一种软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法技术

本发明专利技术属于电力设备领域，具体涉及一种软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法。该方法包括：步骤1：构建包含硬件装置和数字化软件的仿真控制系统；步骤2：仿真控制系统创建出用电台区的内容；步骤3：仿真控制系统得出用电故障的类型与采集/计量设备的种类间的对应关系；步骤4：仿真控制系统确定需要组建的用电场景的类型、对应的设备的种类以及用电故障类型，进而向硬件装置或/和数字化软件下达相应的场景指令和故障指令；步骤5：仿真控制系统调用相应的硬件装置或/和数字化软件，在真实仿真设备或/和虚拟仿真设备中执行用电故障的仿真模拟过程。本发明专利技术解决了用电故障难以模拟或模拟场景单一、范围小、用电设备种类/数量少的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法


[0001]本专利技术属于电力设备领域，具体涉及一种软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法。

技术介绍

[0002]随着能源互联网、营配融合和智慧物联体系在电力系统中的快速推进，低压配变台区中的用电信息采集终端、智能电能表、低压居民智能计量箱等设备正在被广泛投入使用。现有的电力系统中，数据采集和运维的节点多覆盖面广，这使得采集故障的分析与处理的复杂程度也相应提高。在这种状况下，用电故障的分析和处理对个人的专业能力依赖性增强。因此，如何通过创建故障仿真场景开展采集运维培训，提高一线采集运维人员的业务水平成为各基层供电单位需要面对的急迫问题。
[0003]现有的采集运维培训主要依赖真实的用电场景，相关的用电故障仿真场景少有建设。偶有少量的供电所单位进行简单的故障场景模拟建设，也通常只用于某些简单的故障模拟，仿真度不高，与真实的现场场景和电力系统的拓扑结构差异较大。这非常不利于开展采集运维人员的技能专业培训，不利于加强运维服务团队的队伍建设。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中难以开展用电故障的模拟仿真，或模拟仿真的用电场景单一、场景元素互联互通性不强，场景模拟范围小，台区设备数量容量小等问题；本专利技术提供一种软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法。
[0005]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0006]一种软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，该模拟仿真方法包括如下步骤：
[0007]步骤1：构建包含硬件装置和数字化软件的仿真控制系统，硬件装置和数字化软件均接入到仿真控制系统中。
[0008]其中，硬件装置中的包括真实仿真设备；数字化软件中包括虚拟仿真设备，真实仿真设备和虚拟仿真设备分别用于在各自启用状态下执行故障的仿真模拟过程。
[0009]步骤2：仿真控制系统创建出用电台区的内容，用电台区的内容包括：用电类型、变压器类别、互感器变比、采集/计量设备种类及其数量的信息。
[0010]步骤3：仿真控制系统根据创建出的用电台区的内容得出用电故障的类型与采集/计量设备的种类间的对应关系。
[0011]步骤4：根据上步骤建立的对应关系，仿真控制系统由需要仿真模拟的用电故障的类型确定需要组建的用电场景的类型以及对应的采集/计量设备的种类，进而向硬件装置或/和数字化软件下达相应的场景指令和故障指令。
[0012]步骤5：硬件装置或/和数字化软件接收到场景指令和故障指令后，在真实仿真设备或/和虚拟仿真设备中执行用电故障的仿真模拟过程。
[0013]进一步地，步骤1中，硬件装置用于接收由仿真控制系统下发的场景指令和故障指令，进而组建相应的用电场景，并在真实仿真设备中实时反馈用电场景中硬件装置的故障状态和运行状态；数字化软件用于接收由仿真控制系统下发的场景指令和故障指令，进而完成数据建模，虚拟化出仿真设备模型的电气状态和结构形态，组建相应的用电场景，并在虚拟仿真设备中实时反馈用电场景中仿真设备模型的故障状态和运行状态。
[0014]进一步地，步骤3中，用电故障的类型包括一类故障、二类故障、三类故障、四类故障、五类故障、六类故障和七类故障；一类故障具体包括：时间错误、时钟电池故障、RS485端口故障、ESAM损坏、ESAM密钥未下发、设备电源损坏、软件运行故障、系统死机、交采芯片损坏、采集数据存储错误、本地通信模块损坏、可恢复hplc模块串口异常、不可恢复hplc模块串口异常；二类故障具体包括：数据未采集、户表档案错误、设备档案错误、终端任务错误、远程通信模块端口故障、远程通信模块设备损坏；三类故障为供电电池/电容故障；四类故障为本地载波通信端口故障；五类故障为电能表计量异常；六类故障为控制模块损坏；七类故障为控制模块继电器故障。
[0015]进一步地，与一类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为单相电能表、三相四线电能表、集中器或专变终端；与二类故障建立对应关系的采集设备的种类为集中器或专变终端；与三类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为三相四线电能表、集中器或专变终端；与四类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为单相电能表、三相四线电能表或集中器；与五类故障建立对应关系的计量设备的种类为单相电能表或三相四线电能表；与六类故障建立对应关系的采集设备的种类为专变终端；与七类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为单相电能表、三相四线电能表或专变终端。
[0016]进一步地，步骤4中，用电场景的类型包括场景1、场景2、场景3、场景4、场景5和场景6。
[0017]其中，场景1、场景2、场景3、场景4分别定义为：“低压
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杆变/箱变
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全载波抄表”、“低压
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杆变/箱变
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半载波抄表”、“低压
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杆变/箱变
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混合抄表”、“低压
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杆变/箱变
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II型集中器抄表”；场景1、场景2、场景3中包含的设备种类均包括电流互感器、集中器、采集器、三相电能表和单相电能表；场景4中包含的设备种类包括：电流互感器、集中器、三相电能表和单相电能表。
[0018]场景5定义为“专变
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杆变/箱变
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高供低计”，场景5包含的设备种类包括：电流互感器、集中器、采集器、三相电能表和单相电能表；场景6定义为“专变
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杆变/箱变
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高供高计”，场景6包含的设备种类包括：电流互感器、电压互感器、集中器和三相电能表。
[0019]进一步地，场景1、场景2、场景3、场景4对应的用户类别为公变用户；场景5和场景6对应的用户类别为专变用户。
[0020]进一步地，步骤5中，用电故障的仿真模拟包括三种方式；第一种方式是由硬件装置单独模拟出用电故障；第二种方式是由数字化软件单独仿真出用电故障；第三种方式是由硬件装置和数字化软件综合仿真模拟出用电故障；仿真控制系统根据用电故障类型优先采用第一种方式进行模拟仿真；在硬件装置无法满足模拟仿真所需的资源要求时，采用第三种方式；在硬件装置完全无法实现时模拟仿真过程时，采用第二种方式。
[0021]进一步地，硬件装置单独模拟出用电故障的过程如下：
[0022](1)仿真控制系统选择对应的硬件装置。
[0023](2)硬件装置中的真实仿真设备准备好设备位置、类型、数量、资产、地址、故障状态的信息，并上报给硬件装置；硬件装置获取真实仿真设备的设备位置、类型、数量、资产、地址、故障状态的信息，以及自身的地址、资产的信息，并上报给仿真控制系统。
[0024](3)仿真控制系统获取硬件装置和真实仿真设备的故障状态、位置、地址、资产号的信息。
[0025](4)仿真控制系统准备台区数据信息。
[0026](5)采集终端将上线状态上报至仿真控制系统。
[0027](6)仿真控制系统将用电台区信息、故障设备关联信息与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于，所述模拟仿真方法包括如下步骤：步骤1：构建包含硬件装置和数字化软件的仿真控制系统，所述硬件装置和所述数字化软件均接入到所述仿真控制系统中；其中，所述硬件装置中的包括真实仿真设备；所述数字化软件中包括虚拟仿真设备；所述真实仿真设备和虚拟仿真设备分别用于在各自启用状态下执行用电故障的仿真模拟过程；步骤2：所述仿真控制系统创建出用电台区的内容，所述用电台区的内容包括：用电类型、变压器类别、互感器变比、采集/计量设备种类及其数量的信息；步骤3：所述仿真控制系统根据创建出的所述用电台区的内容得出用电故障的类型与采集/计量设备的种类间的对应关系；步骤4：根据上步骤建立的所述对应关系，所述仿真控制系统根据需要仿真模拟所述用电故障的类型确定需要组建所述用电场景的类型以及对应所述采集/计量设备的种类，进而向所述硬件装置或/和所述数字化软件下达相应的场景指令和故障指令；步骤5：所述硬件装置或/和所述数字化软件接收到所述场景指令和故障指令后，在所述真实仿真设备或/和所述虚拟仿真设备中执行所述用电故障的仿真模拟过程。2.如权利要求1所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：步骤1中，所述硬件装置用于接收由仿真控制系统下发的场景指令和故障指令，进而组建相应的用电场景，并在所述真实仿真设备中实时反馈所述用电场景中所述硬件装置的故障状态和运行状态；所述数字化软件用于接收由仿真控制系统下发的场景指令和故障指令，进而完成数据建模，虚拟化出仿真设备模型的电气状态和结构形态，组建相应的用电场景，并在所述虚拟仿真设备中实时反馈所述用电场景中所述仿真设备模型的故障状态和运行状态。3.如权利要求1所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：步骤3中，所述用电故障的类型包括一类故障、二类故障、三类故障、四类故障、五类故障、六类故障和七类故障；所述一类故障具体包括：时间错误、时钟电池故障、RS485端口故障、ESAM损坏、ESAM密钥未下发、设备电源损坏、软件运行故障、系统死机、交采芯片损坏、采集数据存储错误、本地通信模块损坏、可恢复hplc模块串口异常、不可恢复hplc模块串口异常；所述二类故障具体包括：数据未采集、户表档案错误、设备档案错误、终端任务错误、远程通信模块端口故障、远程通信模块设备损坏；所述三类故障为供电电池/电容故障；所述四类故障为本地载波通信端口故障；所述五类故障为电能表计量异常；所述六类故障为控制模块损坏；所述七类故障为控制模块继电器故障。4.如权利要求3所述软硬件协同的多场景用电故障模拟仿真方法，其特征在于：与所述一类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为单相电能表、三相四线电能表、集中器或专变终端；与所述二类故障建立对应关系的采集设备的种类为集中器或专变终端；与所述三类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为三相四线电能表、集中器或专变终端；与所述四类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为单相电能表、三相四线电能表或集中器；与所述五类故障建立对应关系的计量设备的种类为单相电能表或三相四线电能表；与所述六类故障建立对应关系的采集设备的种类为专变终端；与所述七类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为单相电能表、三相四线电能表或专变终端。
5.如权利要求1所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：步骤4中，所述用电场景的类型包括场景1、场景2、场景3、场景4、场景5和场景6；其中，所述场景1、场景2、场景3、场景4分别定义为：“低压
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杆变/箱变
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全载波抄表”、“低压
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半载波抄表”、“低压
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混合抄表”、“低压
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II型集中器抄表”；所述场景1、场景2、场景3中包含的设备种类均包括电流互感器、集中器、采集器、三相电能表和单相电能表；所述场景4中包含的设备种类包括：电流互感器、集中器、三相电能表和单相电能表；所述场景5定义为“专变
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高供低计”，所述场景5包含的设备种类包括：电流互感器、集中器、采集器、三相电能表和单相电能表；所述场景6定义为“专变
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高供高计”，所述场景6包含的设备种类包括：电流互感器、电压互感器、集中器和三相电能表。6.如权利要求5所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：所述场景1、场景2、场景3、场景4对应的用户类别为公变用户；所述场景5和所述场景6对应的用户类别为专变用户。7.如权利要求1所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：步骤5中，用电故障的仿真模拟包括三种方式；第一种方式是由硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建元，韩周，赵伟，孟海川，杨峰，陈帅堃，
申请(专利权)人：安徽南瑞中天电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：