变电站一次设备和二次设备的实时仿真运行方法及系统技术方案

本申请涉及变电站一次设备和二次设备的实时仿真运行方法及系统，包括：构建实时数据库，用于变电站一次设备仿真运算与变电站二次设备仿真运算的实时数据交互；当收到完成一次设备当前仿真步长的仿真运算响应信号时，通过实时数据库读取一次设备仿真运算结果数据，执行二次设备仿真运算；将二次设备仿真运算结果数据，以及二次设备仿真过程中的保护动作执行结果数据存入实时数据库，用于变电站一次设备仿真过程中，根据二次设备仿真保护动作执行结果，读取二次设备运算结果数据，执行下一仿真步长的仿真运算。

【技术实现步骤摘要】
变电站一次设备和二次设备的实时仿真运行方法及系统
本申请涉及智能变电站的仿真运算，具体涉及一种变电站一次设备和二次设备的实时仿真运行方法及系统
技术介绍
目前变电站全景实时仿真技术为数字化后备保护仿真提供了一种新的思路和手段，通过虚拟变电站实际环境，对变电站全景信息流精确仿真将有力提高电网供电可靠性，提高变电站二次设备可靠性及正确动作率，适应智能电网发展的要求，具有广泛的适用性和应用前景，而变电站全景实时仿真技术包括变电站一次设备数字建模技术、二次设备数字逻辑功能建模技术，变电站一二次设备全景实时仿真技术、数字物理混合仿真技术等关键技术。目前，对于电力一次系统仿真，难点在于暂态仿真分析，其主要目的在于研究电力系统故障或者操作过后可能出现的暂态现象，由于暂态过程变化较快，不但需要分析毫秒级的电压、电流瞬时变化情况，还经常需要考虑输电线路的分布参数特性以及电力元件的电磁耦合和非线性特征等，经过几十年的持续发展，暂态仿真的算法已经日趋成熟，采用隐式梯形积分法进行数值求解，具有良好的数值稳定性，求解过程也较为简单。用软件描述电力二次设备的运行，在这类设备普遍微机化以来，其理论的成熟性已经不再受到质疑。因为微机化之后，所有二次自动化设备的核心功能就是由下载到CPU内的软件实现的。故变电站全景实时仿真技术的关键就在于二次设备的逻辑功能运算如何保证与一次仿真系统的电磁暂态计算同步。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：解决现有技术中，变电站全景实时仿真无法实现二次设备的逻辑功能运算与一次仿真系统的电磁暂态计算同步的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术第一方面提供了一种变电站一次设备和二次设备的实时仿真运行方法，包括：步骤1，构建实时数据库，用于变电站一次设备仿真运算与变电站二次设备仿真运算的实时数据交互；步骤2，当收到完成一次设备当前仿真步长的仿真运算响应信号时，通过实时数据库读取一次设备仿真运算结果数据，执行二次设备仿真运算；步骤3，将二次设备仿真运算结果数据，以及二次设备仿真过程中的保护动作执行结果数据存入实时数据库，用于变电站一次设备仿真过程中，根据二次设备仿真保护动作执行结果，读取二次设备运算结果数据，执行下一仿真步长的仿真运算。进一步地，根据本专利技术第一方面所述的变电站一次设备和二次设备实时仿真运行方法，所述一次设备仿真采用电磁暂态仿真运算，当一次设备完成当前仿真步长的仿真运算时，将当前仿真步长的时间点作为时间标识加入一次设备仿真运算结果数据，存入实时数据库，同时发出完成当前仿真步长的仿真运算响应信号，以通知二次设备仿真开始当前仿真步长的仿真运算。进一步地，根据本专利技术第一方面所述的变电站一次设备和二次设备实时仿真运行方法，所述二次设备仿真运算采用定值仿真运算，具体包括：从实时数据库读取一次设备仿真运算结果数据，获取带有时间标识的相关电气量数据；对一次设备仿真运算得到的所述电气量数据再次进行运算处理，得到二次设备被仿真对象所需的各相序相关电气量数值；将各相序所述相关电气量数值与其对应的预设保护定值进行比较，若所述各相序相关电气量数值大于所述预设保护定值，则发出保护动作信号；将各相序所述相关电气量数值与其对应的预设保护定值进行比较的结果数据，以及保护动作执行结果数据存入实时数据库，用于一次设备仿真运算时读取相关数据。进一步地，根据本专利技术第一方面所述的变电站一次设备和二次设备实时仿真运行方法，所述相关电气量对应的所述预设保护定值设置有多个，并根据所述预设保护定值的数值大小分为不同的等级；二次设备仿真每完成一次仿真步长的运算，所述相关电气量对应的预设保护定值即变更为高一等级的预设保护定值，并根据步骤2～步骤3开始下一仿真步长的仿真运算；直至二次设备仿真在当前仿真步长的运算结果为不发出动作保护信号时退出仿真过程。进一步地，根据本专利技术第一方面所述的变电站一次设备和二次设备实时仿真运行方法，每一等级的预设保护定值均对应设置有各自的保护延时时长；二次设备仿真运算时，首先将从实时数据库获取带有时间标识的相关电气量数据，并将所述时间标识的时间值加上对应等级的预设保护定值的保护延时时长，得到所述预设保护定值对应的最大保护延时时间；二次设备当前仿真步长的运算过程中，当达到所述预设保护定值对应的最大保护延时时间后，运算得到的相关电气量数值仍大于所述预设保护定值，则发出动作保护信号。进一步地，根据本专利技术第一方面所述的变电站一次设备和二次设备实时仿真运行方法，保护动作信号的执行状态采用第一互斥变量表示，当执行状态为执行动作保护时，所述第一互斥变量的值为1；否则为0；所述相关电气量数值和预设保护定值进行比较的结果采用第二互斥变量表示，当相关电气量数值大于预设保护定值时，第二互斥标量的值为1；否则为0。本专利技术第二方面提供一种变电站一次设备和二次设备的实时仿真运行系统，包括：实时数据库模块，用于构建实时数据库，所述实时数据库用于变电站一次设备仿真运算与变电站二次设备仿真运算的实时数据交互；二次设备仿真模块，用于当收到一次设备完成当前仿真步长的仿真运算响应信号时，通过实时数据库读取一次设备仿真运算结果数据，执行二次设备仿真运算；将二次设备仿真运算结果数据，以及二次设备仿真过程中的保护动作执行结果数据存入实时数据库；一次设备仿真模块，用于一次设备仿真运算，并将当前仿真步长的仿真运算结果存储至实时数据库，并根据实时数据库二次设备仿真保护动作执行结果，从实时数据库读取二次设备运算结果数据，执行下一仿真步长的仿真运算。进一步地，根据本专利技术第二方面所述的变电站一次设备和二次设备的实时仿真运行系统，所述二次设备仿真模块采用定值仿真算法对二次设备仿真，所述二次设备仿真模块包括：数据采样单元，用于从实时数据库读取一次设备仿真运算结果数据，获取带有时间标识的相关电气量数据；保护运算单元，用于对一次设备仿真运算得到的所述电气量数据再次进行运算处理，得到二次设备被仿真对象所需的各相序相关电气量数值；保护启动判断单元，用于将二次设备被仿真对象所需的各相序相关电气量数值与其对应的预设保护定值进行比较，若所述相关电气量数值大于所述预设保护定值，则发出保护动作信号；数据输出单元，用于将所述相关电气量数值与其对应的预设保护定值进行比较的结果数据，以及保护动作执行结果数据存入实时数据库，用于一次设备仿真运算时读取相关数据。进一步地，根据本专利技术第二方面所述的变电站一次设备和二次设备的实时仿真运行系统，所述二次设备仿真模块还包括：保护定值预设单元，用于为相关电气量设置多个预设保护定值，并根据所述预设保护定值的数值大小分为不同的等级，且每一等级的预设保护定值均对应设置有各自的保护延时时长；保护定值变更单元，用于在二次设备仿真每完成一次仿真步长的运算后，将所述相关电气量对应的预设保护定值变更为高一等级的预设保护定值，供下一仿真步长内的仿真运算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变电站一次设备和二次设备的实时仿真运行方法，其特征在于，包括：/n步骤1，构建实时数据库，用于变电站一次设备仿真运算与变电站二次设备仿真运算的实时数据交互；/n步骤2，当收到完成一次设备当前仿真步长的仿真运算响应信号时，通过实时数据库读取一次设备仿真运算结果数据，执行二次设备仿真运算；/n步骤3，将二次设备仿真运算结果数据，以及二次设备仿真过程中的保护动作执行结果数据存入实时数据库，用于变电站一次设备仿真过程中，根据二次设备仿真保护动作执行结果，读取二次设备运算结果数据，执行下一仿真步长的仿真运算。/n

【技术特征摘要】
1.一种变电站一次设备和二次设备的实时仿真运行方法，其特征在于，包括：
步骤1，构建实时数据库，用于变电站一次设备仿真运算与变电站二次设备仿真运算的实时数据交互；
步骤2，当收到完成一次设备当前仿真步长的仿真运算响应信号时，通过实时数据库读取一次设备仿真运算结果数据，执行二次设备仿真运算；
步骤3，将二次设备仿真运算结果数据，以及二次设备仿真过程中的保护动作执行结果数据存入实时数据库，用于变电站一次设备仿真过程中，根据二次设备仿真保护动作执行结果，读取二次设备运算结果数据，执行下一仿真步长的仿真运算。


2.根据权利要求1所述的变电站一次设备和二次设备实时仿真运行方法，其特征在于，所述一次设备仿真采用电磁暂态仿真运算，当一次设备完成当前仿真步长的仿真运算时，将当前仿真步长的时间点作为时间标识加入一次设备仿真运算结果数据，存入实时数据库，同时发出完成当前仿真步长的仿真运算响应信号，以通知二次设备仿真开始当前仿真步长的仿真运算。


3.根据权利要求2所述的变电站一次设备和二次设备实时仿真运行方法，其特征在于，所述二次设备仿真运算采用定值仿真运算，具体包括：
从实时数据库读取一次设备仿真运算结果数据，获取带有所述时间标识的相关电气量数据；
对一次设备仿真运算得到的所述电气量数据再次进行运算处理，得到二次设备被仿真对象所需的各相序相关电气量数值；
将各相序所述相关电气量数值与其对应的预设保护定值进行比较，若所述相关电气量数值大于所述预设保护定值，则发出保护动作信号；
将所述相关电气量数值与其对应的预设保护定值进行比较的结果数据，以及保护动作执行结果数据存入实时数据库，用于一次设备仿真运算时读取相关数据。


4.根据权利要求3所述的变电站一次设备和二次设备实时仿真运行方法，其特征在于，所述相关电气量对应的所述预设保护定值设置有多个，并根据所述预设保护定值的数值大小分为不同的等级；
二次设备仿真每完成一次仿真步长的运算，所述相关电气量对应的预设保护定值即变更为高一等级的预设保护定值，并根据步骤2～步骤3开始下一仿真步长的仿真运算；
直至二次设备仿真在当前仿真步长的运算结果为不发出动作保护信号时退出仿真过程。


5.根据权利要求4所述的变电站一次设备和二次设备实时仿真运行方法，其特征在于，每一等级的预设保护定值均对应设置有各自的保护延时时长；
二次设备仿真运算时，首先将从实时数据库获取带有时间标识的相关电气量数据，并将所述时间标识的时间值加上对应等级的预设保护定值的保护延时时长，得到所述预设保护定值对应的最大保护延时时间；
二次设备当前仿真步长的运算过程中，当达到所述预设保护定值对应的最大保护延时时间后，运算得到的相关电气量数值仍大于所述预设保护定值，则发出动作保护信号。


6.如权利要求3所述的变电站一次设备和二次设备实时仿真运行方法，其特征在于，保护动作信号的执行状态采用第一互斥变量表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩伟，李琼林，张峰，刘磊，刘超，乔利红，刘尧，蔡得雨，党一奇，孔圣立，宋闯，段文岩，郭培，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41