本發(fā)明涉及配電自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種用于配電dts的配電自動(dòng)化仿真系統(tǒng)及仿真方法。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和各種技術(shù)要求的不斷提高，配電自動(dòng)化技術(shù)越來越顯現(xiàn)出來其必要性和重要性，它不但可以提高配電可靠性，改進(jìn)電能質(zhì)量，還可以向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。相對(duì)于國外配電自動(dòng)化的運(yùn)營實(shí)施，國內(nèi)配電自動(dòng)化應(yīng)用尚在普及和投入階段。

相對(duì)于正日益趨于成熟穩(wěn)定的配電自動(dòng)化技術(shù)，配電自動(dòng)化的調(diào)度人員對(duì)運(yùn)營實(shí)施過程的熟悉程度不足以及缺乏調(diào)度經(jīng)驗(yàn)都影響著配電自動(dòng)化的普及和實(shí)施運(yùn)營進(jìn)程，另外，配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生永久性故障后，配電自動(dòng)化無法總是完全正確的進(jìn)行故障處理或報(bào)警，正確處置并糾正這類問題，是推廣并使用配電自動(dòng)化的關(guān)鍵因素之一。因此，面向配電自動(dòng)化運(yùn)行維護(hù)人員，用于配電自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)與技能培訓(xùn)的仿真系統(tǒng)日益凸顯出其重要性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于配電dts的配電自動(dòng)化仿真系統(tǒng)及仿真方法，基于電網(wǎng)仿真模型對(duì)配電自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行模擬，以呈現(xiàn)配電自動(dòng)化技術(shù)和原理為目標(biāo)，配合dts系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)調(diào)度員進(jìn)行技能培訓(xùn)，真實(shí)地反應(yīng)配電系統(tǒng)中的故障。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種用于配電dts的配電自動(dòng)化仿真系統(tǒng)，包括dts培訓(xùn)系統(tǒng)、前置模塊、故障采集模塊、仿真數(shù)據(jù)庫、da仿真系統(tǒng)，

dts培訓(xùn)系統(tǒng)，用于設(shè)置故障事件；

仿真數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)配電網(wǎng)絡(luò)模型和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過前置模塊與dts培訓(xùn)系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)連接；

前置模塊，用于采集電網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)控制命令，將采集的電網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)寫入仿真數(shù)據(jù)庫，并與dts培訓(xùn)系統(tǒng)和da仿真系統(tǒng)建立連接進(jìn)行通信；

故障采集模塊，用于故障的檢測，并相應(yīng)生成配電線路的故障信號(hào)，將故障事件對(duì)應(yīng)寫入仿真數(shù)據(jù)庫；

da仿真系統(tǒng)，用于根據(jù)dts培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)置的故障事件進(jìn)行仿真，并進(jìn)行配電線路的故障處理，生成控制命令，da仿真系統(tǒng)通過前置模塊與dts培訓(xùn)系統(tǒng)通信，dts培訓(xùn)系統(tǒng)依照控制命令，完成故障隔離和故障恢復(fù)。

進(jìn)一步地，所述的da仿真系統(tǒng)包括故障識(shí)別模塊、故障處理模塊及序列控制模塊，

故障識(shí)別模塊，根據(jù)故障采集模塊的故障信號(hào)而啟動(dòng)，根據(jù)故障事件找到故障前的網(wǎng)絡(luò)斷面，基于故障前的網(wǎng)絡(luò)斷面檢測故障線路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，給出故障信息，交給故障處理模塊進(jìn)一步處理；

故障處理模塊，根據(jù)檢測到故障信息后啟動(dòng)，在故障前的網(wǎng)絡(luò)斷面尋找恢復(fù)供電線路，并根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析并給出多種恢復(fù)供電方案，得出故障處理結(jié)果；

序列控制模塊，根據(jù)故障處理結(jié)果，生成故障隔離、故障恢復(fù)的控制操作序列，將控制操作序列寫入仿真數(shù)據(jù)庫。

進(jìn)一步地，所述的da仿真系統(tǒng)還包括建模模塊、斷面緩存模塊，

建模模塊用于建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以將dts培訓(xùn)系統(tǒng)的仿真數(shù)據(jù)映射到da仿真系統(tǒng)；

斷面緩存模塊以固定的步長保存配電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并生成網(wǎng)絡(luò)斷面，并給每個(gè)網(wǎng)絡(luò)斷面加上時(shí)間標(biāo)簽，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當(dāng)檢測到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)主動(dòng)插入斷面快照。

進(jìn)一步地，所述的故障信息包括故障點(diǎn)、故障類型、故障發(fā)生前的線路負(fù)荷。

進(jìn)一步地，所述的序列控制模塊有手動(dòng)模式、自動(dòng)模式、半自動(dòng)模式的控制方式，

手動(dòng)模式需手動(dòng)進(jìn)行故障隔離和故障恢復(fù)的操作；

自動(dòng)模式下由序列控制模塊自動(dòng)完成故障隔離和故障恢復(fù)的操作；

半自動(dòng)模式由序列控制模塊完成故障隔離的操作，并手動(dòng)完成故障恢復(fù)的操作。

進(jìn)一步地，所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括配電網(wǎng)絡(luò)模型和rtu模型，所述的配電網(wǎng)絡(luò)模型包括設(shè)備參數(shù)和關(guān)系庫；rtu模型包括前置模塊的量測模型和通道模型。

本發(fā)明另外還提供一種用于配電dts的配電自動(dòng)化仿真系統(tǒng)的仿真方法，所述的仿真方法包括以下步驟：

s1.設(shè)置故障事件；

s2.啟動(dòng)dts培訓(xùn)系統(tǒng)和da仿真系統(tǒng)；

s3.dts培訓(xùn)系統(tǒng)根據(jù)故障事件中設(shè)定的故障時(shí)間觸發(fā)故障事件；

s4.故障采集模塊檢測到故障，生成配電線路的故障信號(hào)，觸發(fā)da仿真系統(tǒng)對(duì)配電線路進(jìn)行故障處理，生成控制命令；

s5.dts培訓(xùn)系統(tǒng)依照控制命令，完成故障隔離和故障恢復(fù)。

進(jìn)一步地，所述的步驟s4進(jìn)一步包括以下步驟：

s4-1.根據(jù)故障事件找到故障前的網(wǎng)絡(luò)斷面，基于故障前的網(wǎng)絡(luò)斷面檢測故障線路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，給出故障信息；

s4-2.尋找恢復(fù)供電線路，分析并給出多種恢復(fù)供電方案，得出故障處理結(jié)果；

s4-3.根據(jù)故障處理結(jié)果，生成故障隔離、故障恢復(fù)的控制操作序列，控制操作序列寫入仿真數(shù)據(jù)庫。

進(jìn)一步地，所述的da仿真系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述的da仿真系統(tǒng)以固定的步長保存配電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并生成網(wǎng)絡(luò)斷面，并給每個(gè)網(wǎng)絡(luò)斷面加上時(shí)間標(biāo)簽，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當(dāng)檢測到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)主動(dòng)插入斷面快照。

本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

1.本仿真系統(tǒng)及仿真方法針對(duì)配電自動(dòng)化中的各種故障，通過dts培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)置的故障事件，使配電自動(dòng)化過程更加逼真的呈現(xiàn)在學(xué)員的面前，給培訓(xùn)人員提供一個(gè)動(dòng)態(tài)、持續(xù)的仿真環(huán)境，可以真實(shí)仿真故障前、故障時(shí)以及故障后的配電網(wǎng)絡(luò)的情況；

2.本系統(tǒng)綜合前置模塊、故障采集模塊、仿真數(shù)據(jù)庫，使得da仿真系統(tǒng)通過采集dts培訓(xùn)系統(tǒng)的電網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行故障定位、處理，并使得dts培訓(xùn)系統(tǒng)依據(jù)da仿真系統(tǒng)的控制命令，進(jìn)行故障隔離、故障恢復(fù)的處理，控制過程精準(zhǔn)，能實(shí)現(xiàn)多種培訓(xùn)場景的仿真應(yīng)用，且其中的功能模塊有很強(qiáng)的復(fù)用性能和靈活的擴(kuò)展性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的各模塊的示意圖；

圖2是本發(fā)明中da仿真系統(tǒng)的功能框圖；

圖3是本發(fā)明中仿真方法的流程圖；

圖4是本發(fā)明中da仿真系統(tǒng)的故障處理過流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)多種配電自動(dòng)化技術(shù)的仿真，本發(fā)明將多種配網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)綜合到一起，模擬各種異常狀態(tài)，給培訓(xùn)人員提供一個(gè)完整的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)環(huán)境，檢驗(yàn)調(diào)度員應(yīng)對(duì)系統(tǒng)故障的能力。本發(fā)明主要是通過前置模塊、故障采集模塊、仿真數(shù)據(jù)庫，使得da仿真系統(tǒng)從dts培訓(xùn)系統(tǒng)獲得仿真數(shù)據(jù)，并進(jìn)行故障的收集和處理，再將處理結(jié)果反饋到dts培訓(xùn)系統(tǒng)，最終完成故障的仿真、檢測、隔離到恢復(fù)的過程，在此過程中，dts培訓(xùn)系統(tǒng)將da仿真系統(tǒng)的處理過程呈現(xiàn)給培訓(xùn)人員。

參見圖1，本配電自動(dòng)化仿真系統(tǒng)主要包括dts培訓(xùn)系統(tǒng)、前置模塊、故障采集模塊、仿真數(shù)據(jù)庫、da仿真系統(tǒng)，dts培訓(xùn)系統(tǒng)，用于設(shè)置故障事件；仿真數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)配電網(wǎng)絡(luò)模型和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過前置模塊與dts培訓(xùn)系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)連接；前置模塊，用于采集電網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)控制命令，將采集的電網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)寫入仿真數(shù)據(jù)庫，并與dts培訓(xùn)系統(tǒng)和da仿真系統(tǒng)建立連接進(jìn)行通信；故障采集模塊，用于故障的檢測，并相應(yīng)生成配電線路的故障信號(hào)，將故障事件對(duì)應(yīng)寫入仿真數(shù)據(jù)庫；da仿真系統(tǒng)，用于根據(jù)dts培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)置的故障事件進(jìn)行仿真，并進(jìn)行配電線路的故障處理，生成控制命令，da仿真系統(tǒng)通過前置模塊與dts培訓(xùn)系統(tǒng)通信，dts培訓(xùn)系統(tǒng)依照控制命令，完成故障隔離和故障恢復(fù)。即da仿真系統(tǒng)主要是通過采集dts培訓(xùn)系統(tǒng)的電網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行故障定位、隔離、恢復(fù)的處理。以下針對(duì)每一模塊進(jìn)行具體說明。

dts培訓(xùn)系統(tǒng)除了進(jìn)行仿真模擬，還包括教員、學(xué)員界面管理、教案的制作、培訓(xùn)控制等，是教員、學(xué)員的學(xué)習(xí)平臺(tái)，主要是用于教員設(shè)置故障事件，以便學(xué)員完成教員設(shè)定的故障任務(wù),dts培訓(xùn)系統(tǒng)可以設(shè)置da仿真系統(tǒng)的控制方式，可將故障處理權(quán)限交給學(xué)員，并可設(shè)置多種干擾狀態(tài)模擬合到故障線路、轉(zhuǎn)供容量不足、設(shè)備檢修等。

仿真數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)配電網(wǎng)絡(luò)模型和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，是存儲(chǔ)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)集，并對(duì)外提供訪問數(shù)據(jù)的服務(wù)。仿真數(shù)據(jù)庫定時(shí)將內(nèi)存數(shù)據(jù)保存到磁盤，并在系統(tǒng)加載時(shí)從磁盤恢復(fù)數(shù)據(jù)到內(nèi)存空間。仿真數(shù)據(jù)庫構(gòu)建了da仿真系統(tǒng)運(yùn)行所必須的數(shù)據(jù)表，用以存儲(chǔ)仿真配電網(wǎng)的量測數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行信息及控制信息等。da仿真系統(tǒng)在建模后生成的各種設(shè)備數(shù)據(jù)、線路參數(shù)、拓?fù)湫畔⒍紩?huì)在仿真數(shù)據(jù)庫中建立對(duì)應(yīng)的表記錄，從前置模塊采集的數(shù)據(jù)也會(huì)根據(jù)模型參數(shù)寫到對(duì)應(yīng)的設(shè)備表中。

前置模塊負(fù)責(zé)電網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)的采集和控制命令的轉(zhuǎn)發(fā)，通過在da仿真系統(tǒng)中建立的rtu模型和通道模型與外部模塊通信，并將采集的數(shù)據(jù)寫入仿真數(shù)據(jù)庫。在本實(shí)施例中，前置模塊是通過104規(guī)約與dts培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行通信。前置模塊通過讀取仿真數(shù)據(jù)庫的控制表響應(yīng)da仿真系統(tǒng)的遙控命令。

故障采集模塊負(fù)責(zé)故障的檢測，并生成線路的故障信號(hào)。故障采集模塊根據(jù)仿真數(shù)據(jù)庫中配電網(wǎng)絡(luò)模型和前置模塊采集的soe事件進(jìn)行故障采集。故障采集模塊還會(huì)對(duì)過流信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，找出故障線路對(duì)應(yīng)的soe事件和網(wǎng)絡(luò)斷面，將故障信息結(jié)果填入仿真數(shù)據(jù)庫通知da仿真系統(tǒng)進(jìn)行處理。當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生相間或接地故障時(shí)，故障上游將產(chǎn)生過流信號(hào)，dts培訓(xùn)系統(tǒng)將過流信號(hào)發(fā)送到da仿真系統(tǒng)，da仿真模塊檢測到故障信息后啟動(dòng)故障處理。在接收到故障處理信號(hào)時(shí)，dts培訓(xùn)系統(tǒng)的二次設(shè)備仿真模塊將模擬保護(hù)動(dòng)作跳開出口斷路器，同時(shí)將動(dòng)作事件和變位信號(hào)發(fā)到da仿真系統(tǒng)。

da仿真系統(tǒng)通過收集仿真配電網(wǎng)的故障信息定位故障點(diǎn)、隔離故障區(qū)域并恢復(fù)非故障區(qū)域的供電。da仿真系統(tǒng)由建模模塊、斷面緩存模塊、故障識(shí)別模塊、故障處理模塊、序列控制模塊組成，da仿真系統(tǒng)的功能框圖如圖2所示。

建模模塊的目的是建立配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備參數(shù)和通信參數(shù)以及設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以將dts系統(tǒng)的仿真數(shù)據(jù)映射到da仿真系統(tǒng)；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括配電網(wǎng)絡(luò)模型和rtu模型，配電網(wǎng)絡(luò)模型包括設(shè)備參數(shù)和關(guān)系庫，如開關(guān)、負(fù)荷、線路等設(shè)備的屬性參數(shù)及其連接關(guān)系；rtu模型包括前置模塊的量測模型和通道模型，通過在dts系統(tǒng)建立對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型和量測模型，將dts系統(tǒng)的仿真數(shù)據(jù)映射到da仿真系統(tǒng)。

da仿真系統(tǒng)的故障處理基于故障發(fā)生前的網(wǎng)絡(luò)斷面，因此，斷面緩存模塊以固定的步長保存配電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并生成網(wǎng)絡(luò)斷面，給每個(gè)斷面加上時(shí)間標(biāo)簽。斷面緩存模塊實(shí)時(shí)檢測配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當(dāng)檢測到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)主動(dòng)插入斷面快照，故障處理系統(tǒng)根據(jù)斷面快照和時(shí)間標(biāo)簽，結(jié)合故障事件處理故障。

故障識(shí)別模塊根據(jù)故障采集模塊的故障信號(hào)啟動(dòng)故障檢測，故障識(shí)別模塊根據(jù)故障事件找到故障前的網(wǎng)絡(luò)斷面，基于故障前的斷面快照檢測故障線路的拓?fù)溥B接，過濾異常信號(hào)補(bǔ)充遺漏信號(hào)，經(jīng)過對(duì)故障信息的容錯(cuò)處理，故障識(shí)別模塊給出故障點(diǎn)、故障類型、故障發(fā)生前的線路負(fù)荷等故障信息，并將其交給故障處理模塊進(jìn)一步處理。

故障處理模塊根據(jù)故障信息劃定故障區(qū)域，根據(jù)故障前網(wǎng)絡(luò)斷面尋找可能的恢復(fù)供電線路。故障處理模塊優(yōu)選負(fù)載裕度大的線路作為備供線路，并根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析給出多種恢復(fù)供電的方案。當(dāng)故障處理結(jié)束后，故障處理模塊將處理結(jié)果發(fā)送給序列控制模塊進(jìn)行控制操作。

序列控制模塊根據(jù)故障處理結(jié)果，生成故障隔離、故障恢復(fù)的操作序列，將操作序列寫入仿真數(shù)據(jù)庫，并等待前置模塊的遙控反饋。序列控制模塊有手動(dòng)模式、自動(dòng)模式、半自動(dòng)模式的控制方式，手動(dòng)模式需要學(xué)員手動(dòng)確認(rèn)進(jìn)行故障隔離、故障恢復(fù)的操作；自動(dòng)模式下由序列控制模塊自動(dòng)完成故障隔離和故障恢復(fù)的操作；半自動(dòng)模式由序列控制模塊完成故障隔離操作，并由學(xué)員完成故障恢復(fù)的操作。故障隔離和故障恢復(fù)的操作可由一系列遙控命令組成，前置模塊在仿真數(shù)據(jù)庫中輪詢到da仿真系統(tǒng)的控制命令后通過104規(guī)約將控制命令轉(zhuǎn)發(fā)到dts培訓(xùn)系統(tǒng)，dts培訓(xùn)系統(tǒng)收到控制命令后改變開關(guān)的位置，完成故障隔離和恢復(fù)的操作流程。

實(shí)施例2

本發(fā)明是將da仿真與dts培訓(xùn)仿真相結(jié)合，更真實(shí)的反映了現(xiàn)場的實(shí)際情況，也更有助于調(diào)度員的培訓(xùn)訓(xùn)練，現(xiàn)參照圖3介紹仿真方法的具體操作流程：

s1.首先，設(shè)置故障事件，故障事件的設(shè)定可包括故障路線、故障時(shí)間、瞬時(shí)故障和永久故障的故障類型等；

s2.啟動(dòng)dts培訓(xùn)系統(tǒng)和da仿真系統(tǒng)，此時(shí)，da仿真系統(tǒng)建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并以固定的步長保存配電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并生成網(wǎng)絡(luò)斷面，并給每個(gè)網(wǎng)絡(luò)斷面加上時(shí)間標(biāo)簽，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當(dāng)檢測到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)主動(dòng)插入斷面快照，以便后續(xù)處理；

s3.dts培訓(xùn)系統(tǒng)根據(jù)故障事件中設(shè)定的故障時(shí)間觸發(fā)故障事件；

s4.故障采集模塊檢測到故障，生成配電線路的故障信號(hào)，觸發(fā)da仿真系統(tǒng)對(duì)配電線路進(jìn)行故障處理，生成控制命令；

s5.dts培訓(xùn)系統(tǒng)依照控制命令，完成故障隔離和故障恢復(fù)。

此外，參見圖4，da仿真系統(tǒng)中故障處理的過程具體步驟為：

s4-1.根據(jù)故障事件找到故障前的網(wǎng)絡(luò)斷面，基于故障前的網(wǎng)絡(luò)斷面檢測故障線路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，給出故障信息；

s4-2.尋找恢復(fù)供電線路，分析并給出多種恢復(fù)供電方案，得出故障處理結(jié)果；

s4-3.根據(jù)故障處理結(jié)果，生成故障隔離、故障恢復(fù)的控制操作序列，控制操作序列寫入仿真數(shù)據(jù)庫。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。