一种多层次闭环主站检测数据源模拟方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力系统调度自动化领域的模拟方法，具体涉及一种多层次闭环主站检测数据源模拟方法。该方法通过成熟的电力仿真软件模拟符合电网运行机理的全电网稳态实时数据，由故障生成模块模拟各类故障信息，并把故障信息分解为遥信变位表、SOE表、遥信置数表、遥测置数表、保护信号表中的记录或直接存入通信模块的发送缓冲区；通信模块按不同的周期读取实时库，并按照置数表>变位表>设备表的数据优先级统一组织数据，最终形成变化数据和周期数据组合的模拟数据。本发明提供的方法可以提供电网正常运行方式、最大运行方式、扰动、事故、雪崩等模式下的电网实时运行数据，为系统的各项业务检测提供合理和更为全面的数据源。
【专利说明】一种多层次闭环主站检测数据源模拟方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力系统调度自动化领域的模拟方法，具体涉及一种多层次闭环主站检测数据源模拟方法。
【背景技术】
[0002]随着智能电网技术的发展，电网调度自动化系统的智能化水平也相应得到了提高，其功能覆盖面日益复杂，可靠性和安全性的要求更高，因此在电网调度自动化系统新建和升级、新功能开发和投运时应该更为谨慎。
[0003]然而，国内在调度自动化系统的系统验收和功能验证方面，长期以来都缺乏能还原实际现场环境的数据源，大都是依靠厂内人工方式，依据相关测试条目，设置针对性局部测试场景进行检验或验证，存在场景和数据的局限性；而部分无法厂内检验的功能，则需要在现场系统中直接调试，不仅受到当时系统状态的限制，而且存在严重的系统安全隐患。
[0004]因此，提供与现场运行环境一致的闭环模拟源是电力调度自动化系统检测的首要步骤。现有的一些电力系统仿真软件可以提供符合电网运行机理的电网数据，但不能满足电力调度自动化系统检测时模拟扰动以及标准规约接口的需求。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多层次闭环主站检测数据源模拟方法，可以提供电网正常运行方式、最大运行方式、扰动、事故、雪崩等模式下的电网实时运行数据，为系统的各项业务检测提供合理和更为全面的数据源。
[0006]本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
[0007]本发明提供一种多层次闭环主站检测数据源模拟方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤:
[0008](1)从电力仿真软件取得所生成的电网稳态遥测数据和遥信数据，存入实时数据库的一次设备类表；
[0009](2)故障生成模块生成故障模拟信息，存入实时数据库的数据模拟类表和数据通信模块的发送缓冲区；
[0010](3)数据通信模块从实时数据库中取得电网稳态数据和故障扰动模拟信息，存入数据通信模块的发送缓冲区，组合成最终通信数据，按照实际现场通信环境与被测系统通讯；
[0011](4)数据通信模块接收被测系统发送的控制命令，经过实时数据库中遥控信息表和遥调信息表的校验，校验合格后发送给电力仿真软件；
[0012](5)电力仿真软件根据所传的控制命令，调整开关刀闸的状态、变压器档位或发电机出力，并仿真调整带来的电网潮流变化并存入实时库，由数据通信模块把变化数据反馈给被测系统，达到闭环控制的效果。
[0013]进一步地，所述步骤(1)中，电网稳态遥测数据的生成包括从现场收集实际电网的模型、图形、数据断面及外网等值信息，作为检测源的初始数据导入电力系统仿真软件，作为初始断面；根据现场收集的负荷变化曲线加以5%小范围功率调整作为潮流变化输入，输出不间断电网潮流断面；
[0014]所述实时数据库的一次设备类表包括发电机表、变压器表、母线表、线路表、负荷表、开关刀闸表、断路器表和电容电抗表。
[0015]进一步地，所述步骤(2)中，所述实时数据库的数据模拟类表包括遥信变位表、S0E表、遥信置数表、遥测置数表和保护信号表；
[0016]故障生成模块生成故障模拟信息，将模拟的类型分为电网故障数据和压力测试数据；所述电网故障数据包括电网故障、设备故障和数据扰动；压力测试数据包括短时间冲击数据、长时间压力数据和高频度数据；
[0017]模拟电网故障和设备故障时，向电力仿真软件发送方式设置请求，收到设置成功应答后，更新相应的开关刀闸表和保护信号表，按时序完整记录的遥信变化信息，存储在相应的遥信变位/S0E表，同时电力仿真软件根据所请求方式更新所传送的遥测数据；数据通信模块读出后将从实时数据库中删除遥信变位/S0E表记录；
[0018]模拟数据扰动时，记录人为的遥测、遥信置数信息，存储在人工遥测和遥信置数表，数据通信模块读出后将从实时库中删除人工遥测和遥信置数表记录；
[0019]模拟压力测试数据时，按照时间、个数和频度的需求生成时序完整记录的遥信和遥测变化信息，直接存储在数据通信模块的发送缓冲区，数据通信模块读出后将清空缓冲区中遥信和遥测变化信息。
[0020]进一步地，所述步骤(3)中，数据通信模块按照周期性读取的方式从实时数据库中取得电网稳态数据和故障扰动模拟信息，按秒级读取电网稳态数据，按毫秒级读取故障扰动模拟信息；按照数据的优先级组成最终通信数据，数据处理的优先级为:置数表 > 变位表>设备表；
[0021]按照实际现场通信环境与被测系统通讯，包括按照现场实际网络通道数和实际的规约配置情况(实际的规约配置情况如DL476、IEC60870-5-104等)进行通讯，采用数据变化传送和周期传送相结合的方式传送数据，满足远动系统遥测采集变化不超过3秒传送，遥信变化不超过1秒传送的规定；实现时设立统一发送缓冲区和接收缓冲区以及链路线程池，同时模拟上千条链路并发，完全满足实际通讯的要求。
[0022]进一步地，所述步骤(4)中，数据通信模块接收被测系统发送的控制命令，经过实时数据库中遥控信息表和遥调信息表的校验，遥控信息表和遥调信息表是所设置的数据模拟类表，存放遥控及遥调的基本信息和过程信息；
[0023]校验处理过程包括:通信程序接收遥控遥调发给校验处理程序，校验处理程序根据当前状态进行处理，当前状态为闭锁或控制状态与设备当前状态不符时，校验状态不对返回“不成功”，否则校验状态正确传送给电力系统仿真软件；在双通道或多个操作值连续到达时，先到先处理，并加锁；后到的发现命令与前面一致丢弃，闭锁导致超时丢弃，状态不对丢弃，丢弃需发回“不成功”消息。
[0024]进一步地，所述方法用的系统为多层次闭环主站检测数据源模拟系统，所述系统包括依次连接的故障生成模块、实时数据库、数据通信模块和被测系统，所述故障生成模块包括断面文件子模块、故障模拟子模块和数据扰动子模块；所述断面文件子模块、故障模拟子模块和数据扰动子模块均通过仿真层的接口与实时数据库连接；所述数据通信模块包括发送缓冲区和接收缓冲区；所述发送缓冲区和接收缓冲区均通过标准的规约接口(标准的规约接口如DL476、IEC60870-5-104等)与被测系统连接。
[0025]与现有技术比，本发明达到的有益效果是:
[0026]1、本发明提供了一种调度自动化主站系统检测数据源模拟技术，可以分层次模拟全电网稳态实时数据、故障数据和压力测试数据，并最终形成大环境数据和局部故障数据的相结合的统一数据源；同时能接收外部系统控制命令，并根据命令做出相应反馈，可以为调度自动化主站系统检测提供与现场运行环境高度一致的闭环统一的数据源。
[0027]2、本发明还提供了一种调度自动化主站系统检测的通讯环境搭建方法，可以按现场实际环境配置链路个数和规约类型，数据传输要求达到远动传输规定的遥测采集变化不超过3秒传送，遥信变化不超过1秒传送，可以为调度自动化主站系统检测提供与现场运行环境高度一致的通讯环境。
[0028]3、本发明中，披露了一种多层次闭环的电网调度自动化系统检测数据源模拟方法，通过成熟的电力仿真软件模拟符合电网运行机理的全电网稳态实时数据，由故障生成模块模拟各类故障信息，并把故障信息分解为遥信变位表、S0E表、遥信置数表、遥测置数表、保护信号表中的记录或直接存入通信模块的发送缓冲区；通信模块按不同的周期读取实时库，并按照置数表 > 变位表 > 设备表的数据优先级统一组织数据，最终形成变化数据和周期数据组合的模拟数据。
[0029]4、在本发明中，披露了一种电网调度自动化系统实际通讯环境搭建方法，在数据通信层设置统一的发送缓冲区和接受缓冲区以及链路线程池；链路线程池的线程按照指定的工作属性来工作，分为周期性读取实时库数据刷新发送缓冲区数据、规约转换、通讯传输、规约解析、内部通讯等。可以同时模拟上千条链路并发，完全满足了实际通讯的要求，而一般生产厂家在出厂测试时仅具备个位数的测试链路，不能模拟实际通讯需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是本发明提供的多层次闭环主站检测数据源模拟方法的流程图；
[0031]图2是本发明提供的遥控流程图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0033]本发明提供了一种多层次的闭环的主站检测数据源模拟方法，可以模拟各类典型的电网运行场景、扰动场景和极端故障场景下数据，为电网调度自动化主站系统的系统检测和功能验证提供更为真实、全面的数据源。
[0034]其流程图如图1所示，包括下述步骤:
[0035](1)从电力仿真软件取得所生成的电网稳态遥测数据和遥信数据，存入实时数据库的一次设备类表；
[0036]电网稳态数据的生成，包括从现场收集实际电网的模型、图形、数据断面及外网等值信息，作为检测源的初始数据导入成熟的电力系统仿真软件，作为初始断面；加以小范围功率调整作为潮流变化输入，输出不间断电网潮流断面。[0037]实时数据库的一次设备类表包括发电机表、变压器表、母线表、线路表、负荷表、刀闸表、断路器表、电容电抗表等。
[0038](2)故障生成模块生成故障模拟信息，存入实时数据库的数据模拟类表和数据通信模块的发送缓冲区；
[0039]实时数据库的数据模拟类表包括遥信变位表、S0E表、遥信置数表、遥测置数表、保护信号表。
[0040]故障生成模块生成故障模拟信息，将模拟的类型分为电网故障数据和压力测试数据。电网故障数据包括电网故障、设备故障、数据扰动等；压力测试数据包括短时间冲击数据、长时间压力数据、高频度数据等。
[0041]模拟电网故障和设备故障时，向电力仿真软件发送方式设置请求，收到设置成功应答后，更新相应的开关刀闸表和保护信号表，按时序完整记录的遥信变化信息，存储在相应的遥信变位/S0E表，同时电力仿真软件根据所请求方式更新所传送的遥测数据；数据通信模块读出后将从实时库中删除遥信变位/S0E表相关记录。
[0042]模拟数据扰动时，记录人为的遥测、遥信置数信息，存储在人工遥测、遥信置数表，数据通信模块读出后将从实时库中删除人工遥测、遥信置数表相关记录。
[0043]模拟压力测试数据时，按照时间、个数和频度的需求生成时序完整记录的遥信、遥测变化信息，直接存储在数据通信模块的发送缓冲区，数据通信模块读出后将清空相关记录。
[0044](3)数据通信模块从实时数据库中取得电网稳态数据和故障扰动模拟信息，存入数据通信模块的发送缓冲区，组合成最终通信数据，按照实际现场通信环境与通讯；
[0045]数据通信模块按照周期性读取的方式从实时数据库中取得电网稳态数据和故障模拟信息，按秒级读取电网稳态数据，按毫秒级读取故障模拟信息。按照数据的优先级组成最终数据，数据处理的优先级为:置数表 > 变位表 > 设备表。
[0046]按实际现场通信环境与被测系统通讯，包括可以按照现场实际网络通道数和实际的规约配置情况进行通讯，采用数据变化传送和周期传送相结合的方式传送数据，满足远动系统遥测采集变化不超过3秒传送，遥信变化不超过1秒传送的规定。实现时设立了统一发送缓冲区和接收缓冲区以及链路线程池，可以同时模拟上千条链路并发，完全满足了实际通讯的要求。
[0047](4)数据通信模块接收被测系统发送的控制命令，经过实时数据库中遥控信息表和遥调信息表的校验，校验合格后发送给电力仿真软件；
[0048]接收被测系统发送过来的控制命令经过实时数据库中遥控信息表和遥调信息表的校验。遥控信息表和遥调信息表是所设置的数据模拟类表，存放了遥控及遥调的基本信息和过程信息。处理过程包括:通信程序接收遥控遥调发给校验处理程序，校验处理程序根据当前状态进行处理，当前状态为闭锁或控制状态与设备当前状态不符时，校验状态不对返回“不成功”，否则校验状态正确传送给仿真程序；在双通道或多个操作值连续到达时，先到先处理，并加锁；后到的发现命令与前面一致丢弃，闭锁导致超时丢弃，状态不对丢弃，丢弃需发回“不成功”消息。本发明提供的遥控流程图如图2所示，实现闭环控制的环境。
[0049](5)电力仿真软件根据所传的控制命令，调整开关刀闸的状态、变压器档位或发电机出力，并仿真调整带来的电网潮流变化并存入实时库，由数据通信模块把变化数据反馈给被测系统，达到闭环的效果。
[0050]本发明提供方法用的系统为多层次闭环主站检测数据源模拟系统，所述系统包括依次连接的故障生成模块、实时数据库、数据通信模块和被测系统，所述故障生成模块包括断面文件子模块、故障模拟子模块和数据扰动子模块；所述断面文件子模块、故障模拟子模块和数据扰动子模块均通过仿真层的接口与实时数据库连接；所述数据通信模块包括发送缓冲区和接收缓冲区；所述发送缓冲区和接收缓冲区均通过标准的规约接口如DL476、IEC60870-5-104等与被测系统连接。
[0051]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种多层次闭环主站检测数据源模拟方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤:(1)从电力仿真软件取得所生成的电网稳态遥测数据和遥信数据，存入实时数据库的一次设备类表；(2)故障生成模块生成故障模拟信息，存入实时数据库的数据模拟类表和数据通信模块的发送缓冲区；(3)数据通信模块从实时数据库中取得电网稳态数据和故障扰动模拟信息，存入数据通信模块的发送缓冲区，组合成最终通信数据，按照实际现场通信环境与被测系统通讯；(4)数据通信模块接收被测系统发送的控制命令，经过实时数据库中遥控信息表和遥调信息表的校验，校验合格后发送给电力仿真软件；(5)电力仿真软件根据所传的控制命令，调整开关刀闸的状态、变压器档位或发电机出力，并仿真调整带来的电网潮流变化并存入实时库，由数据通信模块把变化数据反馈给被测系统，达到闭环控制的效果。
2.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤(1)中，电网稳态遥测数据的生成包括从现场收集实际电网的模型、图形、数据断面及外网等值信息，作为检测源的初始数据导入电力系统仿真软件，作为初始断面；根据现场收集的负荷变化曲线加以5%小范围功率调整作为潮流变化输入，输出不间断电网潮流断面；所述实时数据库的一次设备类表包括发电机表、变压器表、母线表、线路表、负荷表、开关刀闸表、断路器表和电容电抗表。
3.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述实时数据库的数据模拟类表包括遥信变位表、SOE表、遥`信置数表、遥测置数表和保护信号表；故障生成模块生成故障模拟信息，将模拟的类型分为电网故障数据和压力测试数据；所述电网故障数据包括电网故障、设备故障和数据扰动；压力测试数据包括短时间冲击数据、长时间压力数据和高频度数据；模拟电网故障和设备故障时，向电力仿真软件发送方式设置请求，收到设置成功应答后，更新相应的开关刀闸表和保护信号表，按时序完整记录的遥信变化信息，存储在相应的遥信变位/SOE表，同时电力仿真软件根据所请求方式更新所传送的遥测数据；数据通信模块读出后将从实时数据库中删除遥信变位/SOE表记录；模拟数据扰动时，记录人为的遥测、遥信置数信息，存储在人工遥测和遥信置数表，数据通信模块读出后将从实时库中删除人工遥测和遥信置数表记录；模拟压力测试数据时，按照时间、个数和频度的需求生成时序完整记录的遥信和遥测变化信息，直接存储在数据通信模块的发送缓冲区，数据通信模块读出后将清空缓冲区中遥信和遥测变化信息。
4.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤(3)中，数据通信模块按照周期性读取的方式从实时数据库中取得电网稳态数据和故障扰动模拟信息，按秒级读取电网稳态数据，按毫秒级读取故障扰动模拟信息；按照数据的优先级组成最终通信数据，数据处理的优先级为:置数表 > 变位表 > 设备表；按照实际现场通信环境与被测系统通讯，包括按照现场实际网络通道数和实际的规约配置情况进行通讯，采用数据变化传送和周期传送相结合的方式传送数据，满足远动系统遥测采集变化不超过3秒传送，遥信变化不超过1秒传送的规定；实现时设立统一发送缓冲区和接收缓冲区以及链路线程池，同时模拟上千条链路并发，完全满足实际通讯的要求。
5.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤(4)中，数据通信模块接收被测系统发送的控制命令，经过实时数据库中遥控信息表和遥调信息表的校验，遥控信息表和遥调信息表是所设置的数据模拟类表，存放遥控及遥调的基本信息和过程信息；校验处理过程包括:通信程序接收遥控遥调发给校验处理程序，校验处理程序根据当前状态进行处理，当前状态为闭锁或控制状态与设备当前状态不符时，校验状态不对返回“不成功”，否则校验状态正确传送给电力系统仿真软件；在双通道或多个操作值连续到达时，先到先处理，并加锁；后到的发现命令与前面一致丢弃，闭锁导致超时丢弃，状态不对丢弃，丢弃需发回“不成功”消息。
6.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述方法用的系统为多层次闭环主站检测数据源模拟系统，所述系统包括依次连接的故障生成模块、实时数据库、数据通信模块和被测系统，所述故障生成模块包括断面文件子模块、故障模拟子模块和数据扰动子模块；所述断面文件子模块、故障模拟子模块和数据扰动子模块均通过仿真层的接口与实时数据库连接；所述数据通信模块包括发送缓冲区和接收缓冲区；所述发送缓冲区和接收缓冲区均通过标准的规约接口与`被测系统连接。
【文档编号】G06F17/50GK103699760SQ201410010342
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】王艳, 庄卫金, 李峰, 占震滨, 王勇, 张永刚, 于芳, 章立宗, 冯树海, 孙名扬, 薛大立, 柳津, 徐攀 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网浙江省电力公司