一种电力系统继电保护仿真培训系统的层次化建模方法技术方案

一种电力系统继电保护仿真培训系统的层次化建模方法，基于定值判别法，将传入的特征电气量与预设的定值比较，将实际继电保护装置的物理插板功能虚拟化，装置的保护功能模块化，整个保护屏层次化。将整个保护屏装置抽象成三个层：保护功能层、保护装置层、保护屏层；保护插板元、基础保护算法元根据不同装置物理功能和保护功能的共性提炼出来，是不可细化的最小颗粒；根据定值判别法的实现方式，所有算法元和所有的继电保护模型模块都采用统一的模型模板；对保护功能配置不同的属性构成保护装置实例以及保护屏实例。本发明专利技术能根据对仿真对象模型精确度的不同，通过定值判别法准确模拟现实中继电保护装置的动作规律，在仿真结果达到准确性的同时，兼顾实时性。

Hierarchical modeling method of power system relay protection simulation training system

Hierarchical modeling method for power system relay protection simulation training system, fixed value judgment method based on the electrical characteristics of the incoming and the preset value, the actual physical protection device inserted in virtual function, protection function module, the protection screen hierarchy. The whole screen protection device is abstracted into three layers: protection layer, protection layer, protective screen layer; protection plate element, basic protection algorithm element according to the different physical device function and protection function in common is extracted, the smallest particles can not be refined; according to the fixed value realization method, all algorithms yuan and all relay protection model modules using unified model template; a protection device instance and protection screen examples of property protection configuration is different. According to the accuracy of the simulation object model, the method can accurately simulate the action law of the relay protection device in the real time, and can achieve the accuracy of the simulation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统仿真领域，涉及一种电力系统继电保护仿真培训系统的层次化建模方法。
技术介绍
电力系统仿真培训系统可极大提高运行维护人员的事故处理能力。现今继电保护的仿真主要是用逻辑判别法。逻辑判别法需要预先建立动作规则库，根据每一条模拟的故障内容，建立起与之对应的映射关系。说明书附图的附图1是由故障类集合F到动作库集合D的映射，F→D的映射关系可以为“一对一”，或“一对多”。该方法在仿真时根据培训人员触发的故障，在动作库集合中查找到与之对应的动作，然后输出给系统进行模拟实现。该方式不需要进行电力系统故障计算，对服务器性能要求低且实时性好。但是该方法建立的模型无法完成复杂运行方式下的保护配合关系，且建模必须通过编程实现，对不同的仿真对象或改变系统运行方式情况下，已有故障类集合和动作库集合无法做到通用。这对于开发人员来说是重复性的，且延长了系统的开发时间。
技术实现思路
本专利技术提供一种电力系统继电保护仿真培训系统的层次化建模方法，该方法技术方案和技术路线的最终目的如下：一是建立起可以通用、重用的继电保护模型库；二是利用该模型库完成所有继电保护功能和装置的模型搭建；三是能实现该模型与其他系统间的数据交换。本专利技术所采用的技术方案是：一种电力系统继电保护仿真培训系统的层次化建模方法，包括以下步骤：步骤1：基于定值判别法，将传入的特征电气量与预设的定值比较，在满足判断条件时即触发输出过程。<br>步骤2：为实现该过程，根据面向对象的思想，将实际继电保护装置的物理插板功能虚拟化，装置的保护功能模块化，整个保护屏层次化。如图3所示，将整个保护屏装置抽象成三个层：保护功能层、保护装置层、保护屏层。步骤3：保护插板元、基础保护算法元根据不同装置物理功能和保护功能的共性提炼出来，是不可细化的最小颗粒；步骤4：根据定值判别法的实现方式，将保护功能细化后的算法元分为：逻辑关系元和比较关系元；所有算法元和所有的继电保护模型模块都采用统一的模型模板；步骤5：模型模板包括输入接口，参数设置接口，输出接口；输入接口数在构造时预置为可变端口数，输出接口数为固定的；步骤6：通过这些元之间的组合形成保护功能，对保护功能配置不同的属性构成保护装置实例以及保护屏实例。一种电力系统继电保护仿真培训系统的层次化建模方法，包括以下步骤：步骤1：以面向对象的方法，建立起继电保护的模型库；步骤2：为了使得建立的继电保护模型库具有可通用性，可移植性，且方便与其他模块进行数据交换。采用自顶向下的建模思路，将实际保护装置自顶向下分解成三个层次：保护屏层，保护装置层，保护功能层。如图2所示。保护屏层由保护装置组成，保护装置由不同的保护功能和一些插件构成，而保护功能又进一步细分由基础保护算法构成。步骤3：通用算法单元分为两种：基础保护算法元和插件元，算法元的提炼原则：对具有相同数目输入输出端口且比较运算符一样的子功能提炼为同一种算法元。如过电流保护或者过电压保护提炼为过量保护，同理有欠量保护，基础保护算法元主要分为过量保护和欠量保护两类，不同算法间的区别在于端口的数目和对输入数据的处理过程。基础保护算法元：包含在一个保护功能中不可细分的最小粒度模型，每个算法对应保护的一个子功能，如差动速断元件、比率差动元件、差动启动元件以及逻辑算法等，它由该部分的算法直接组成了某保护盘柜中保护装置中的一个保护功能，这一类是整个层次中最复杂的部分；将这些基础保护算法元再分成两类：比较关系算法元，逻辑关系算法元。插板元：包括保护装置上最小粒度的可操作元件，插板视作模拟量和开关量，在算法中将该模拟量转化为数字量。根据主流的微机继电保护装置的功能和结构，本专利技术提出的继电保护模型三个层次为保护功能层，保护装置层，保护屏层。保护功能层：由多个基础算法聚集经一定逻辑关系组成的功能。如线路差动保护、距离保护、过电压保护；保护装置层：由多个保护功能和外部插板部件组成的装置。如RCS-925过电压保护及故障启动装置、RCS-931DSMM超高压输电线路保护装置；保护屏柜层：例如由RCS-931保护装置和RCS-925过电压保护及故障启动装置组成的500KV线路光纤差动保护盘柜。所述保护盘柜是由一个及以上保护装置组合成的一套，可以实现完整设备保护功能的保护盘柜。基础保护算法元和保护功能层之间是聚集关系，基础保护算元是保护功能的一部分；保护插板元和保护功能层之间是语义关联关系，保护插板向保护功能提供输入、保护功能通过保护插板提供输出；保护装置层与保护功能层、保护装置层与保护插板元之间是聚集关系，保护功能层是保护装置层的一部分，保护插板也是保护装置的一部分；保护屏层和保护装置层是聚集关系，保护装置是保护屏的一部分；模型程序采用结构化的设计方法，将基础算法类和保护插板类做成子函数或子例程的形式封装，每个子函数作为一个算法元，每个算法元有独立的运算功能和输入、输出、参数接口；输入接口和参数设置接口包含浮点型和整型两类数据接口，输出接口统一设置为整型，主要有保护动作信息，设备状态信息，简报信息，触发其他模块的操作信息；需要进行的数据转换过程在算法元的数据处理中完成；浮点型数据接口主要有电压、电流、阻抗，功率、转速、频率、时间状态量；整型数据接口主要有：保护动作信息，有电/无电，投入/退出等整型状态量。本专利技术一种电力系统继电保护仿真培训系统的层次化建模方法，优点在于：1：本专利技术能根据对仿真对象模型精确度的不同，通过定值判别法准确模拟现实中继电保护装置的动作规律，在仿真结果达到准确性的同时，兼顾实时性。2：本专利技术能用以建立电力系统中各种电气设备的继电保护装置的模型，颗粒化的基础保护算法类和保护插板类最大化的实现了重用。3：本专利技术适用范围广，适用于对各种电气主设备的继电保护仿真。4：本专利技术改变了传统的保护建模方式，即将根据保护动作规则编写程序的方式变为通过组合和配置基础算法元的方式。不仅使得模型清晰易懂，便于修改，更是大大降低对建模人员的专业知识要求、工作量以及模型开发周期。5：本专利技术的平台对定值参数和运算结果的数据存储分开设计，定值参数修改方便，系统的后期维护非常便捷。附图说明图1是本专利技术所涉及领域的软件系统架构图一；图2是本专利技术所涉及领域的软件系统架构图二；图3是本专利技术所指方法的保护装置类结构关系图。图4是本专利技术的模型简化结构图。图5是本专利技术的保护屏层的逻辑框图示例。具体实施方式一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统继电保护仿真培训系统的层次化建模方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：基于定值判别法，将传入的特征电气量与预设的定值比较，在满足判断条件时即触发输出过程；步骤2：将实际继电保护装置的物理插板功能虚拟化，装置的保护功能模块化，整个保护屏装置层次化；将整个保护屏装置抽象成三个层：保护功能层、保护装置层、保护屏层；步骤3：保护插板元、基础保护算法元根据不同装置物理功能和保护功能的共性提炼出来，是不可细化的最小颗粒；步骤4：根据定值判别法的实现方式，将保护功能细化后的算法元分为：逻辑关系元和比较关系元；所有算法元和所有的继电保护模型模块都采用统一的模型模板；步骤5：模型模板包括输入接口，参数设置接口，输出接口；输入接口数在构造时预置为可变端口数，输出接口数为固定的；步骤6：通过这些元之间的组合形成保护功能，对保护功能配置不同的属性构成保护装置实例以及保护屏实例。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统继电保护仿真培训系统的层次化建模方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：基于定值判别法，将传入的特征电气量与预设的定值比较，在满足判断条件时即触发输出过程；
步骤2：将实际继电保护装置的物理插板功能虚拟化，装置的保护功能模块化，整个保护屏装置层次化；将整个保护屏装置抽象成三个层：保护功能层、保护装置层、保护屏层；
步骤3：保护插板元、基础保护算法元根据不同装置物理功能和保护功能的共性提炼出来，是不可细化的最小颗粒；
步骤4：根据定值判别法的实现方式，将保护功能细化后的算法元分为：逻辑关系元和比较关系元；所有算法元和所有的继电保护模型模块都采用统一的模型模板；
步骤5：模型模板包括输入接口，参数设置接口，输出接口；输入接口数在构造时预置为可变端口数，输出接口数为固定的；
步骤6：通过这些元之间的组合形成保护功能，对保护功能配置不同的属性构成保护装置实例以及保护屏实例。
2.一种电力系统继电保护仿真培训系统的层次化建模方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：以面向对象的方法，建立起继电保护的模型库；
步骤2：采用自顶向下的建模思路，将实际保护装置自顶向下分解成三个层次：保护屏层，保护装置层，保护功能层；
步骤3：通用算法单元分为两种：基础保护算法元和插件元，算法元的提炼原则：对具有相同数目输入输出端口且比较运算符一样的子功能提炼为同一种算法元；
基础保护算法元：包含在一个保护功能中不可细分的最小粒度模型，每个算法对应保护的一个子功能，如差动速断元件、比率差动元件、差动启动元件以及逻辑算法等，它由该部分的算法直接组成了某保护盘柜中保护装置中的一个保护功能，这一类是整个层次中最复杂的部分；将这...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓东，吴喜春，袁琦，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖北省电力公司宜昌供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11