智能變電站計(jì)算機(jī)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(tái)

信息一體化平臺(tái)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(tái)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，模擬數(shù)據(jù)采集處理、運(yùn)行監(jiān)控、正常操作、事件和報(bào)警處理等，實(shí)現(xiàn)常規(guī)站監(jiān)控系統(tǒng)功能，同時(shí)新增加智能變電站特有的高級(jí)應(yīng)用功能:一鍵順序控制、告警信息分類(lèi)、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(tái)中，不僅保留就地間隔內(nèi)電氣設(shè)備的電氣聯(lián)鎖，同時(shí)還通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互通信，交換設(shè)備的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能變電站站控層、間隔層、過(guò)程層3級(jí)防誤閉鎖功能。

1．2智能化保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)

智能化保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)按照保護(hù)測(cè)控裝置的物理原理建立數(shù)學(xué)模型，采用定值驅(qū)動(dòng)法，當(dāng)故障發(fā)生后計(jì)算的故障電流結(jié)果到達(dá)定值要求時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)測(cè)控裝置，按照其工作原理進(jìn)行判別，相關(guān)保護(hù)動(dòng)作，報(bào)出故障信息報(bào)文，有關(guān)指示燈點(diǎn)亮，與變電站真實(shí)設(shè)備保持一致。

2系統(tǒng)功能

智能變電站高級(jí)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(jí)應(yīng)用集成于信息一體化平臺(tái)中，實(shí)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(lèi)、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(cè)試的平臺(tái)。

1)培訓(xùn)功能。智能變電站高級(jí)應(yīng)用功能是智能站特有的新應(yīng)用，對(duì)運(yùn)行人員來(lái)說(shuō)是全新的知識(shí)，需要進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)。該系統(tǒng)真實(shí)再現(xiàn)了智能變電站場(chǎng)景，可以為運(yùn)行人員提供一種有效的培訓(xùn)手段，使運(yùn)行人員能夠?qū)W習(xí)智能變電站中的新知識(shí)、新技術(shù)，提升專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。該系統(tǒng)已經(jīng)投入培訓(xùn)使用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，人機(jī)界面友好，培訓(xùn)功能完善，培訓(xùn)效果逼真。

2)測(cè)試平臺(tái)功能。智能變電站高級(jí)應(yīng)用功能的仿真還可以為高級(jí)應(yīng)用功能的研究提供測(cè)試平臺(tái)。由于電力系統(tǒng)的特殊性，不能在真實(shí)運(yùn)行設(shè)備上進(jìn)行任意操作，而該仿真系統(tǒng)通過(guò)為其他系統(tǒng)或軟件提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口，可以反復(fù)進(jìn)行操作和設(shè)置故障，對(duì)被測(cè)系統(tǒng)或軟件運(yùn)行情況進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)與某公司合作，能夠正確地實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能，為研究智能站高級(jí)應(yīng)用功能提供了一種有效的測(cè)試平臺(tái)。

3智能告警信息分類(lèi)的仿真

通過(guò)建立故障信息的邏輯推理模型，對(duì)故障告警信息分類(lèi)過(guò)濾，并對(duì)變電站運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析推理，能夠?qū)崿F(xiàn)智能告警功能，可以自動(dòng)報(bào)告站內(nèi)異常狀態(tài)，并根據(jù)需求提供分層分類(lèi)的故障告警信息。智能變電站各種運(yùn)行告警信息量非常大，包括3類(lèi):

1)提示性信息。這類(lèi)信息不需要特別關(guān)注;

2)告警信號(hào)。這類(lèi)信息雖然沒(méi)有直接引發(fā)事故跳閘，但實(shí)際隱含著可能的故障，若不進(jìn)行綜合分析，消除異常，持續(xù)發(fā)展會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生，需要給予重點(diǎn)關(guān)注;

3)事故信息。事故信號(hào)產(chǎn)生一般都會(huì)有保護(hù)動(dòng)作、開(kāi)關(guān)跳閘，要求在盡可能短的時(shí)間判斷故障原因，以便上報(bào)，并依據(jù)調(diào)度指導(dǎo)進(jìn)行故障隔離和恢復(fù)操作。因此，需要對(duì)故障告警信息進(jìn)行過(guò)濾，提供分層分類(lèi)的告警信息，以方便運(yùn)行人員工作。智能告警信息分類(lèi)的仿真包括以下幾個(gè)方面:

1)圖形界面仿真。智能告警信息分類(lèi)通過(guò)信息一體化平臺(tái)進(jìn)行展示，信息告警圖形界面是信息分類(lèi)結(jié)果的直觀展現(xiàn)。在進(jìn)行仿真開(kāi)發(fā)時(shí)，按照智能變電站信息分類(lèi)的原則，根據(jù)告警信號(hào)重要性，告警實(shí)時(shí)顯示窗口由多個(gè)頁(yè)面組成，包括:全部告警、嚴(yán)重保護(hù)事件、一般保護(hù)事件、SOE、開(kāi)關(guān)刀閘動(dòng)作和智能告警6類(lèi)，所示同時(shí)還會(huì)根據(jù)告警信息的級(jí)別，通過(guò)聲音的方式發(fā)出告警。

2)數(shù)據(jù)庫(kù)仿真。智能告警信息量非常大，其仿真時(shí)所需的數(shù)據(jù)量也很多。仿真時(shí)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(shí)、變量數(shù)據(jù)指向。變量名是信息的代表，當(dāng)變量為1時(shí)，其變量描述才有意義，該描述會(huì)在智能告警圖形界面中顯示出來(lái);變量單位的作用是區(qū)分告警信息變量的間隔，是實(shí)現(xiàn)變量篩選分類(lèi)的基礎(chǔ);變量標(biāo)識(shí)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(lèi);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(lèi)功能。由于告警信息總量很大，為滿(mǎn)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(shí)，可以在告警窗口各頁(yè)面中自動(dòng)顯示出有關(guān)該間隔的所有信息，將不關(guān)注的信息屏蔽。可以通過(guò)左上角下拉列表選擇變電站間隔來(lái)顯示不同間隔的告警信息，使運(yùn)行人員更有針對(duì)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(duì)事件順序記錄、保護(hù)裝置動(dòng)作及信號(hào)、故障錄波數(shù)據(jù)等進(jìn)行深入挖掘，通過(guò)多專(zhuān)業(yè)綜合分析，并將變電站故障分析結(jié)果以簡(jiǎn)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(shí)，其處理過(guò)程是運(yùn)行人員按照現(xiàn)場(chǎng)情況、規(guī)程及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷處理，這種方式不僅要求值班員非常熟悉變電運(yùn)行規(guī)程、規(guī)范及設(shè)備運(yùn)行要求，而且需要較長(zhǎng)的分析判斷時(shí)間。故障綜合分析決策功能可自動(dòng)為運(yùn)行人員提供一個(gè)或多個(gè)可能的事故分析報(bào)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(jìn)行故障綜合分析決策仿真的基礎(chǔ)，該仿真系統(tǒng)中對(duì)真實(shí)系統(tǒng)中可能發(fā)生的故障類(lèi)型進(jìn)行了分析總結(jié)，可實(shí)現(xiàn)真實(shí)系統(tǒng)中常見(jiàn)故障的仿真。在仿真中故障類(lèi)型，分為4類(lèi)，一百多個(gè)故障:

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

2)保護(hù)與測(cè)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(jìn)行故障相別、故障距離、故障性質(zhì)(瞬時(shí)/永久)進(jìn)行分別設(shè)置。在仿真中既可以單獨(dú)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(guò)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(shí)，能夠真實(shí)反應(yīng)故障現(xiàn)象和保護(hù)動(dòng)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(jìn)行故障模擬、采集信息、建立推理知識(shí)庫(kù)、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(tái)中展示出來(lái)。信息采集是對(duì)設(shè)備實(shí)際狀態(tài)信息和故障信息的采集，在仿真時(shí)通過(guò)支撐系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集;推理知識(shí)庫(kù)存放專(zhuān)家提供的告警及故障分析知識(shí)，推理機(jī)完成故障信息的綜合分析，給出推理結(jié)果，推理知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)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(bào)文的形式展示在信息一體化平臺(tái)的告警窗口中。

4．3建立推理知識(shí)庫(kù)

推理知識(shí)庫(kù)的知識(shí)源自變電運(yùn)行規(guī)程、規(guī)范及運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，通過(guò)分類(lèi)歸納總結(jié)，形成一定的知識(shí)規(guī)則，在仿真過(guò)程中其規(guī)則內(nèi)容包括設(shè)備名稱(chēng)、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(guò)修改、完善知識(shí)庫(kù)中的推理邏輯來(lái)提高綜合分析決策的功能。

4．4推理機(jī)

推理機(jī)是利用類(lèi)似專(zhuān)家解決問(wèn)題的思維方式，通過(guò)推理機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)的價(jià)值。在故障發(fā)生后，推理機(jī)將采集到的告警信息、設(shè)備狀態(tài)信息與知識(shí)庫(kù)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(jìn)行反復(fù)匹配和判斷，最終給出一個(gè)或多個(gè)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(bào)文的形式展示在信息一體化平臺(tái)的告警窗口中，告警窗口“推理信息”頁(yè)面提供簡(jiǎn)單的故障分析結(jié)果報(bào)文信息，包括故障發(fā)生時(shí)間、設(shè)備名稱(chēng)及簡(jiǎn)單推理結(jié)論，通過(guò)雙擊該報(bào)文信息調(diào)用具體故障分析報(bào)告的展示窗口，分析報(bào)告顯示的內(nèi)容包括故障發(fā)生的時(shí)間和間隔、動(dòng)作事件、故障原因、故障相關(guān)信息分析的結(jié)果。通過(guò)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(yǔ)

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

作者：張洪波 劉國(guó)宏 徐巖 單位：國(guó)網(wǎng)河南省電力公司技能培訓(xùn)中心