智能變電站計算機仿真論文

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1仿真的總體思路

1．1信息一體化平臺

信息一體化平臺采用一體化模式，集監(jiān)控和五防功能于一體。一方面作為后臺監(jiān)控系統(tǒng)軟件，模擬數(shù)據(jù)采集處理、運行監(jiān)控、正常操作、事件和報警處理等，實現(xiàn)常規(guī)站監(jiān)控系統(tǒng)功能，同時新增加智能變電站特有的高級應(yīng)用功能:一鍵順序控制、告警信息分類、智能告警等;另一方面作為五防系統(tǒng)軟件，嵌入到信息一體化平臺中，不僅保留就地間隔內(nèi)電氣設(shè)備的電氣聯(lián)鎖，同時還通過以太網(wǎng)實現(xiàn)相互通信，交換設(shè)備的狀態(tài)，實現(xiàn)智能變電站站控層、間隔層、過程層3級防誤閉鎖功能。

1．2智能化保護測控系統(tǒng)

智能化保護測控系統(tǒng)按照保護測控裝置的物理原理建立數(shù)學(xué)模型，采用定值驅(qū)動法，當(dāng)故障發(fā)生后計算的故障電流結(jié)果到達定值要求時自動啟動保護測控裝置，按照其工作原理進行判別，相關(guān)保護動作，報出故障信息報文，有關(guān)指示燈點亮，與變電站真實設(shè)備保持一致。

2系統(tǒng)功能

智能變電站高級應(yīng)用功能的仿真是以智能變電站仿真系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將智能站高級應(yīng)用集成于信息一體化平臺中，實現(xiàn)了智能變電站特有的一鍵順序控制、智能告警信息分類、故障綜合分析決策功能的仿真。該系統(tǒng)從其功能上可以作為培訓(xùn)和測試的平臺。

1)培訓(xùn)功能。智能變電站高級應(yīng)用功能是智能站特有的新應(yīng)用，對運行人員來說是全新的知識，需要進行培訓(xùn)學(xué)習(xí)。該系統(tǒng)真實再現(xiàn)了智能變電站場景，可以為運行人員提供一種有效的培訓(xùn)手段，使運行人員能夠?qū)W習(xí)智能變電站中的新知識、新技術(shù)，提升專業(yè)素質(zhì)。該系統(tǒng)已經(jīng)投入培訓(xùn)使用，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，人機界面友好，培訓(xùn)功能完善，培訓(xùn)效果逼真。

2)測試平臺功能。智能變電站高級應(yīng)用功能的仿真還可以為高級應(yīng)用功能的研究提供測試平臺。由于電力系統(tǒng)的特殊性，不能在真實運行設(shè)備上進行任意操作，而該仿真系統(tǒng)通過為其他系統(tǒng)或軟件提供開放的數(shù)據(jù)接口，可以反復(fù)進行操作和設(shè)置故障，對被測系統(tǒng)或軟件運行情況進行測試，通過與某公司合作，能夠正確地實現(xiàn)測試功能，為研究智能站高級應(yīng)用功能提供了一種有效的測試平臺。

3智能告警信息分類的仿真

通過建立故障信息的邏輯推理模型，對故障告警信息分類過濾，并對變電站運行狀態(tài)進行實時在線分析推理，能夠?qū)崿F(xiàn)智能告警功能，可以自動報告站內(nèi)異常狀態(tài)，并根據(jù)需求提供分層分類的故障告警信息。智能變電站各種運行告警信息量非常大，包括3類:

1)提示性信息。這類信息不需要特別關(guān)注;

2)告警信號。這類信息雖然沒有直接引發(fā)事故跳閘，但實際隱含著可能的故障，若不進行綜合分析，消除異常，持續(xù)發(fā)展會導(dǎo)致事故發(fā)生，需要給予重點關(guān)注;

3)事故信息。事故信號產(chǎn)生一般都會有保護動作、開關(guān)跳閘，要求在盡可能短的時間判斷故障原因，以便上報，并依據(jù)調(diào)度指導(dǎo)進行故障隔離和恢復(fù)操作。因此，需要對故障告警信息進行過濾，提供分層分類的告警信息，以方便運行人員工作。智能告警信息分類的仿真包括以下幾個方面:

1)圖形界面仿真。智能告警信息分類通過信息一體化平臺進行展示，信息告警圖形界面是信息分類結(jié)果的直觀展現(xiàn)。在進行仿真開發(fā)時，按照智能變電站信息分類的原則，根據(jù)告警信號重要性，告警實時顯示窗口由多個頁面組成，包括:全部告警、嚴(yán)重保護事件、一般保護事件、SOE、開關(guān)刀閘動作和智能告警6類，所示同時還會根據(jù)告警信息的級別，通過聲音的方式發(fā)出告警。

2)數(shù)據(jù)庫仿真。智能告警信息量非常大，其仿真時所需的數(shù)據(jù)量也很多。仿真時全站采集信息采用統(tǒng)一的命名格式。變量命名格式包括:變量名、變量描述、變量單位、變量標(biāo)識、變量數(shù)據(jù)指向。變量名是信息的代表，當(dāng)變量為1時，其變量描述才有意義，該描述會在智能告警圖形界面中顯示出來;變量單位的作用是區(qū)分告警信息變量的間隔，是實現(xiàn)變量篩選分類的基礎(chǔ);變量標(biāo)識的作用是區(qū)分告警信息變量的重要程度，以便于告警信息的分類;變量數(shù)據(jù)指向主要用于數(shù)據(jù)通信。

3)告警信息篩選分類功能。由于告警信息總量很大，為滿足不同的關(guān)注需求，在告警顯示窗口設(shè)置信息篩選的功能，在窗口中選擇某一設(shè)備間隔，根據(jù)告警信息變量的標(biāo)識，可以在告警窗口各頁面中自動顯示出有關(guān)該間隔的所有信息，將不關(guān)注的信息屏蔽?？梢酝ㄟ^左上角下拉列表選擇變電站間隔來顯示不同間隔的告警信息，使運行人員更有針對性地查看所需的信息。

4故障綜合分析決策的仿真

故障綜合分析決策是指在故障情況下對事件順序記錄、保護裝置動作及信號、故障錄波數(shù)據(jù)等進行深入挖掘，通過多專業(yè)綜合分析，并將變電站故障分析結(jié)果以簡潔明了的可視化界面綜合展示。通常當(dāng)變電站發(fā)生異?；蚴鹿蕰r，其處理過程是運行人員按照現(xiàn)場情況、規(guī)程及經(jīng)驗進行判斷處理，這種方式不僅要求值班員非常熟悉變電運行規(guī)程、規(guī)范及設(shè)備運行要求，而且需要較長的分析判斷時間。故障綜合分析決策功能可自動為運行人員提供一個或多個可能的事故分析報告，便于迅速確定事故原因和應(yīng)采取的措施。

4．1故障仿真

故障仿真是進行故障綜合分析決策仿真的基礎(chǔ)，該仿真系統(tǒng)中對真實系統(tǒng)中可能發(fā)生的故障類型進行了分析總結(jié)，可實現(xiàn)真實系統(tǒng)中常見故障的仿真。在仿真中故障類型，分為4類，一百多個故障:

1)一次設(shè)備故障及異常，包括線路、母線、主變壓器、電容器、所用變、斷路器操作機構(gòu)、SF6泄露等;

2)保護與測控裝置故障;

3)智能組件故障，包括智能終端、合并單元、網(wǎng)絡(luò)故障;

4)低壓交直流故障。其中，一次故障可以進行故障相別、故障距離、故障性質(zhì)(瞬時/永久)進行分別設(shè)置。在仿真中既可以單獨設(shè)置一次、二次故障或網(wǎng)絡(luò)故障，也可組合一次、二次故障和網(wǎng)絡(luò)故障。故障仿真范圍全面，效果逼真。通過仿真系統(tǒng)在培訓(xùn)中的應(yīng)用，該系統(tǒng)能夠在故障和異常發(fā)生時，能夠真實反應(yīng)故障現(xiàn)象和保護動作情況，故障信息詳細(xì)，為故障綜合分析決策提供分析依據(jù)。

4．2故障綜合分析決策仿真的基本結(jié)構(gòu)

故障綜合分析決策仿真的基本結(jié)構(gòu)，以仿真支撐系統(tǒng)為服務(wù)器，進行故障模擬、采集信息、建立推理知識庫、故障綜合分析推理，并將分析結(jié)果以可視化的形式在信息一體化平臺中展示出來。信息采集是對設(shè)備實際狀態(tài)信息和故障信息的采集，在仿真時通過支撐系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集;推理知識庫存放專家提供的告警及故障分析知識，推理機完成故障信息的綜合分析，給出推理結(jié)果，推理知識庫和推理機以數(shù)學(xué)模型的形式存放于支撐系統(tǒng)中;推理結(jié)果展示是將推理結(jié)果以一條條報文的形式展示在信息一體化平臺的告警窗口中。

4．3建立推理知識庫

推理知識庫的知識源自變電運行規(guī)程、規(guī)范及運行人員的經(jīng)驗總結(jié)，通過分類歸納總結(jié)，形成一定的知識規(guī)則，在仿真過程中其規(guī)則內(nèi)容包括設(shè)備名稱、事件、原因、推理相關(guān)信息等。它采用統(tǒng)一建模方式，可以通過修改、完善知識庫中的推理邏輯來提高綜合分析決策的功能。

4．4推理機

推理機是利用類似專家解決問題的思維方式，通過推理機來實現(xiàn)知識庫的價值。在故障發(fā)生后，推理機將采集到的告警信息、設(shè)備狀態(tài)信息與知識庫中的推理建立起關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用正向推理策略，按照推理規(guī)則進行反復(fù)匹配和判斷，最終給出一個或多個合理的推理結(jié)果以供參考。

4．5推理結(jié)果展示

推理結(jié)果展示既是將推理結(jié)果以報文的形式展示在信息一體化平臺的告警窗口中，告警窗口“推理信息”頁面提供簡單的故障分析結(jié)果報文信息，包括故障發(fā)生時間、設(shè)備名稱及簡單推理結(jié)論，通過雙擊該報文信息調(diào)用具體故障分析報告的展示窗口，分析報告顯示的內(nèi)容包括故障發(fā)生的時間和間隔、動作事件、故障原因、故障相關(guān)信息分析的結(jié)果。通過推理結(jié)果展示，可以直觀的看到故障綜合分析決策的結(jié)果。

5結(jié)束語

本文介紹了實現(xiàn)智能變電站高級應(yīng)用功能仿真的總體思路，并對一鍵順序控制、智能告警信息分類、故障信息綜合分析決策功能的仿真進行了詳細(xì)闡述，該智能變電站高級應(yīng)用功能的仿真為既為高級應(yīng)用功能的研究提供了測試平臺，同時也為運行人員提供了培訓(xùn)平臺，有較好的推廣意義。

作者：張洪波 劉國宏 徐巖 單位：國網(wǎng)河南省電力公司技能培訓(xùn)中心