技术特征：
1.一种软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于，所述模拟仿真方法包括如下步骤：步骤1：构建包含硬件装置和数字化软件的仿真控制系统，所述硬件装置和所述数字化软件均接入到所述仿真控制系统中；其中，所述硬件装置中的包括真实仿真设备；所述数字化软件中包括虚拟仿真设备；所述真实仿真设备和虚拟仿真设备分别用于在各自启用状态下执行用电故障的仿真模拟过程；步骤2：所述仿真控制系统创建出用电台区的内容，所述用电台区的内容包括：用电类型、变压器类别、互感器变比、采集/计量设备种类及其数量的信息；步骤3：所述仿真控制系统根据创建出的所述用电台区的内容得出用电故障的类型与采集/计量设备的种类间的对应关系；步骤4：根据上步骤建立的所述对应关系，所述仿真控制系统根据需要仿真模拟所述用电故障的类型确定需要组建所述用电场景的类型以及对应所述采集/计量设备的种类，进而向所述硬件装置或/和所述数字化软件下达相应的场景指令和故障指令；步骤5：所述硬件装置或/和所述数字化软件接收到所述场景指令和故障指令后，在所述真实仿真设备或/和所述虚拟仿真设备中执行所述用电故障的仿真模拟过程。2.如权利要求1所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：步骤1中，所述硬件装置用于接收由仿真控制系统下发的场景指令和故障指令，进而组建相应的用电场景，并在所述真实仿真设备中实时反馈所述用电场景中所述硬件装置的故障状态和运行状态；所述数字化软件用于接收由仿真控制系统下发的场景指令和故障指令，进而完成数据建模，虚拟化出仿真设备模型的电气状态和结构形态，组建相应的用电场景，并在所述虚拟仿真设备中实时反馈所述用电场景中所述仿真设备模型的故障状态和运行状态。3.如权利要求1所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：步骤3中，所述用电故障的类型包括一类故障、二类故障、三类故障、四类故障、五类故障、六类故障和七类故障；所述一类故障具体包括：时间错误、时钟电池故障、rs485端口故障、esam损坏、esam密钥未下发、设备电源损坏、软件运行故障、系统死机、交采芯片损坏、采集数据存储错误、本地通信模块损坏、可恢复hplc模块串口异常、不可恢复hplc模块串口异常；所述二类故障具体包括：数据未采集、户表档案错误、设备档案错误、终端任务错误、远程通信模块端口故障、远程通信模块设备损坏；所述三类故障为供电电池/电容故障；所述四类故障为本地载波通信端口故障；所述五类故障为电能表计量异常；所述六类故障为控制模块损坏；所述七类故障为控制模块继电器故障。4.如权利要求3所述软硬件协同的多场景用电故障模拟仿真方法，其特征在于：与所述一类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为单相电能表、三相四线电能表、集中器或专变终端；与所述二类故障建立对应关系的采集设备的种类为集中器或专变终端；与所述三类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为三相四线电能表、集中器或专变终端；与所述四类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为单相电能表、三相四线电能表或集中器；与所述五类故障建立对应关系的计量设备的种类为单相电能表或三相四线电能表；与所述六类故障建立对应关系的采集设备的种类为专变终端；与所述七类故障建立对应关系的采集/计量设备的种类为单相电能表、三相四线电能表或专变终端。
5.如权利要求1所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：步骤4中，所述用电场景的类型包括场景1、场景2、场景3、场景4、场景5和场景6；其中，所述场景1、场景2、场景3、场景4分别定义为：“低压
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杆变/箱变
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全载波抄表”、“低压
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杆变/箱变
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半载波抄表”、“低压
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杆变/箱变
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混合抄表”、“低压
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杆变/箱变
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ii型集中器抄表”；所述场景1、场景2、场景3中包含的设备种类均包括电流互感器、集中器、采集器、三相电能表和单相电能表；所述场景4中包含的设备种类包括：电流互感器、集中器、三相电能表和单相电能表；所述场景5定义为“专变
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杆变/箱变
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高供低计”，所述场景5包含的设备种类包括：电流互感器、集中器、采集器、三相电能表和单相电能表；所述场景6定义为“专变
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杆变/箱变
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高供高计”，所述场景6包含的设备种类包括：电流互感器、电压互感器、集中器和三相电能表。6.如权利要求5所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：所述场景1、场景2、场景3、场景4对应的用户类别为公变用户；所述场景5和所述场景6对应的用户类别为专变用户。7.如权利要求1所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：步骤5中，用电故障的仿真模拟包括三种方式；第一种方式是由硬件装置单独模拟出所述用电故障；第二种方式是由数字化软件单独仿真出所述用电故障；第三种方式是由硬件装置和数字化软件综合仿真模拟出所述用电故障；所述仿真控制系统根据用电故障类型优先采用第一种方式进行模拟仿真；在硬件装置无法满足模拟仿真所需的资源要求时，采用第三种方式；在硬件装置完全无法实现时模拟仿真过程时，采用第二种方式。8.如权利要求7所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：硬件装置单独模拟出所述用电故障的过程如下：(1)仿真控制系统选择对应的硬件装置；(2)所述硬件装置中的真实仿真设备准备好设备位置、类型、数量、资产、地址、故障状态的信息，并上报给所述硬件装置；所述硬件装置获取所述真实仿真设备的设备位置、类型、数量、资产、地址、故障状态的信息，以及自身的地址、资产的信息，并上报给所述仿真控制系统；(3)所述仿真控制系统获取硬件装置和真实仿真设备的故障状态、位置、地址、资产号的信息；(4)所述仿真控制系统准备用电台区数据信息；(5)采集终端将上线状态上报至所述仿真控制系统；(6)所述仿真控制系统将用电台区信息、故障设备关联信息与硬件装置状态信息进行比对，匹配后将台区信息和故障信息下发给所述硬件装置，所述硬件装置接收所述台区信息后组建用电台区，并转发所述故障信息至所述真实仿真设备；(7)所述硬件装置实时监控所述真实仿真设备的故障状态；(8)用电台区结束时，所述硬件装置上报结束指令至仿真控制系统，仿真控制系统配置台区重置信息、故障重置信息，并下发给所述硬件装置；(9)所述硬件装置接收台区重置指令，解除台区，并转发设备故障重置指令至所述真实仿真设备，真实仿真设备重置故障；(10)所述仿真控制系统接收所述硬件装置的台区重置状态及所述真实仿真设备的故
障重置状态，故障仿真场景模拟流程结束。9.如权利要求6所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：数字化软件单独仿真出所述用电故障的过程如下：(1)仿真控制系统选择对应的数字化软件；(2)所述仿真控制系统准备台区信息，并向所述数字化软件发出台区数据建模请求；所述台区信息的内容包括台区类型以及台区设备种类和数量；(3)所述数字化软件生成所述台区信息创建成功的结果，并反馈至所述仿真控制系统；(4)台区信息创建成功后，所述仿真控制系统准备虚拟仿真设备的参数信息，并向所述数字化软件发出所述虚拟仿真设备的参数信息数据建模的创建请求；所述虚拟仿真设备的参数信息包括设备类型、资产号和地址；(5)所述数字化软件生成所述虚拟仿真设备的参数信息创建成功的结果，并反馈至所述仿真控制系统；(6)所述虚拟仿真设备的参数信息创建成功后，所述仿真控制系统准备仿真故障信息，向所述数字化软件发出故障参数信息数据建模请求；(7)所述数字化软件生成故障参数信息数据建模成功的结果，并反馈至所述仿真控制系统；所述仿真控制系统对数字化软件中的所述虚拟仿真设备的故障状态进行监控；(8)当需要结束用电台区场景时，所述仿真控制系统准备所述虚拟仿真设备的故障重置参数和台区清除参数，向所述数字化软件发出仿真故障参数重置和台区清除请求；(9)所述数字化软件启动虚拟仿真设备的故障数据重置过程并释放台区信息，结束软件模拟场景流程。10.如权利要求6所述的软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法，其特征在于：硬件装置和数字化软件综合仿真模拟出所述用电故障的过程如下：(1)仿真控制系统选择对应的硬件装置和数字化软件；(2)所述真实仿真设备准备好设备位置、类型、数量、资产、地址、故障状态的信息，并上报给所述硬件装置；所述硬件装置获取所述真实仿真设备的位置、类型、数量、资产、地址、故障状态的信息，及自身的地址、资产的信息，并上报给等待仿真控制系统；(3)采集终端将上线状态上报给所述仿真控制系统；(4)所述仿真控制系统准备好台区信息，所述台区信息包括台区类型、设备种类和数量；(5)所述仿真控制系统根据台区信息，优先选择所述硬件装置中设备进行匹配和关联，对于所述硬件装置中的设备资源不能满足的，再创建软件台区，并分配剩余的设备种类和数量；(6)所述硬件装置组建硬件台区，接收故障指令，并转发至真实仿真设备，所述真实仿真设备执行由该部分负责的故障模拟内容；(7)数字化软件接收台区信息和故障信息，组建虚拟的软件台区；生成虚拟仿真设备的参数信息，所述虚拟仿真设备执行由该部分负责的故障模拟内容；其中，所述软件台区与所述硬件台区在拓扑结构上从属于同一个台区；(8)基于所述硬件台区和所述软件台区组合，构建在同一个台区拓扑结构下的大容量用电台区的仿真场景；
(9)结束台区场景时，所述仿真控制系统接收结束指令，配置台区清除信息和故障重置信息，并同时下发给所述数字化软件和所述硬件装置，所述数字化软件和所述硬件装置接收该指令后，所述数字化软件重置所述虚拟仿真设备的参数，释放用电台区；所述硬件装置解除用电台区，并下发故障重置指令至所述真实仿真设备，所述真实仿真设备进行故障重置，并恢复正常状态；综合模拟场景流程结束。
技术总结
本发明属于电力设备领域，具体涉及一种软硬件协同的多场景用电故障的模拟仿真方法。该方法包括：步骤1：构建包含硬件装置和数字化软件的仿真控制系统；步骤2：仿真控制系统创建出用电台区的内容；步骤3：仿真控制系统得出用电故障的类型与采集/计量设备的种类间的对应关系；步骤4：仿真控制系统确定需要组建的用电场景的类型、对应的设备的种类以及用电故障类型，进而向硬件装置或/和数字化软件下达相应的场景指令和故障指令；步骤5：仿真控制系统调用相应的硬件装置或/和数字化软件，在真实仿真设备或/和虚拟仿真设备中执行用电故障的仿真模拟过程。本发明解决了用电故障难以模拟或模拟场景单一、范围小、用电设备种类/数量少的问题。问题。问题。
技术研发人员：刘建元 韩周 赵伟 孟海川 杨峰 陈帅堃
受保护的技术使用者：安徽南瑞中天电力电子有限公司
技术研发日：2021.05.25
技术公布日：2021/9/3