CN110233477B - 基于三道防线仿真的稳控仿真*** - Google Patents
基于三道防线仿真的稳控仿真*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于三道防线仿真的稳控仿真***，包括第一仿真模块、第二仿真模块和第三仿真模块，分别对第一道防线的继电保护装置、第二道防线的稳控装置以及第三道防线的低频低压减载装置进行模拟仿真，并同时通过一次设备仿真模块模拟一次设备，同时设置映射模块建立一次设备和二次设备的映射关系，由第一仿真模块、第二仿真模块和第三仿真模块获取一次设备仿真模块仿真的信息并进行处理，以此来模拟三道防线在实际电力***中的运行状态，并将仿真的结果与事先存储的动模实验数据进行对比，验证三道防线模型的有效性和准确性，为电力***的稳定可靠运行提供保障。
Description
技术领域
本发明涉及电力***安全稳定技术领域，特别涉及一种基于三道防线仿真的稳控仿真***。
背景技术
随着我国用电量的不断加大，为保障电网安全运行，提出了电力***安全稳定三道防线：第一道防线，继电保护装置，用于快速切除故障元件，防止故障扩大；第二道防线，安全稳定控制装置，采取稳定控制措施，防止***失去稳定；第三道防线，低频低压减载装置，在***失去稳定后防止发生大面积停电，三道防线的可靠运行是保证正常用电的基础，而目前国内对于三道防线的仿真建模应用较少，并且不够深入，在国内外常用的电力***暂态稳定仿真程序中，基本没有仿真工具提供继电保护、稳控等模型，仅靠预定时间后断路器的开断来实现保护、切机切负荷等功能，无法全面保障电网的稳定可靠运行。
发明内容
鉴以此，本发明提出一种基于三道防线仿真的稳控仿真***，建立三道防线的详细模型，通过模型内部的信息处理来模拟实际情况中三道防线的运行状态，并通过与事先存储的动模数据进行对比，从而验证三道防线模型的有效性和准确性，保证电网的稳定可靠运行。
本发明的技术方案是这样实现的：
基于三道防线仿真的稳控仿真***，包括用于模拟一次设备的一次设备仿真模块、用于模拟继电保护装置的第一仿真模块、用于模拟稳控装置的第二仿真模块、用于模拟低频低压减载装置的第三仿真模块、用于存储动模实验数据的存储模块以及用于进行对比的对比模块，所述第一仿真模块、第二仿真模块以及第三仿真采集一次设备仿真模块的信息并进行仿真，所述第一仿真模块、第二仿真模块以及第三仿真将仿真结果传输给对比模块，所述对比模块读取存储模块中的动模实验数据与仿真结果进行对比。
优选的，还包括第一映射模块、第二映射模块以及第三映射模块，所述第一仿真模块通过第一映射模块与一次设备仿真模块建立映射关系，所述第二仿真模块通过第二映射模块与一次设备仿真模块建立映射关系，所述第三仿真模块通过第三映射模块与一次设备仿真模块建立映射关系。
优选的，所述第一仿真模块包括数据采样模块、继保逻辑运算模块以及继保逻辑判断模块，所述数据采样模块采集一次设备仿真模块输出的电流、电压值并传输给继保逻辑运算模块，继保逻辑运算模块根据电流、电压值进行逻辑运算后将动作出口信息传输给继保逻辑判断模块，所述继保逻辑判断模块根据动作出口信息得到执行二次设备动作的行为信息，所述继保逻辑判断模块将行为信息传输给对比模块。
优选的，还包括定值输入模块，所述定值输入模块分别输出定值数据到第一仿真模块和第二仿真模块。
优选的，还包括开关量输入模块，所述开关量输入模块分别输出开关量到第一仿真模块和第二仿真模块。
优选的，所述第二仿真模块包括采样通讯模块、稳控逻辑判断模块以及执行模块，所述采样通讯模块采样一次设备仿真模块仿真的潮流数据，采样通讯模块对潮流数据处理得到电压电流二次值、开关位置信息并传输给稳控逻辑判断模块，所述稳控逻辑判断模块根据接收的信息进行逻辑判断得到策略动作信息并发送给执行模块，所述执行模块根据策略动作信息执行切负荷或切机动作。
优选的，所述第三仿真模块包括母线电压采集模块、特征提取模块、减载逻辑判断模块以及切负荷模块，所述母线电压采集模块采集一次设备仿真模块仿真的两条母线电压一次值，所述特征提取模块接收母线电压采集模块传输的母线电压一次值进行故障特征量的提取，所述减载逻辑判断模块根据故障特征量进行低频、低压判断并得到切负荷信息，所述切负荷模块根据切负荷信息执行切负荷命令。
优选的，还包括用于显示仿真结果的显示模块，所述对比模块将仿真结果传输给显示模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种基于三道防线仿真的稳控仿真***，分别对第一道防线的继电保护装置、第二道防线的稳控装置以及第三道防线的低频低压减载装置进行模拟仿真，并同时模拟一次设备，由三道防线获取模拟一次设备的信息并进行处理，以此来模拟三道防线在实际电力***中的运行状态，并将运行状态与事先存储的动模实验数据进行对比，验证三道防线模型的有效性和准确性，为电力***的稳定可靠运行提供保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的基于三道防线仿真的稳控仿真***的一个实施例的原理图；
图2为本发明的基于三道防线仿真的稳控仿真***的一个实施例的第一仿真模块的原理图；
图3为本发明的基于三道防线仿真的稳控仿真***的一个实施例的第二仿真模块的原理图；
图4为本发明的基于三道防线仿真的稳控仿真***的一个实施例的第三仿真模块的原理图；
图中，1为一次设备仿真模块，2为第一仿真模块，3为第二仿真模块，4为第三仿真模块，5为存储模块，6为对比模块，7为第一映射模块，8为第二映射模块，9为第三映射模块，10为数据采样模块，11为继保逻辑运算模块，12为继保逻辑判断模块，13为定值输入模块，14为开关量输入模块，15为采样通讯模块，16为稳控逻辑判断模块，17为执行模块，18母线电压采集模块，19为特征提取模块，20为减载逻辑判断模块，21为切负荷模块，22为显示模块。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1，本发明提供的基于三道防线仿真的稳控仿真***，包括用于模拟一次设备的一次设备仿真模块1、用于模拟继电保护装置的第一仿真模块2、用于模拟稳控装置的第二仿真模块3、用于模拟低频低压减载装置的第三仿真模块4、用于存储动模实验数据的存储模块5以及用于进行对比的对比模块6，所述第一仿真模块2、第二仿真模块3以及第三仿真采集一次设备仿真模块1的信息并进行仿真，所述第一仿真模块2、第二仿真模块3以及第三仿真将仿真结果传输给对比模块6，所述对比模块6读取存储模块5中的动模实验数据与仿真结果进行对比。
本发明对电力***中的三道防线进行仿真，分别是作为第一道防线的继电保护装置、作为第二道防线的稳控装置以及作为第三道防线的低压低频减载装置，并同时通过一次设备仿真模块1对一次设备进行模拟仿真，然后建立三道防线与一次设备仿真模块1之间的联系关系，第一仿真模块2、第二仿真模块3以及第三仿真模块4可以采集一次设备仿真模块1中模拟的一次设备信息，然后根据采集的信息进行逻辑运行、逻辑判断等，从而模拟二次设备在电力***中的实际运行状态，并将仿真的结果发送到对比模块6中进行对比，以此来验证三道防线模型的有效性和准确性，为电力***的稳定可靠运行提供保障。
具体的，为了验证三道防线模型的有效性，本发明设置了存储模块5，存储模块5用于存储典型的动模实验数据，通过对比典型的动模实验数据和三道防线的仿真结果，以此来验证三道防线模型的有效性和准确性。
本发明的模拟仿真是在机电-电磁暂态混合仿真模型的基础上，建立继电保护、稳控、减载的详细模型，模型内部包括逻辑运算、逻辑判断等模块，根据采集的一次设备信息进行相应的逻辑运算、逻辑判断以及执行操作，所获得的结果与典型的动模实验数据进行对比，以此来验证三道防线模型的有效性和准确性。
优选的，还包括第一映射模块7、第二映射模块8以及第三映射模块9，所述第一仿真模块2通过第一映射模块7与一次设备仿真模块1建立映射关系，所述第二仿真模块3通过第二映射模块8与一次设备仿真模块1建立映射关系，所述第三仿真模块4通过第三映射模块9与一次设备仿真模块1建立映射关系。
建立了三道防线的仿真模型后，需要分别建立三道防线与一次设备仿真模块1之间的映射关系，从而三道防线可以分别采集一次设备仿真模块1仿真的对应的一次设备的相关信息，具体的映射方法是在机电-电磁暂态仿真平台上，根据运行方式命名规则搭建一次设备模型，将一二次设备做设备名称的对应，其中一次设备按照方式命名建立一次拓扑，二次设备根据方式命名规则与一次设备进行关联，关联完毕后，第一仿真模块2、第二仿真模块3以及第三仿真模块4即可采集一次设备仿真模块1中相应的信息。
本实施例中，通过设置相应的实时数据库，电网的一二次设备通过实时数据库实现数据交换以及相互指令控制。
参照图1与图2，所述第一仿真模块2包括数据采样模块12、继保逻辑运算模块13以及继保逻辑判断模块14，所述数据采样模块12采集一次设备仿真模块1输出的电流、电压值并传输给继保逻辑运算模块13，继保逻辑运算模块13根据电流、电压值进行逻辑运算后将动作出口信息传输给继保逻辑判断模块14，所述继保逻辑判断模块14根据动作出口信息得到执行二次设备动作的行为信息，所述继保逻辑判断模块14将行为信息传输给对比模块6。
本实施例中，第一仿真模块2用于模拟继电保护装置，仿真模拟是在机电-电磁暂态仿真平台的基础上，采用图形化仿真支撑平台***建立电网中各种继电保护设备的数字化模型，第一仿真模块2包括数据采样模块12，继保逻辑运算模块13以及继保逻辑判断模块14，在建立了第一仿真模块2与一次设备仿真模块1的映射关系后，由数据采样模块12采集对应一次设备仿真输出的电流、电压值，数据采样模块12采集的电流、电压值作为继保逻辑运算模块13的输入，继保逻辑运算模块13会对电流、电压值进行逻辑运算，在逻辑运算的过程中，继保逻辑运算模块13还需要获取相应的定值信息以及开关量信息，定值信息和开关量信息事先存储好，在继保逻辑运算模块13工作时，将相应的开关量信息和定值信息输入到继保逻辑运算模块13中，继保逻辑运算模块13依据接收的定值信息，对各开关量进行逻辑比较，并将采集到的电流、电压值与定值信息进行比较，并输出动作出口信息，最后再由继保逻辑判断模块14对动作出口信息进行判断得到执行二次设备动作的行为信息，所得到的行为信息传输到对比模块6，由对比模块6进行对比来验证第一道防线的有效性和稳定性。
优选的，还包括定值输入模块13，所述定值输入模块13分别输出定值数据到第一仿真模块2和第二仿真模块3。
第一仿真模块2和第二仿真模块3在进行模拟仿真的过程中，需要接收相应的定值信息，本发明设置了定值输入模块13，用于存储相应的定值信息，在第一仿真模块2和第二仿真模块3进行模拟仿真时，将对应的定值信息输出给第一仿真模块2或第二仿真模块3进行处理。
由于继电保护模型是采用继电保护原理建模，而非装置建模，其定值取决于所采用的继电保护原理，因此第二仿真模块3在进行逻辑运算时采用需要的定值信息采用原理共性量定值即可，所以定值输入模块13与继保逻辑运算模块13之间数据连接。
而第二仿真模块3所需要的定值信息包括定值数据及主站、子站指令、防误判据等，也是通过定值输入模块13将相应的定值信息传输到第二仿真模块3。
优选的，还包括开关量输入模块14，所述开关量输入模块14分别输出开关量到第一仿真模块2和第二仿真模块3。
同理，第一仿真模块2和第二仿真模块3在进行模拟仿真的过程中，需要接收相应的开关量信息，通过设置的开关量输入模块14，向第一仿真模块2和第二仿真模块3发送开关量信息，第一仿真模块2和第二仿真模块3会根据开关量信息进行相应的逻辑运行后得到仿真结果，开关量输入模块14与继保逻辑运算模块13数据连接。
参照图1与图3，所述第二仿真模块3包括采样通讯模块15、稳控逻辑判断模块16以及执行模块17，所述采样通讯模块15采样一次设备仿真模块1仿真的潮流数据，采样通讯模块15对潮流数据处理得到电压电流二次值、开关位置信息并传输给稳控逻辑判断模块16，所述稳控逻辑判断模块16根据接收的信息进行逻辑判断得到策略动作信息并发送给执行模块17，所述执行模块17根据策略动作信息执行切负荷或切机动作。
第二仿真模块3用于模拟稳控装置，稳控装置的仿真建模与继电保护装置的仿真建模基本一致，同样需要先将第二仿真模块3与一次设备仿真模块1建立映射关系后，由采样通讯模块15采用一次设备仿真模块1仿真的潮流数据，并根据映射关系换算成电压电流二次值以及开关的位置信息，而稳控逻辑判断模块16会接收采样通讯模块15提供的电气量、开关位置等信息，并同时接收由定值输入模块13、开关量输入模块14传输的定值信息和开关量信息，稳控逻辑判断模块16结合定值信息进行逻辑判断，并将策略动作信息发送给执行模块17，执行模块17接收策略动作信息并执行策略动作指令，包括执行切负荷以及切机动作，并将执行结果发送给对比模块6，由对比模块6对比典型的动模实验数据，从而验证第二道防线的有效性和可靠性。
参照图1与图4，所述第三仿真模块4包括母线电压采集模块18、特征提取模块19、减载逻辑判断模块20以及切负荷模块21，所述母线电压采集模块18采集一次设备仿真模块1仿真的两条母线电压一次值，所述特征提取模块19接收母线电压采集模块18传输的母线电压一次值进行故障特征量的提取，所述减载逻辑判断模块20根据故障特征量进行低频、低压判断并得到切负荷信息，所述切负荷模块21根据切负荷信息执行切负荷命令。
作为电力***第三道防线的低频低压减载装置，本发明通过第三仿真模块4进行模拟仿真，通过母线电压采集模块18采集一次设备仿真模块1仿真的两条母线电压一次值，由特征提取模块19对电压一次值进行特征量提取，其中特征量包括频率、频率变化率、相电压、相电压变化率等，接着由减载逻辑判断模块20按照逻辑进行低频、低压判断得到切负荷信息，最后在由切负荷模块21执行切负荷命令，第三仿真模块4根据***频率、电压下降的程度，依次切除不重要的负荷，以便限制频率、电压继续下降，并将切除的负荷信息传输给对比模块6，由对比模块6对比典型的动模实验数据，从而验证第三道防线的有效性和可靠性。
优选的，还包括用于显示仿真结果的显示模块22，所述对比模块6将仿真结果传输给显示模块22。
显示模块22用于显示仿真结果，显示模块22与对比模块6连接，对比模块6在进行对比后将结果传输给显示模块22，由显示模块22显示仿真的结果，例如显示三道防线的准确率，从而实验人员可以通过显示模块22了解到三道防线的有效性和可靠性。
本发明依托机电-电磁暂态混合仿真平台，建立保护的详细模型，模型包括内部逻辑和动作特性，模型的输入/输出量与定值设置与实际装置一致，并具备自定义功能，满足对不同类型装置的模拟仿真，通过与典型的动模实验数据进行对比，验证海南电网保护动作模型的有效性和准确性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.基于三道防线仿真的稳控仿真***，其特征在于，包括用于模拟一次设备的一次设备仿真模块、用于模拟继电保护装置的第一仿真模块、用于模拟稳控装置的第二仿真模块、用于模拟低频低压减载装置的第三仿真模块、用于存储动模实验数据的存储模块以及用于进行对比的对比模块，所述第一仿真模块、第二仿真模块以及第三仿真采集一次设备仿真模块的信息并进行仿真，所述第一仿真模块、第二仿真模块以及第三仿真将仿真结果传输给对比模块，所述对比模块读取存储模块中的动模实验数据与仿真结果进行对比；所述第二仿真模块包括采样通讯模块、稳控逻辑判断模块以及执行模块，所述采样通讯模块采样一次设备仿真模块仿真的潮流数据，采样通讯模块对潮流数据处理得到电压电流二次值、开关位置信息并传输给稳控逻辑判断模块，所述稳控逻辑判断模块根据接收的信息进行逻辑判断得到策略动作信息并发送给执行模块，所述执行模块根据策略动作信息执行切负荷或切机动作。
2.根据权利要求1所述的基于三道防线仿真的稳控仿真***，其特征在于，还包括第一映射模块、第二映射模块以及第三映射模块，所述第一仿真模块通过第一映射模块与一次设备仿真模块建立映射关系，所述第二仿真模块通过第二映射模块与一次设备仿真模块建立映射关系，所述第三仿真模块通过第三映射模块与一次设备仿真模块建立映射关系。
3.根据权利要求1所述的基于三道防线仿真的稳控仿真***，其特征在于，所述第一仿真模块包括数据采样模块、继保逻辑运算模块以及继保逻辑判断模块，所述数据采样模块采集一次设备仿真模块输出的电流、电压值并传输给继保逻辑运算模块，继保逻辑运算模块根据电流、电压值进行逻辑运算后将动作出口信息传输给继保逻辑判断模块，所述继保逻辑判断模块根据动作出口信息得到执行二次设备动作的行为信息，所述继保逻辑判断模块将行为信息传输给对比模块。
4.根据权利要求1所述的基于三道防线仿真的稳控仿真***，其特征在于，还包括定值输入模块，所述定值输入模块分别输出定值数据到第一仿真模块和第二仿真模块。
5.根据权利要求1所述的基于三道防线仿真的稳控仿真***，其特征在于，还包括开关量输入模块，所述开关量输入模块分别输出开关量到第一仿真模块和第二仿真模块。
6.根据权利要求1所述的基于三道防线仿真的稳控仿真***，其特征在于，所述第三仿真模块包括母线电压采集模块、特征提取模块、减载逻辑判断模块以及切负荷模块，所述母线电压采集模块采集一次设备仿真模块仿真的两条母线电压一次值，所述特征提取模块接收母线电压采集模块传输的母线电压一次值进行故障特征量的提取，所述减载逻辑判断模块根据故障特征量进行低频、低压判断并得到切负荷信息，所述切负荷模块根据切负荷信息执行切负荷命令。
7.根据权利要求1所述的基于三道防线仿真的稳控仿真***，其特征在于，还包括用于显示仿真结果的显示模块，所述对比模块将仿真结果传输给显示模块。
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