù)的歸類至少劃分為“某設(shè)備停運(yùn)轉(zhuǎn)檢修”、“某設(shè)備停運(yùn)備 用”、“某設(shè)備投入運(yùn)行”、“某設(shè)備恢復(fù)備用”、“某設(shè)備檢修”、“某設(shè)備解除備 用”、“某廠用母線由工作電源轉(zhuǎn)備用電源供電”、“某廠用母線由備用電源轉(zhuǎn)工作電 源供電”、“某設(shè)備拉電源”和“某設(shè)備送電源”。
所述CLIPS的推理功能，從待操作一次設(shè)備的槽值開(kāi)始，逐步搜索到的其他設(shè) 備以及它們之間的關(guān)系，對(duì)可以進(jìn)行的接線方式加以確定，明確每一個(gè)子任務(wù)的操作對(duì) 象，再按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作術(shù)語(yǔ)對(duì)各子規(guī)則進(jìn)行描述，即可得到同時(shí)包含了一、二次 操作任務(wù)/操作序列的操作票。
更進(jìn)一步的，所述的倒閘操作任務(wù)以規(guī)則的形式存在CLIPS的知識(shí)庫(kù)中，以關(guān) 鍵字任務(wù)類型和電壓等級(jí)進(jìn)行區(qū)分。
其所述規(guī)則的基本表達(dá)方式為
操作對(duì)象及狀態(tài)&條件部分= > 結(jié)論部分；
其條件部分主要用來(lái)匹配約束操作的電壓等級(jí)、任務(wù)類型和接線方式；其結(jié)論 部分則是操作步驟的列出。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
通過(guò)對(duì)相關(guān)設(shè)備建模的方法，可以方便地得到對(duì)象的相關(guān)一、二次設(shè)備信息， 最后根據(jù)需要生成相應(yīng)的操作步驟；因此，開(kāi)出的操作票可同時(shí)包含了一、二次設(shè)備操 作步驟/順序，因此對(duì)培訓(xùn)新上崗人員具有較大的指導(dǎo)與幫助作用。


圖1是本發(fā)明技術(shù)方案中節(jié)點(diǎn)與端點(diǎn)的含義示意圖2是本發(fā)明一次設(shè)備的拓?fù)潢P(guān)系原理圖3為本發(fā)明的建模方法示意框圖4為二次設(shè)備類模型示意圖5為實(shí)施例主接線示意圖。
圖中1為節(jié)點(diǎn)，2為端點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1中，如果把所有的一次設(shè)備按照端點(diǎn)2的個(gè)數(shù)分類，可分為
一個(gè)端點(diǎn)設(shè)備如母線、接地刀閘等；
二個(gè)端點(diǎn)設(shè)備如開(kāi)關(guān)，刀閘，兩卷變壓器等；
三個(gè)端點(diǎn)設(shè)備如三卷變壓器等。
另外，如果兩個(gè)設(shè)備的端點(diǎn)被包含在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)3中，則可判斷出這兩個(gè)設(shè)備 是連接在一起的。
在本圖中，左側(cè)、中間的兩個(gè)一次設(shè)備即為“兩個(gè)端點(diǎn)設(shè)備”，而右側(cè)的一次 設(shè)備是一個(gè)“三個(gè)端點(diǎn)設(shè)備”。
變電站包括變壓器、母線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘、操作機(jī)構(gòu)、冷卻系 統(tǒng)、電壓互感器、電流互感器、電抗器、電容器、高壓熔斷器、站用變壓器等一次設(shè) 備，在本方法中，每個(gè)設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的類模型，一次設(shè)備表示的關(guān)鍵是體現(xiàn)電網(wǎng)的拓 撲，為了方便地表示拓?fù)洌痉椒ㄔ黾恿斯?jié)點(diǎn)類與端點(diǎn)類，其含義為
端點(diǎn)即每一設(shè)備與其他設(shè)備進(jìn)行連接的電氣端點(diǎn)。
節(jié)點(diǎn)多個(gè)設(shè)備相連時(shí)形成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，其包含連在一起的所有端點(diǎn)。
節(jié)點(diǎn)類(NODE)存放所有包含在該節(jié)點(diǎn)中的端點(diǎn)編號(hào)。
端點(diǎn)類(TERMINAL)存放它所屬節(jié)點(diǎn)的編號(hào)。
圖2中，由于設(shè)備5的端點(diǎn)Terminal 1與設(shè)備10的端點(diǎn)Terminal η包含在同一個(gè) 節(jié)點(diǎn)Nodel中，故我們可以判斷設(shè)備5與設(shè)備10在電氣上是相連的。
圖3中，本發(fā)明的技術(shù)方案，包括對(duì)站內(nèi)一次設(shè)備和二次設(shè)備進(jìn)行建模，其具 體方法是
Α、根據(jù)一次設(shè)備的電連接拓?fù)潢P(guān)系，采用端點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)類和端點(diǎn)類對(duì)各一 次設(shè)備進(jìn)行定義，將其劃分為一個(gè)端點(diǎn)設(shè)備、二個(gè)端點(diǎn)設(shè)備和三個(gè)端點(diǎn)設(shè)備，通過(guò)節(jié)點(diǎn) 與端點(diǎn)的關(guān)系表示各一次設(shè)備之間的電連接關(guān)系，如果兩個(gè)設(shè)備的端點(diǎn)被包含在同一個(gè) 節(jié)點(diǎn)中，則可判斷出這兩個(gè)設(shè)備是連接在一起的；
B、定義一個(gè)設(shè)備類，然后根據(jù)變電站的所屬設(shè)備類型將其劃分為變壓器類設(shè) 備、母線類設(shè)備、線路類設(shè)備、開(kāi)關(guān)類設(shè)備和刀間類設(shè)備，使每個(gè)一次設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的 類模型，且每個(gè)一次設(shè)備都設(shè)置有一組槽值，把描述某一對(duì)象的屬性、事實(shí)填進(jìn)對(duì)應(yīng)的 槽值，作為數(shù)據(jù)成員封裝進(jìn)對(duì)象類中；
C、將二次設(shè)備以類的形式描述，將其劃分為保護(hù)裝置類、保護(hù)單元類和自動(dòng)裝 置類，同樣使每個(gè)二次設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的類模型，且每個(gè)二次設(shè)備都設(shè)置有一組槽值，把 描述某一對(duì)象的屬性、事實(shí)填進(jìn)對(duì)應(yīng)的槽值，作為數(shù)據(jù)成員封裝進(jìn)對(duì)象類中；
D、根據(jù)各一次設(shè)備的類模型/槽值和其對(duì)應(yīng)的二次設(shè)備，建立一、二次設(shè)備之 間的聯(lián)系，將各個(gè)一次設(shè)備與其保護(hù)裝置、保護(hù)單元之間建立“一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互 對(duì)應(yīng)聯(lián)系關(guān)系；
Ε、對(duì)倒閘操作任務(wù)進(jìn)行歸類，將每個(gè)完整的倒閘操作任務(wù)分解成多個(gè)子任務(wù)， 每個(gè)子任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)子規(guī)則；其子任務(wù)包括一次或二次操作，其子規(guī)則的組合順序依 據(jù)，對(duì)于一次操作按“五防”規(guī)則進(jìn)行，對(duì)于二次操作按照繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置 典型操作票編寫(xiě)的基本原則，插入到一次操作中；
F、根據(jù)任務(wù)類型，對(duì)應(yīng)一個(gè)確定了操作子任務(wù)的順序的模板；即選定具體操作 任務(wù)后，利用CLIPS的推理功能，得到當(dāng)前對(duì)象的相關(guān)一、二次設(shè)備信息，最后根據(jù)模 板生成操作序列；
G、形成并輸出同時(shí)包含了一、二次操作任務(wù)/操作序列的操作票。
其所述的一個(gè)端點(diǎn)設(shè)備至少包括母線和接地刀閘，所述的二個(gè)端點(diǎn)設(shè)備至少包 括開(kāi)關(guān)、刀間和兩卷變壓器，所述的三個(gè)端點(diǎn)設(shè)備至少包括三卷變壓器。
進(jìn)一步的，所述設(shè)備類的槽值用于存放公有屬性，其中所述刀閘類、線路類、母線類、變壓器類一次設(shè)備的槽值至少包括設(shè)備編號(hào)、設(shè)備類型、電壓等級(jí)、設(shè)備狀態(tài) 和設(shè)備的端點(diǎn)編號(hào)；其所述開(kāi)關(guān)類一次設(shè)備的槽值除包括上述內(nèi)容之外，至少還再包含 一個(gè)開(kāi)關(guān)位置的槽值，其所述開(kāi)關(guān)位置的槽值分為普通開(kāi)關(guān)、旁路開(kāi)關(guān)或母聯(lián)開(kāi)關(guān)。
所述二次設(shè)備所對(duì)應(yīng)的槽值，對(duì)于保護(hù)裝置類而言至少包括裝置名稱、當(dāng)前定 值區(qū)和包含功能；對(duì)于保護(hù)單元類而言至少包括功能號(hào)、段數(shù)、關(guān)聯(lián)設(shè)備和狀態(tài)；對(duì)于 自動(dòng)裝置類而言至少包括功能號(hào)、狀態(tài)和安裝位置。
在所述的一次設(shè)備與保護(hù)裝置類二次設(shè)備之間，存在“一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互 關(guān)聯(lián)關(guān)系；在所述的保護(hù)裝置類二次設(shè)備與保護(hù)單元類二次設(shè)備之間，存在“一個(gè)關(guān)聯(lián) 多個(gè)”的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系；在所述的保護(hù)裝置類二次設(shè)備與自動(dòng)裝之類二次設(shè)備之間，存 在“一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。
所述倒閘操作任務(wù)的歸類至少劃分為“某設(shè)備停運(yùn)轉(zhuǎn)檢修”、“某設(shè)備停運(yùn)備 用”、“某設(shè)備投入運(yùn)行”、“某設(shè)備恢復(fù)備用”、“某設(shè)備檢修”、“某設(shè)備解除備 用”、“某廠用母線由工作電源轉(zhuǎn)備用電源供電”、“某廠用母線由備用電源轉(zhuǎn)工作電 源供電”、“某設(shè)備拉電源”和“某設(shè)備送電源”。
所述CLIPS的推理功能，從待操作一次設(shè)備的槽值開(kāi)始，逐步搜索到的其他設(shè) 備以及它們之間的關(guān)系，對(duì)可以進(jìn)行的接線方式加以確定，明確每一個(gè)子任務(wù)的操作對(duì) 象，再按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作術(shù)語(yǔ)對(duì)各子規(guī)則進(jìn)行描述，即可得到同時(shí)包含了一、二次 操作任務(wù)/操作序列的操作票。
更進(jìn)一步的，所述的倒閘操作任務(wù)以規(guī)則的形式存在CLIPS的知識(shí)庫(kù)中，以關(guān) 鍵字任務(wù)類型和電壓等級(jí)進(jìn)行區(qū)分。
其所述規(guī)則的基本表達(dá)方式為
操作對(duì)象及狀態(tài)&條件部分= > 結(jié)論部分；
其條件部分主要用來(lái)匹配約束操作的電壓等級(jí)、任務(wù)類型和接線方式；其結(jié)論 部分則是操作步驟的列出。
由于電力系統(tǒng)中的設(shè)備可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備，因此，本技術(shù)方案主要包 含兩個(gè)核心一次設(shè)備建模與二次設(shè)備建模。
具體實(shí)施時(shí)，對(duì)于具體的電氣設(shè)備，首先定義一個(gè)設(shè)備類(DEVICE)，然后根 據(jù)變電站的所屬設(shè)備類型派生出變壓器類，母線類，線路類，開(kāi)關(guān)類，刀閘類等。每個(gè) 設(shè)備都有一些槽值，把描述某一對(duì)象的屬性、事實(shí)填進(jìn)槽值(slot)，作為數(shù)據(jù)成員封裝進(jìn) 對(duì)象類中。
設(shè)備類(DEVICE)用于存放公有屬性，有以下槽值設(shè)備編號(hào)/設(shè)備類型(區(qū) 分各類設(shè)備)/電壓等級(jí)/設(shè)備狀態(tài)/設(shè)備的端點(diǎn)編號(hào)(端點(diǎn)個(gè)數(shù)不大于3)。
開(kāi)關(guān)類(BREAKER)，再擴(kuò)展一個(gè)槽值開(kāi)關(guān)位置，分為普通開(kāi)關(guān)，旁路開(kāi) 關(guān)，母聯(lián)開(kāi)關(guān)三種。
刀閘類6WITCH)，不需擴(kuò)展槽值。
線路類(LOAD)，不需擴(kuò)展槽值。
母線類(BUS)，不需擴(kuò)展槽值。
變壓器類(TRANSFORMER)，不需擴(kuò)展槽值。
其余一次設(shè)備，如電壓互感器、電流互感器、電抗器、電容器和高壓熔斷器均8不需擴(kuò)展其他槽值，因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^(guò)節(jié)點(diǎn)與端點(diǎn)的關(guān)系將一次設(shè)備之間的連接關(guān)系較 好的表示出來(lái)。
電力系統(tǒng)中的二次設(shè)備種類繁多，包括控制設(shè)備、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、測(cè)量 儀表等，因此在本技術(shù)方案中，對(duì)二次設(shè)備的建模也極為重要。
二次設(shè)備同樣以類的形式描述包括保護(hù)裝置類，保護(hù)單元類，自動(dòng)裝置類。 各類的槽值以及它們之間的關(guān)系如圖4所示。
圖4中，由于一次設(shè)備可能配有一到兩個(gè)的保護(hù)裝置；不同的一次設(shè)備可能具 有相同型號(hào)的保護(hù)裝置；各保護(hù)裝置由若干保護(hù)單元配置而成；不同型號(hào)的保護(hù)裝置之 間可能具有相同功能的保護(hù)單元，故如圖4中建立一、二次設(shè)備之間的聯(lián)系，可將一次 設(shè)備與保護(hù)裝置、保護(hù)單元建立了對(duì)應(yīng)聯(lián)系，其中1: η表示一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)，雙向的箭頭 表示相互關(guān)聯(lián)。
對(duì)保護(hù)裝置類。描述各一次設(shè)備配置的保護(hù)裝置。其槽值有裝置名稱，作為 區(qū)別各保護(hù)裝置的關(guān)鍵字/當(dāng)前定值區(qū)/包含的保護(hù)單元功能個(gè)數(shù)。
對(duì)保護(hù)單元類，描述保護(hù)屏柜上的各種保護(hù)單元硬壓板等。其槽值有功能號(hào) (m_funcNO)用于區(qū)分不同功能的保護(hù)單元關(guān)鍵字/保護(hù)段數(shù)(m_mim)，可能為一、 二、三、四段，無(wú)段數(shù)則填0/所屬保護(hù)裝置名(m_deViCe)描述保護(hù)單元關(guān)聯(lián)的一次設(shè) 備名稱/狀態(tài)(instate)表示該功能是否投入使用/關(guān)聯(lián)的跳閘開(kāi)關(guān)編號(hào)。
對(duì)自動(dòng)裝置類，其槽值有裝置名稱/當(dāng)前定值區(qū)/包含功能單元編號(hào)/關(guān)聯(lián)的跳 閘開(kāi)關(guān)編號(hào)。
注為了簡(jiǎn)化，可將不同的保護(hù)功能單元給定一個(gè)功能號(hào)如重合閘1; 雙側(cè)保護(hù)2 ；電流保護(hù)3 ；過(guò)負(fù)荷保護(hù)4 ；零序電流保護(hù)5 ；接地距離6等。
CLIPS 是"C Language Integrated production System"的首字母縮略詞，意思是C語(yǔ)言集成產(chǎn)生式系統(tǒng)。其基本組成為事實(shí)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)，和推理機(jī)。已廣泛用于開(kāi)發(fā) 各類專家系統(tǒng)和知識(shí)處理系統(tǒng)。
使用CLIPS開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)，推理機(jī)的開(kāi)發(fā)工作可以省去，只需要將相關(guān)領(lǐng)域的 知識(shí)表示出來(lái)并按照一定的形式組織起來(lái)，完成知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)即可。
在本系統(tǒng)中，由于設(shè)備種類繁多，包括一次設(shè)備和二次設(shè)備，而針對(duì)不同的設(shè) 備又有不同的操作規(guī)則，采用CLIPS將二者混合起來(lái)表示知識(shí)，用面向?qū)ο蟮谋硎痉ū?示設(shè)備，用面向過(guò)程的表示法來(lái)進(jìn)行操作流程控制，將具有很好的兼容性和可擴(kuò)展性。
由于CLIPS以及其與VC++語(yǔ)言的嵌合均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再敘述其具體實(shí)現(xiàn) 方法和具體過(guò)程。
圍繞設(shè)備運(yùn)行、備用、檢修及停用的4種方式轉(zhuǎn)換，日常的倒閘操作任務(wù)可分 為(1)某設(shè)備停運(yùn)轉(zhuǎn)檢修；( 某設(shè)備停運(yùn)備用；( 某設(shè)備投入運(yùn)行；(4)某設(shè)備恢復(fù) 備用；(5)某設(shè)備檢修；(6)某設(shè)備解除備用；(7)某廠用母線由工作電源轉(zhuǎn)備用電源供 電；(8)某廠用母線由備用電源轉(zhuǎn)工作電源供電；(9)某設(shè)備拉電源；(10)某設(shè)備送電 源。
一個(gè)完整的倒閘操作往往包括很多小的操作任務(wù)，因此可將一個(gè)大任務(wù)分成各 子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)子規(guī)則。
子任務(wù)可能是一次或者二次操作，如開(kāi)關(guān)的操作，刀閘的操作，接地刀閘或臨時(shí)地線的操作，旁母充電的操作，保護(hù)的投切操作等。
而子規(guī)則的組合順序依據(jù)為(1) 一次操作的規(guī)則一般是五防規(guī)則；(2) 二次操 作按照繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置典型操作票編寫(xiě)的基本原則，插入到一次操作中。
實(shí)施例
線路的旁路帶路操作是比較復(fù)雜的一種倒閘操作，此處以220kV雙母帶旁路接 線方式(其主接線方式如圖5所示)下，專用旁路斷路器210由熱備用轉(zhuǎn)帶線路201運(yùn)行 的操作為例，來(lái)說(shuō)明本技術(shù)方案中的開(kāi)票推理過(guò)程
操作前，I、II母線分別帶線路斷路器201，203運(yùn)行，210旁路斷路器在I母線 上熱備用。
母線保護(hù)BP-2B，201線路保護(hù)RCS-931A。
按照五防規(guī)則與二次設(shè)備典型操作的基本原則，線路的旁路帶路操作將包括以 下步驟
1)讀取線路所帶的保護(hù)(若所帶線路配有縱聯(lián)保護(hù)，則停用該縱聯(lián)保護(hù))；
2)修改定值(若所帶線路配有縱差保護(hù)，修改旁路斷路器定值為被帶線路定 值，并投入旁路縱差保護(hù))；
3)隔離開(kāi)關(guān)操作(將旁路斷路器改至與所帶線路相同母線熱備用)；
4)斷路器操作(合上旁路斷路器對(duì)旁母充電)；
5)斷路器操作(拉開(kāi)旁路斷路器)；
6)保護(hù)操作(停用旁路斷路器以及被帶線路的相應(yīng)零序保護(hù))；
7)隔離開(kāi)關(guān)操作(合上所帶線路的旁母隔離開(kāi)關(guān))；
8)斷路器操作(合上旁路斷路器)；
9)重合閘操作(投入旁路斷路器的重合閘，停用被帶線路的重合閘)；
10)斷路器操作(拉開(kāi)被帶線路的斷路器)；
11)保護(hù)操作(投入旁路相應(yīng)零序保護(hù))。
以上十一步可視為11個(gè)子規(guī)則，成功調(diào)用以上規(guī)則的前提為判斷出電網(wǎng)的拓 撲和二次設(shè)備配置。
首先如前所述，將一、二次設(shè)備建立模型，每一個(gè)電氣設(shè)備、節(jié)點(diǎn)和端點(diǎn)都有 了相應(yīng)的描述，設(shè)備之間較好的關(guān)聯(lián)，如開(kāi)關(guān)201，設(shè)備類型1(代表開(kāi)關(guān))，設(shè)備編 號(hào)201，電壓等級(jí)220kV，直接相連的刀閘為S2011、S2012、S2013,所帶負(fù)荷為 XL201,開(kāi)關(guān)位置普通開(kāi)關(guān)。
又例如保護(hù)裝置RCS-931A，設(shè)備類型8(代表保護(hù)裝置)，設(shè)備編號(hào) RCS-931A，所處定值區(qū)0區(qū)，所包含的保護(hù)單元分相電流差動(dòng)、零序電流差動(dòng)，距 離保護(hù)一段、三段式相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)、零序方向過(guò)流保護(hù)。
再例如零序電流差動(dòng)保護(hù)單元，功能編號(hào)PUl (protection unit)，段數(shù)為 無(wú)，關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)為B201，狀態(tài)為投入。
然后，從斷路器201的槽值開(kāi)始搜索設(shè)備關(guān)系，可以進(jìn)行接線方式的確定。如 表1所示，表1是由201逐步搜索到的其他設(shè)備及它們之間的關(guān)系，從而判斷出雙母線帶 旁路母線的接線方式，和每一個(gè)子任務(wù)的操作對(duì)象，再按照具體的操作術(shù)語(yǔ)對(duì)規(guī)則進(jìn)行 描述即可。
本發(fā)明提供了一種較好的設(shè)備建模方法，其發(fā)明思路為將用戶輸入的信息和 電網(wǎng)拓?fù)涫聦?shí)斷言(assert)到CLIPS中去，由CLIPS運(yùn)用規(guī)則查詢知識(shí)庫(kù)以完成推理， 并將推理結(jié)果返回到環(huán)境中顯示/輸出，可以方便地得到對(duì)象的相關(guān)一二次設(shè)備信息， 最后根據(jù)需要生成相應(yīng)的操作步驟。因此，開(kāi)出的操作票可同時(shí)包含了一、二次設(shè)備操 作，因此對(duì)培訓(xùn)新上崗人員具有很大的指導(dǎo)與幫助作用，也可以用于對(duì)典型操作票的存 儲(chǔ)、修改和調(diào)用。
本發(fā)明可廣泛用于變電站仿真培訓(xùn)或操作票自動(dòng)開(kāi)票仿真系統(tǒng)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法，包括對(duì)站內(nèi)一次設(shè)備和 二次設(shè)備進(jìn)行建模，其特征是A、根據(jù)一次設(shè)備的電連接拓?fù)潢P(guān)系，采用端點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)類和端點(diǎn)類對(duì)各一次設(shè) 備進(jìn)行定義，將其劃分為一個(gè)端點(diǎn)設(shè)備、二個(gè)端點(diǎn)設(shè)備和三個(gè)端點(diǎn)設(shè)備，通過(guò)節(jié)點(diǎn)與端 點(diǎn)的關(guān)系表示各一次設(shè)備之間的電連接關(guān)系，如果兩個(gè)設(shè)備的端點(diǎn)被包含在同一個(gè)節(jié)點(diǎn) 中，則可判斷出這兩個(gè)設(shè)備是連接在一起的；B、定義一個(gè)設(shè)備類，然后根據(jù)變電站的所屬設(shè)備類型將其劃分為變壓器類設(shè)備、 母線類設(shè)備、線路類設(shè)備、開(kāi)關(guān)類設(shè)備和刀間類設(shè)備，使每個(gè)一次設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的類模 型，且每個(gè)一次設(shè)備都設(shè)置有一組槽值，把描述某一對(duì)象的屬性、事實(shí)填進(jìn)對(duì)應(yīng)的槽 值，作為數(shù)據(jù)成員封裝進(jìn)對(duì)象類中；C、將二次設(shè)備以類的形式描述，將其劃分為保護(hù)裝置類、保護(hù)單元類和自動(dòng)裝置 類，同樣使每個(gè)二次設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的類模型，且每個(gè)二次設(shè)備都設(shè)置有一組槽值，把描 述某一對(duì)象的屬性、事實(shí)填進(jìn)對(duì)應(yīng)的槽值，作為數(shù)據(jù)成員封裝進(jìn)對(duì)象類中；D、根據(jù)各一次設(shè)備的類模型/槽值和其對(duì)應(yīng)的二次設(shè)備，建立一、二次設(shè)備之間的 聯(lián)系，將各個(gè)一次設(shè)備與其保護(hù)裝置、保護(hù)單元之間建立“一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互對(duì)應(yīng) 聯(lián)系關(guān)系；E、對(duì)倒間操作任務(wù)進(jìn)行歸類，將每個(gè)完整的倒間操作任務(wù)分解成多個(gè)子任務(wù)，每個(gè) 子任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)子規(guī)則；其子任務(wù)包括一次或二次操作，其子規(guī)則的組合順序依據(jù)，對(duì) 于一次操作按“五防”規(guī)則進(jìn)行，對(duì)于二次操作按照繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置典型操 作票編寫(xiě)的基本原則，插入到一次操作中；F、根據(jù)任務(wù)類型，對(duì)應(yīng)一個(gè)確定了操作子任務(wù)的順序的模板；即選定具體操作任務(wù) 后，利用CLIPS的推理功能，得到當(dāng)前對(duì)象的相關(guān)一、二次設(shè)備信息，最后根據(jù)模板生 成操作序列；G、形成并輸出同時(shí)包含了一、二次操作任務(wù)/操作序列的操作票。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法，其特征 是所述的一個(gè)端點(diǎn)設(shè)備至少包括母線和接地刀閘，所述的二個(gè)端點(diǎn)設(shè)備至少包括開(kāi)關(guān)、 刀閘和兩卷變壓器，所述的三個(gè)端點(diǎn)設(shè)備至少包括三卷變壓器。
3.按照權(quán)利要求1所述的用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法，其特 征是所述設(shè)備類的槽值用于存放公有屬性，其中所述刀閘類、線路類、母線類、變壓器 類一次設(shè)備的槽值至少包括設(shè)備編號(hào)、設(shè)備類型、電壓等級(jí)、設(shè)備狀態(tài)和設(shè)備的端點(diǎn)編 號(hào)；其所述開(kāi)關(guān)類一次設(shè)備的槽值除包括上述內(nèi)容之外，至少還再包含一個(gè)開(kāi)關(guān)位置的 槽值，其所述開(kāi)關(guān)位置的槽值分為普通開(kāi)關(guān)、旁路開(kāi)關(guān)或母聯(lián)開(kāi)關(guān)。
4.按照權(quán)利要求1所述的用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法，其特征 是所述二次設(shè)備所對(duì)應(yīng)的槽值，對(duì)于保護(hù)裝置類而言至少包括裝置名稱、當(dāng)前定值區(qū)和 包含功能；對(duì)于保護(hù)單元類而言至少包括功能號(hào)、段數(shù)、關(guān)聯(lián)設(shè)備和狀態(tài)；對(duì)于自動(dòng)裝 置類而言至少包括功能號(hào)、狀態(tài)和安裝位置。
5.按照權(quán)利要求1所述的用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法，其特征 是在所述的一次設(shè)備與保護(hù)裝置類二次設(shè)備之間，存在“一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互關(guān)聯(lián)關(guān) 系；在所述的保護(hù)裝置類二次設(shè)備與保護(hù)單元類二次設(shè)備之間，存在“一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系；在所述的保護(hù)裝置類二次設(shè)備與自動(dòng)裝之類二次設(shè)備之間，存在“一 個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。
6.按照權(quán)利要求1所述的用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法，其特征 是所述倒閘操作任務(wù)的歸類至少劃分為“某設(shè)備停運(yùn)轉(zhuǎn)檢修”、“某設(shè)備停運(yùn)備用”、“某設(shè)備投入運(yùn)行”、“某設(shè)備恢復(fù)備用”、“某設(shè)備檢修”、“某設(shè)備解除備用”、 “某廠用母線由工作電源轉(zhuǎn)備用電源供電”、“某廠用母線由備用電源轉(zhuǎn)工作電源供 電”、“某設(shè)備拉電源”和“某設(shè)備送電源”。
7.按照權(quán)利要求1所述的用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法，其特征 是所述CLIPS的推理功能，從待操作一次設(shè)備的槽值開(kāi)始，逐步搜索到的其他設(shè)備以及 它們之間的關(guān)系，對(duì)可以進(jìn)行的接線方式加以確定，明確每一個(gè)子任務(wù)的操作對(duì)象，再 按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作術(shù)語(yǔ)對(duì)各子規(guī)則進(jìn)行描述，即可得到同時(shí)包含了一、二次操作任 務(wù)/操作序列的操作票。
8.按照權(quán)利要求1所述的用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法，其特征 是所述的倒閘操作任務(wù)以規(guī)則的形式存在CLIPS的知識(shí)庫(kù)中，以關(guān)鍵字任務(wù)類型和電壓 等級(jí)進(jìn)行區(qū)分。
9.按照權(quán)利要求1所述的用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法，其特征 是其所述規(guī)則的基本表達(dá)方式為操作對(duì)象及狀態(tài)&條件部分= >結(jié)論部分；其條件部分主要用來(lái)匹配約束操作的電壓等級(jí)、任務(wù)類型和接線方式；其結(jié)論部分 則是操作步驟的列出。
全文摘要
一種用于一、二次設(shè)備同步開(kāi)票的變電站設(shè)備建模方法，屬變配電系統(tǒng)領(lǐng)域。其根據(jù)變電站設(shè)備類型進(jìn)行分類，使每個(gè)一、二次設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的類模型，且每個(gè)一、二次設(shè)備都設(shè)置有一組槽值，把描述某一對(duì)象的屬性、事實(shí)填進(jìn)對(duì)應(yīng)的槽值，作為數(shù)據(jù)成員封裝進(jìn)對(duì)象類中；建立各個(gè)一次設(shè)備與其保護(hù)裝置、保護(hù)單元之間建立“一個(gè)關(guān)聯(lián)多個(gè)”的相互對(duì)應(yīng)聯(lián)系關(guān)系；根據(jù)任務(wù)類型，利用CLIPS的推理功能，得到當(dāng)前對(duì)象的相關(guān)一、二次設(shè)備信息，最后根據(jù)模板生成操作序列。其通過(guò)對(duì)相關(guān)設(shè)備建模的方法，可以方便地得到對(duì)象的相關(guān)一、二次設(shè)備信息，開(kāi)出的操作票可同時(shí)包含了一、二次設(shè)備操作步驟/順序，對(duì)人員培訓(xùn)具有較大的指導(dǎo)與幫助作用。
文檔編號(hào)G09B9/00GK102023853SQ20091019576
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者王晶, 袁成, 邰能靈, 金紅核 申請(qǐng)人:上海市電力公司超高壓輸變電公司