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一种变电集控站仿真间隔图生成方法及系统与流程

  • 国知局
  • 2024-06-21 13:30:55

本发明属于电力仿真培训领域,涉及变电集控站仿真间隔图生成方法。

背景技术:

1、2022年,国网公司共有35kv及以上变电站约4万余座,共有变电运维班3364个,省检及地市公司变电站运维人员共计约6万余人。2012年以来,公司变电站数量增加了30.5%,人均运维工作量由0.37站/人增加至0.64站/人,增加了73%。随着变电设备规模不断扩大,存在设备监控强度不足、运维管理细度不足、支撑保障能力不足问题,当前变电运维管理模式逐渐难以适应变电站精益化管理要求。针对这一情况,国网公司要求落实设备主人制,因地制宜优化变电站属地运维模式,实施变电集中监控。

2、变电集控站是将多个变电站的各类运行数据集中在一起进行运行状态监控,实现了对变电站内主设备、辅助设备、消防设备的集中监控,设备监控区分了正常运行信号、事故信号、异常信号,具备数据越限告警、事故信号推送功能,提高变电运维监控强度、设备管理细度、生产信息化程度和队伍建设力度。

3、鉴于不能人为制造电力设备故障和异常,建立变电集控站仿真培训系统是开展电网运行人员知识、技能培训最有效的手段。变电集控站仿真培训系统实现了对变电站主辅设备一体化监控的仿真,以及变电集控站与电网调度开展工作联系、倒闸操作和故障应急处理的模拟,提升变电集控站运维人员的设备管控能力、主动预警能力和应急处置能力,为“无人值守+集中监控”、“设备主人+全科医生”的运维管理新模式提供技术支撑。

4、变电集控站间隔图(bay diagram,简称间隔图)是描述某一电气间隔的图形界面,包括相关电气接线图、主辅设备状态信息、量测数据、操作控制、告警光字牌、通信状态监视以及文字标注。间隔图所监控电气设备主要分为变电站一次设备、二次设备、辅助设备,变电站一次设备包括线路、负荷、母线、变压器、断路器、隔离开关、母线、电抗、电容、互感器、消弧线圈、手车、接地变,变电站二次设备包括测控类、保护类、安控类、表计类、交直流电源,变电站辅助设备包括消防类、安防类、动环类、视频监控类、在线巡视类设备。

5、变电集控站核心业务是对多个变电站设备状态的集中监控,间隔图实时反映了各电气设备间隔运行的各类正常、异常、故障信息。对间隔图的绘制是建立变电集控站仿真培训系统的一项最重要工作。

6、现有的变电集控站仿真系统对间隔图的绘制的做法,基本还是从实际生产系统上截取图片或拍照,然后依据收集的图像资料重新进行手动绘制。一个变电集控站少则管辖几十个站,多则几百个站,其中每个变电站的间隔图至少有几十张,而且间隔图跟实际电气一二次设备及装置相关,不同的间隔不同的变电站相差很大。这样手动绘制变电集控站的间隔图就变成了一项非常繁重的工作。

7、现有技术文件(cn109408960a)提供了一种基于scd自动生成智能变电站主接线图的方法和系统,该技术方案可以解析scd内ied实例的相关内容自动生成主接线图,然而在面对没有全站系统配置文件即scd文件时,尤其是在变电站仿真培训的应用前提下,该方案不具备实用性。

8、现有技术文件(cn107978007b)提供了一种调控一体化系统中间隔图自动生成免维护的方法,通过该方法,当遥信、遥测的名称改变后,系统自动通过搜索固化的开关名称属性,将变更后的信息自动读取出来,从而减少了传统系统中重复生成间隔图的繁琐操作。然而该技术方案需要依赖于调控一体化系统,不适用于变电站仿真培训系统的使用场景。现有技术文件(cn115629754a)提供了一种基于模板组件的间隔图自动生成方法,该技术方案根据不同间隔类型模板布局的要求,设计不同的间隔模板,模板组件的显示内容及风格根据需求可自由定义,并与间隔实体分图整体风格保持一致。然而该技术方案除需单独针对不同情况建立不同的间隔模板外,还需要在数据库中针对单一器件整理出其对应的遥信、遥测和遥控点信息,需要根据手头的设备台账信息人工对数据进行整理,缺乏行之有效的数据梳理手段。

9、综上所述,间隔图的绘制费时、费力,还极易发生错误,成为制约变电集控站仿真培训系统大面积推广应用的重要因素。因此,亟需研究一种变电集控站仿真间隔图生成方法,以满足变电集中站运维人员仿真实操培训的需求,帮助相关运维人员快速掌握变电集中站所需工作技能,提升电网本质安全水平。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足,本发明提供一种变电集控站仿真间隔图生成方法及系统,该方法采用相关信息采集与组织,拓扑分析与间隔图形模板配置与定义的方法,解决了现有变电集控站仿真培训系统中对间隔图主要依靠手动绘制,工作量大且容易出错的问题,实现了变电集控站仿真间隔图的自动生成,提升了效率。

2、本发明采用如下的技术方案:

3、一种变电集控站仿真间隔图生成方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

4、步骤1,从变电集控站设备台账文件中提取生成仿真设备-装置关联关系表;

5、步骤2,根据变电集控站信息规范构建仿真装置信息库;

6、步骤3,根据仿真设备-装置关联关系表、仿真装置信息库生成仿真遥信点表;

7、步骤4,基于电网拓扑分析生成仿真间隔-设备-装置关联关系表;

8、步骤5,建立集控站间隔图样式、布局通用模板;

9、步骤6,根据电网一次接线图拓扑关系生成间隔电气主接线;

10、步骤7,根据间隔图通用模板中定义参数信息、仿真间隔-设备-装置关联关系表和仿真遥信点表实时动态生成间隔图遥信表相关区域。

11、优选的,在步骤1中,所述仿真设备-装置关联关系表,该关系表由厂站名称、装置类型、设备名称、装置型号和装置套号组成;

12、其中,装置类型包括与二次系统相关的各保护装置、合并单元、测控装置、智能终端,设备名称则载明了各装置类型所对应的设备名称。

13、优选的,在步骤2中,所述根据变电集控站信息规范构建仿真装置信息库的具体方法包括:

14、根据变电集控站上传信息规范建立具体型号的仿真装置信息表,仿真装置信息表包括序号、类型、名称和初始状态这些上传信息,将变电集控站用到的所有仿真装置的信息表汇总形成变电集控站仿真装置信息库。

15、所述仿真装置信息表中,类型是指仿真装置压板、信号与光字牌;名称是每个压板、信号与光字牌所标注的名称,即各保护压板名称、运行监视信息和各故障动作光字牌;初始状态即这些装置的最初始状态。

16、优选的,在步骤3中,根据仿真设备-装置关联关系表、仿真装置信息库生成仿真遥信点表的具体方法为:

17、按照仿真设备-装置关联关系表依次从仿真装置信息库中获取对应型号的装置信息,根据仿真装置信息表中的信息数据自动生成仿真遥信点表;遥信说明为设备、装置与遥信名称组合;

18、优选的,在步骤4中,基于电网拓扑分析生成仿真间隔-设备-装置关联关系表的具体方法包括:

19、根据电网一次接线图的拓扑连接关系,分别从对应的线路、负荷、主变、母线、电容电抗器、所用变电设备的拓扑节点开始进行深度优先搜索,搜索到母线节点结束,找到相应间隔电气一次设备,然后根据仿真设备-装置关联关系表,找到电气一次设备所关联的装置,自动生成仿真间隔-设备-装置关联关系表。

20、优选的,所述装置分类编号,即定义一种装置分类编号方法,具体为:

21、装置分类编号的最后一位表示装置套号,前一位表示装置类型;装置编号前一位与装置类型的定义关系如下:

22、1为操作机构;2为测控装置;3为线路保护;4为主变保护;5为母线保护;6为断路器保护;7为电容保护;8为智能终端;9为合并单元。

23、优选的,所述电网依次接线拓扑的连接关系包括:

24、通过包括断路器、隔离开关在内的开关设备将包括线路、负荷、变压器、母线、电容器电抗器、所用变电设备在内的元件相连,抽象成一个个具有连接关系的节点和支路,形成网络结构数据。

25、优选的,所述拓扑深度优先搜索包括:

26、一种用于遍历所有拓扑节点的算法,在实现过程中,当访问一个新节点时,将其压入栈中;当访问完当前节点的所有关联节点后,将其从栈顶弹出,重复这个过程,直到栈为空,即所有节点都被访问过为止,具体如下:

27、步骤4.1,访问一个新节点时,将其压入栈中;

28、步骤4.2,判断栈是否为空,如果是,结束搜索,如果不是,进入步骤4.3;

29、步骤4.3,从栈顶节点开始,基于电网一次接线拓扑连接关系,搜索所有相邻节点;

30、步骤4.4,搜索完成后,从栈顶弹出该节点;

31、步骤4.5,判断搜索到的节点中是否有新节点,如果没有,返回步骤4.2,,如果有,进入步骤4.6;

32、步骤4.6,判断该新节点是否为母线节点,如果是,返回步骤4.2,如果不是,进入步骤4.7;

33、步骤4.7,将该新节点所在设备加入到该间隔关联的设备中,并将该新节点压入栈中,返回步骤4.2。

34、优选的,在步骤5中,建立集控站间隔图样式、布局通用模板的方法包括:

35、分析归纳变电集控站间隔典型接线方式,即按线路、主变、母线、电容电抗、所用变电设备绘制形成各电压等级各设备类型的间隔图通用模板;通用模板包括电气接线图、量测显示区、信号显示区、压板排列区、测控装置遥信光字牌、第一套保护光字牌、第二套保护光字牌在内的区域;通用模板对各区域进行区域号、装置分类编号及分区显示式样定义,形成一个被括号包含的三段式参数编号;然后根据这些参数编号,为每个编号分配一个间隔图的作图区域。

36、优选的,对各区域进行区域号、装置分类编号及分区显示式样定义并形成一个被括号包含的三段式参数编号的具体方法为:

37、设置一个被括号包含的三段式参数编号,这三段参数包括:

38、参数1为区域号;参数2为区域所含装置分类编号,参数3为区域遥信显示样式;

39、其中,参数1为区域号,该位参数定义如下:1表示接线图显示区,2表示压板排列区,3表示信号显示区;4表示光子牌显示区;5表示测量值显示区;

40、参数2为区域所含装置分类编号,即权利要求9所述的装置分类编号;

41、参数3为区域遥信显示样式,该位参数定义如下:0为默认的两列显示样式;1为一列显示,即遥信状态和遥信说明共一类;2为两列,即遥信状态、遥信说明各一列;3为三列,即序号、遥信状态和遥信说明各一列。

42、优选的,在步骤6中,所述根据电网一次接线图拓扑关系生成间隔电气主接线包括:

43、根据电网一次接线图根据拓扑连接关系,分别从对应的线路、负荷、主变、母线、电容电抗器、所用变设备的拓扑节点开始进行深度优先搜索,识别间隔设备与母线的连接关系,从电网一次接线图复制后按照布局大小自动缩放生成间隔电气接线图,按照搜索到的间隔设备从仿真遥测表获取对应的量测值并显示在量测显示区。

44、优选的,在步骤7中,根据间隔图通用模板中定义参数信息、仿真间隔-设备-装置关联关系表和仿真遥信点表实时动态生成间隔图遥信表相关区域的方法为:

45、根据间隔图通用模板中定义的三段式参数编号中参数2装置分类编号,到具体间隔仿真间隔-设备-装置关联关系表中获取设备和装置,通过设备、装置信息从仿真遥信点表中实时获取、动态生成包括信号显示区、压板排列区、测控装置遥信光字牌、第一套保护光字牌、第二套保护光字牌在内各区域的显示内容,最后生成完整的间隔图。

46、本技术还同时保护一种前述变电集控站仿真间隔图生成系统,包括仿真设备-装置关联关系表提取生成模块、仿真装置信息库构建模块、仿真遥信点表生成模块、间隔-设备-装置关联关系表生成模块、间隔图样式与布局通用模板建立模块、间隔电气主接线图生成模块、间隔图遥信表相关区域生成模块,其特征在于:

47、仿真设备-装置关联关系表提取生成模块从变电集控站设备台账提取生成仿真设备-装置关联关系表;

48、仿真装置信息库构建模块根据变电集控站信息规范构建仿真装置信息库;

49、仿真遥信点表生成模块根据仿真设备-装置关联关系表、仿真装置信息库生成仿真遥信点表;

50、间隔-设备-装置关联关系表生成模块基于电网拓扑分析生成仿真间隔-设备-装置关联关系表;

51、间隔图样式与布局通用模板建立模块建立集控站间隔图样式、布局通用模板;

52、间隔电气主接线图生成模块根据电网一次接线图拓扑关系生成间隔电气主接线;

53、间隔图遥信表相关区域生成模块根据间隔图通用模板中定义参数信息、仿真间隔-设备-装置关联关系表和仿真遥信点表实时动态生成间隔图遥信表相关区域。

54、本发明的有益效果在于,与现有技术相比,借由上述技术方案,本发明的有益效果至少包括:

55、1)本发明是提出了一种变电集控站仿真间隔图生成方法,从间隔图自动生成的目标出发,为不同型号的装置构建仿真装置信息表,进而形成仿真装置信息库,再采用拓扑分析+间隔图形模板+规则方法,解决了间隔图自动生成的难题,大大提升了变电集控站仿真建模的效率。

56、2)本发申请提出的技术方案与现有的技术方案最大的不同在于,其可在缺乏全站系统配置文件,或不依赖响应调控一体化系统的前提下,实现在变电集控站仿真培训系统应用场景下的间隔图自动生成;

57、3)相较于现有技术方案,本技术大幅优化了变电集控仿真装置的信息提取与归纳方法,并形成了变电集控仿真装置的信息表,在此基础上给出了变电集控站间隔图的模板配置与定义。

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