[发明专利]一种电力仿真系统的层次化建模方法

说明书

一种电力仿真系统的层次化建模方法，采用自底向上的思路，自底层向顶层依次设计为交互层、控制层、设备层、系统层。在此层次的基础上，将水电站所有设备进行分类，将具有类似功能的设备抽象成元件类，通过配置不同的属性来区分设备实例，考虑到电气拓扑分析与辅机管网拓扑分析的需求，元件对象采用基于元件端口数的分类方法，把电站设备分为：一端口元件、二端口元件、三端口元件、连接元件，依据元件端口数和元件的功能进一步往下细分，统一建立通用模型模板，并用事件触发机制描述了模型的构建与交互过程。本发明不但能反映设备的连续动态过程，还能凸现离散化的控制过程，以及模型之间的交互和触发过程。

技术领域

本发明一种电力仿真系统的层次化建模方法，涉及水电站仿真领域。

背景技术

随着水电事业的大力开展，必然需要大量的熟悉水电生产业务的水电工程技术人员；由于电力系统的特点，电力安全工作规程有明确的规定，电厂中的设备是不允许随意操作的。因此为了使水电站运行、维护人员快速熟悉水电站的一整套业务，开发水电站的仿真系统非常有意义。而随着自动化程度越来越高，运行维护人员在实际设备上进行训练的机会越来越少，有时甚至不可能。对于新员工的培训往往通过查阅图纸和熟悉运行规程以及传统的“师傅带徒弟”的培训方法，这些方法培训周期长，且新员工的操作机会少，培训效果不好。所以需要开发一套水电站仿真培训系统，该系统面向水电站运行、检修、维护人员，培训周期短，可让学员亲自去操作，操作得当，设备正常工作，操作不当，引发相应的现象与实际现场保持一致，使得学员在系统里能得到真实的锻炼。而且仿真培训系统可以模拟各种事故故障，产生的现象与现场是一致的，这些事故是不可能在实际机组中进行操作或者演示的，运行人员通过处理这些虚拟的故障，使运行人员处理突发事件能力得到提高，也使运行人员的专业技能得到提升。

目前仿真系统的作用越来越明显，而对仿真系统的要求也越来越高。水电站仿真培训系统中建模方法主要有模块化建模，将水电站分成保护模块，励磁系统模块，调速系统模块，并网模块，自动装置模块，控制模块(包括辅机系统，励磁系统，调速系统，水轮机组)，信号模块，量测模块，温度计算模块等，然后分别对这些模块进行建模。而在模块化建模中，大多主要停留在对这些模块的功能进行建模，即主要表现物理系统的连续动态过程为主，而对离散的控制过程，元件级的触发过程和系统级的交互过程未做详细的建模。模型之间的交互和执行过程也未进行详细的描述，因此很难满足“全站，全范围，全过程”的仿真需求，尤其对于全动态的仿真或不同状态之间的演化仿真很难表现。

发明内容

本发明提供一种电力仿真系统的层次化建模方法，该方法可以对水电站进行全站、全范围、全过程的数字化仿真。该方法在模块化建模的基础上，将模型划分为不同的层次，将这些层次按照一定的规则整合成一个有机体系。水电站的数学模型包含了能够反映正常运行过程，事故和故障运行过程的模型。不但能反映设备的连续动态过程，还能凸现离散化的控制过程，以及模型之间的交互和触发过程。

本发明所采用的技术方案是：

一种电力仿真系统模型，自底向上依次为：交互层、控制层、设备层、系统层；

交互层用于实现操作、故障设置、信号显示的功能，并将操作内容传递至控制层；

控制层用于反映设备的控制过程，接收来自交互层的操作、以及由设设备层、系统层启动的自动化操作，实施控制设备的工作状态的改变；

设备层用于实现水电站主要设备的连续动态过程；

系统层用于实现系统的功能。

所述交互层产生操作行为以及响应人机交互功能，将操作信息传递给控制层，并接受来自其他环节的监视信息。

所述控制层接收来自交互层的操作信息，同时接收来自设备层和系统层的信息，来产生相应、具体的动作行为。

所述设备层将具有相同动态特性和性能指标的设备抽象为基本元件。