一種配電網(wǎng)數(shù)字仿真自動建模方法及系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種配電網(wǎng)數(shù)字仿真自動建模方法及系統(tǒng)，包括配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊、設(shè)備圖元編輯模塊、設(shè)備仿真參數(shù)編輯模塊、開關(guān)/節(jié)點模型導(dǎo)入模塊、通用母線/支路模型轉(zhuǎn)換模塊、專用仿真軟件模型轉(zhuǎn)換模塊和專用仿真軟件調(diào)用與結(jié)果轉(zhuǎn)換模塊。所述配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊與其它所有模塊相連。本發(fā)明專利技術(shù)大幅度減少通過電網(wǎng)仿真軟件進(jìn)行配電網(wǎng)仿真時，人工進(jìn)行建模和參數(shù)配置的工作量，為配電網(wǎng)現(xiàn)場調(diào)度、運(yùn)行人員提供一種簡單、實用的數(shù)字仿真工具。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種配電網(wǎng)數(shù)字仿真自動建模方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
配電網(wǎng)設(shè)備量大面廣，整體故障率偏高，是影響供電可靠性的重要因素。隨著近年來配電網(wǎng)發(fā)展和配電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用推廣，配電網(wǎng)架從輻射狀向網(wǎng)格狀發(fā)展、潮流由單向變雙向、帶電合環(huán)轉(zhuǎn)供電操作頻繁，用戶負(fù)荷日益多元化、沖擊性和波動性負(fù)荷明顯增加，大量新型配電網(wǎng)設(shè)備開始投入運(yùn)行。配電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控的難度和復(fù)雜性日益增加，因雷擊、內(nèi)部故障和開關(guān)操作產(chǎn)生的過電壓導(dǎo)致設(shè)備絕緣破壞的問題也時有發(fā)生，配電網(wǎng)優(yōu)化、運(yùn)行與控制技術(shù)成為配電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的核心和研究熱點。電力系統(tǒng)仿真是電力系統(tǒng)試驗研究、規(guī)劃設(shè)計、調(diào)度運(yùn)行和安全評估的重要支撐工具。常用通用仿真軟件包括美國PSAPAC和BPA、加拿大EMTP/ATP和PACAD/EMTDC和我國的PSASP等。以上仿真軟件是電網(wǎng)通用的數(shù)字仿真工具，功能十分強(qiáng)大又各具特色，適用于不同的應(yīng)用場合。各仿真軟件的模型采用專有的模型數(shù)據(jù)格式，互不能直接通用，需人工單獨(dú)建模。但這些仿真模型均基于相同的電力系統(tǒng)物理模型，模型中的設(shè)備及參數(shù)設(shè)置基本一致。通過一次建模和自動模型轉(zhuǎn)換，調(diào)用多個仿真軟件進(jìn)行仿真分析，對科研人員進(jìn)行電網(wǎng)仿真研究具有十分重要的價值。此外，這些仿真軟件也未針對配電網(wǎng)仿真進(jìn)行模型定制和參數(shù)配置的優(yōu)化。此外，對于小型配電網(wǎng)絡(luò)，由于節(jié)點數(shù)目少，元件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)比較簡單，電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不復(fù)雜，可以手工直接建模。但由多個變電站出線互聯(lián)組成的區(qū)域配電網(wǎng)往往包含數(shù)十條母線、數(shù)百條配電線路和上千臺配變和負(fù)荷元件，電氣結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，如果手動建模工作量巨大(小模型需數(shù)個小時，大模型甚至長達(dá)幾天)，設(shè)備參數(shù)配置繁雜，而且人工建模容易出錯，要求建模人員具有很高的專業(yè)技術(shù)水平，適于學(xué)術(shù)研究人員進(jìn)行小范圍研究，無法為配電網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行人員提供一種簡單、實用的數(shù)字仿真工具。現(xiàn)有的專利中，一種配電網(wǎng)終端的智能仿真方法及系統(tǒng)是通過從配電自動化主站系統(tǒng)中導(dǎo)出配電網(wǎng)模型，對導(dǎo)出的配電網(wǎng)接線模型及運(yùn)行方式進(jìn)行分析后，識別出一次設(shè)備及配電終端的對應(yīng)關(guān)系和終端上送的測點數(shù)據(jù)，自動模擬出配電網(wǎng)運(yùn)行模擬數(shù)據(jù)并上送配電自動化主站，以測試配電自動化主站的功能。從配電自動化系統(tǒng)中導(dǎo)出基于IEC61970QM模型并分析識別，目前配電自動化主站系統(tǒng)均支持導(dǎo)出(ΠΜ模型，這是主站系統(tǒng)的一項基本功能。該專利并沒有解決本申請所提及的上述問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)公開了一種配電網(wǎng)數(shù)字仿真自動建模方法及系統(tǒng)，本專利技術(shù)依托配電自動化系統(tǒng)或生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)中已有的配電網(wǎng)拓?fù)溥B接模型，自動導(dǎo)出開關(guān)/節(jié)點模型，結(jié)合設(shè)備型號仿真參數(shù)庫，自動設(shè)置配電設(shè)備的仿真參數(shù)，進(jìn)行節(jié)點合并和模型簡化，生成仿真軟件通用的母線/節(jié)點模型；再根據(jù)所調(diào)用的專用仿真軟件模型文件的格式，轉(zhuǎn)換生成專用仿真軟件的模型，并調(diào)用仿真軟件計算并展示計算結(jié)果，顯著減少配電網(wǎng)仿真建模工作量，為一線技術(shù)人員研究配電網(wǎng)運(yùn)行特性提供一種實用化工具。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的具體方案如下:—種配電網(wǎng)數(shù)字仿真自動建模系統(tǒng)，包括配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊，所述配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊與設(shè)備圖元編輯模塊、設(shè)備仿真參數(shù)編輯模塊、通用母線/支路模型轉(zhuǎn)換模塊及專用仿真軟件調(diào)用與結(jié)果轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行通信，所述配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊接收開關(guān)/節(jié)點模型導(dǎo)入模塊及專用仿真軟件模型轉(zhuǎn)換模塊傳送的信息；所述開關(guān)/節(jié)點模型導(dǎo)入模塊用于導(dǎo)入從配電自動化系統(tǒng)或生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)導(dǎo)出的配電網(wǎng)開關(guān)/節(jié)點模型文件；所述母線/支路模型轉(zhuǎn)換模塊將面向設(shè)備的開關(guān)/節(jié)點模型轉(zhuǎn)換為面向仿真的簡化的母線/支路模型；所述專用仿真軟件模型轉(zhuǎn)換模塊依據(jù)所調(diào)用的專用仿真軟件模型文件的格式，將母線/支路模型轉(zhuǎn)換為專用仿真軟件的模型文件；所述設(shè)備仿真參數(shù)編輯模塊實現(xiàn)設(shè)備參數(shù)的集中維護(hù)和管理；所述設(shè)備圖元編輯模塊用于定制各類設(shè)備的圖形化符號，設(shè)備圖元用以表示電氣設(shè)備的連接關(guān)系，所有設(shè)備圖元存儲為一個設(shè)備圖元庫文件，配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊啟動后加載設(shè)備圖元庫。所述專用仿真軟件調(diào)用與結(jié)果轉(zhuǎn)換模塊調(diào)用專用仿真軟件，傳入生成的專用仿真軟件的模型文件及調(diào)用參數(shù)，進(jìn)行仿真計算，運(yùn)行時間內(nèi)各監(jiān)測點的電壓、電流波形存儲為報表或曲線數(shù)據(jù)文件；配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊用于實現(xiàn)配電網(wǎng)仿真模型的加載、圖模一體化展示、編輯及存儲，同時為其它模塊提供調(diào)用入口。進(jìn)一步的，配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊中，配電網(wǎng)仿真模型展示為正交接線圖，配電母線、開關(guān)、刀閘、配電變壓器及電容器配電一次設(shè)備表示為用戶定制的設(shè)備圖元，配電線路用線段表示，設(shè)備圖元具備一個、二個或三個連接端子，按相應(yīng)設(shè)備的電氣拓?fù)溥B接關(guān)系，具備電氣連接的設(shè)備圖元的連接端子連接到同一個節(jié)點圖元上；仿真模型的編輯包括設(shè)備及圖元的新建或刪除、設(shè)備拓?fù)溥B接關(guān)聯(lián)或修改、設(shè)備參數(shù)設(shè)置，在接線圖中預(yù)定義故障點，模擬各種配電網(wǎng)故障，并設(shè)置接地電阻、動作時間以及故障恢復(fù)時間，在仿真模型接線圖中定義仿真監(jiān)測點的位置、名稱及監(jiān)測內(nèi)容，仿真模型存儲為自定義格式的XML文件，包括設(shè)備及其參數(shù)、設(shè)備圖元及拓?fù)溥B接信息。—種配電網(wǎng)數(shù)字仿真自動建模方法，包括以下步驟:從配電自動化系統(tǒng)或生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)選取并導(dǎo)出所需的配電線路的開關(guān)/節(jié)點模型；將導(dǎo)出的開關(guān)/節(jié)點模型導(dǎo)入配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊，配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊從設(shè)備圖元編輯模塊中獲取開關(guān)/節(jié)點QM模型中各設(shè)備類型對應(yīng)的圖元，自動布局生成配電線路接線圖；根據(jù)開關(guān)/節(jié)點模型中非零序阻抗設(shè)備的型號，從預(yù)先定義的設(shè)備仿真參數(shù)編輯模塊中獲取各設(shè)備的仿真參數(shù)并賦值；通過設(shè)備仿真參數(shù)編輯模塊將開關(guān)/節(jié)點模型轉(zhuǎn)換為通用母線/節(jié)點模型，作為向不同電網(wǎng)仿真軟件模型轉(zhuǎn)換的中間格式；調(diào)用專用仿真軟件，傳入專用仿真軟件模型轉(zhuǎn)換模塊生成的專用仿真軟件的模型文件，進(jìn)行后臺仿真計算，按設(shè)定的仿真步長，計算仿真模型各節(jié)點潮流，包括電壓、電流、有功及無功，并將仿真結(jié)果轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式的錄波數(shù)據(jù)文件；將計算結(jié)果輸出到配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊中，結(jié)合配電線路接線圖，以圖形化方式展示仿真計算的結(jié)果。所述配電線路的開關(guān)/節(jié)點模型遵循國際電工技術(shù)委員會IEC推出的IEC61970通用信息模型標(biāo)準(zhǔn)。所述配電線路的開關(guān)/節(jié)點模型為配電網(wǎng)開關(guān)/節(jié)點(ΠΜ模型，配電網(wǎng)開關(guān)/節(jié)點(ΠΜ模型完整描述配電網(wǎng)設(shè)備及其連接關(guān)系、設(shè)備狀態(tài)、量測信息以及設(shè)備型號，開關(guān)/節(jié)點(ΠΜ模型中電力設(shè)備融合點用一個連接節(jié)點表示，多數(shù)導(dǎo)電設(shè)備具備1-3個連接端子，分別涉及1-3個連接節(jié)點。所述自動布局生成配電線路接線圖時，根據(jù)設(shè)備電氣拓?fù)溥B接，自動布局生成配電網(wǎng)正交接線圖，依據(jù)所有設(shè)備圖元連接端子均不能懸空、每個設(shè)備圖元的各連接端子不能連接到同一個節(jié)點、不同節(jié)點的ID唯一的設(shè)備電氣拓?fù)湫ｒ炘瓌t，檢查配電設(shè)備拓?fù)溥B接的正確性。在設(shè)備仿真參數(shù)編輯模塊中按設(shè)備類別、型號建立線路、變壓器、負(fù)荷及發(fā)電機(jī)的非零序阻抗元件的仿真參當(dāng)前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種配電網(wǎng)數(shù)字仿真自動建模系統(tǒng)，其特征是，包括配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊，所述配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊與設(shè)備圖元編輯模塊、設(shè)備仿真參數(shù)編輯模塊、通用母線/支路模型轉(zhuǎn)換模塊及專用仿真軟件調(diào)用與結(jié)果轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行通信，所述配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊接收開關(guān)/節(jié)點模型導(dǎo)入模塊及專用仿真軟件模型轉(zhuǎn)換模塊傳送的信息；所述開關(guān)/節(jié)點模型導(dǎo)入模塊用于導(dǎo)入從配電自動化系統(tǒng)或生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)導(dǎo)出的配電網(wǎng)開關(guān)/節(jié)點模型文件；所述母線/支路模型轉(zhuǎn)換模塊將面向設(shè)備的開關(guān)/節(jié)點模型轉(zhuǎn)換為面向仿真的簡化的母線/支路模型；所述專用仿真軟件模型轉(zhuǎn)換模塊依據(jù)所調(diào)用的專用仿真軟件模型文件的格式，將母線/支路模型轉(zhuǎn)換為專用仿真軟件的模型文件；所述設(shè)備仿真參數(shù)編輯模塊實現(xiàn)設(shè)備參數(shù)的集中維護(hù)和管理；所述設(shè)備圖元編輯模塊用于定制各類設(shè)備的圖形化符號，設(shè)備圖元用以表示電氣設(shè)備的連接關(guān)系，所有設(shè)備圖元存儲為一個設(shè)備圖元庫文件，配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊啟動后加載設(shè)備圖元庫；所述專用仿真軟件調(diào)用與結(jié)果轉(zhuǎn)換模塊調(diào)用專用仿真軟件，傳入生成的專用仿真軟件的模型文件及調(diào)用參數(shù)，進(jìn)行仿真計算，運(yùn)行時間內(nèi)各監(jiān)測點的電壓、電流波形存儲為報表或曲線數(shù)據(jù)文件；配電網(wǎng)仿真模型編輯模塊用于實現(xiàn)配電網(wǎng)仿真模型的加載、圖模一體化展示、編輯及存儲，同時為其它模塊提供調(diào)用入口。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫勇，張林利，李立生，邵志敏，李建修，張世棟，劉合金，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，國家電網(wǎng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37