智能變電站計算機仿真論文

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1仿真的總體思路

1．1信息一體化平臺

信息一體化平臺采用一體化模式，集監控和五防功能于一體。一方面作為后臺監控系統軟件，模擬數據采集處理、運行監控、正常操作、事件和報警處理等，實現常規站監控系統功能，同時新增加智能變電站特有的高級應用功能:一鍵順序控制、告警信息分類、智能告警等;另一方面作為五防系統軟件，嵌入到信息一體化平臺中，不僅保留就地間隔內電氣設備的電氣聯鎖，同時還通過以太網實現相互通信，交換設備的狀態，實現智能變電站站控層、間隔層、過程層3級防誤閉鎖功能。

1．2智能化保護測控系統

智能化保護測控系統按照保護測控裝置的物理原理建立數學模型，采用定值驅動法，當故障發生后計算的故障電流結果到達定值要求時自動啟動保護測控裝置，按照其工作原理進行判別，相關保護動作，報出故障信息報文，有關指示燈點亮，與變電站真實設備保持一致。

2系統功能

智能變電站高級應用功能的仿真是以智能變電站仿真系統為基礎，將智能站高級應用集成于信息一體化平臺中，實現了智能變電站特有的一鍵順序控制、智能告警信息分類、故障綜合分析決策功能的仿真。該系統從其功能上可以作為培訓和測試的平臺。

1)培訓功能。智能變電站高級應用功能是智能站特有的新應用，對運行人員來說是全新的知識，需要進行培訓學習。該系統真實再現了智能變電站場景，可以為運行人員提供一種有效的培訓手段，使運行人員能夠學習智能變電站中的新知識、新技術，提升專業素質。該系統已經投入培訓使用，系統運行穩定，人機界面友好，培訓功能完善，培訓效果逼真。

2)測試平臺功能。智能變電站高級應用功能的仿真還可以為高級應用功能的研究提供測試平臺。由于電力系統的特殊性，不能在真實運行設備上進行任意操作，而該仿真系統通過為其他系統或軟件提供開放的數據接口，可以反復進行操作和設置故障，對被測系統或軟件運行情況進行測試，通過與某公司合作，能夠正確地實現測試功能，為研究智能站高級應用功能提供了一種有效的測試平臺。

3智能告警信息分類的仿真

通過建立故障信息的邏輯推理模型，對故障告警信息分類過濾，并對變電站運行狀態進行實時在線分析推理，能夠實現智能告警功能，可以自動報告站內異常狀態，并根據需求提供分層分類的故障告警信息。智能變電站各種運行告警信息量非常大，包括3類:

1)提示性信息。這類信息不需要特別關注;

2)告警信號。這類信息雖然沒有直接引發事故跳閘，但實際隱含著可能的故障，若不進行綜合分析，消除異常，持續發展會導致事故發生，需要給予重點關注;

3)事故信息。事故信號產生一般都會有保護動作、開關跳閘，要求在盡可能短的時間判斷故障原因，以便上報，并依據調度指導進行故障隔離和恢復操作。因此，需要對故障告警信息進行過濾，提供分層分類的告警信息，以方便運行人員工作。智能告警信息分類的仿真包括以下幾個方面:

1)圖形界面仿真。智能告警信息分類通過信息一體化平臺進行展示，信息告警圖形界面是信息分類結果的直觀展現。在進行仿真開發時，按照智能變電站信息分類的原則，根據告警信號重要性，告警實時顯示窗口由多個頁面組成，包括:全部告警、嚴重保護事件、一般保護事件、SOE、開關刀閘動作和智能告警6類，所示同時還會根據告警信息的級別，通過聲音的方式發出告警。

2)數據庫仿真。智能告警信息量非常大，其仿真時所需的數據量也很多。仿真時全站采集信息采用統一的命名格式。變量命名格式包括:變量名、變量描述、變量單位、變量標識、變量數據指向。變量名是信息的代表，當變量為1時，其變量描述才有意義，該描述會在智能告警圖形界面中顯示出來;變量單位的作用是區分告警信息變量的間隔，是實現變量篩選分類的基礎;變量標識的作用是區分告警信息變量的重要程度，以便于告警信息的分類;變量數據指向主要用于數據通信。

3)告警信息篩選分類功能。由于告警信息總量很大，為滿足不同的關注需求，在告警顯示窗口設置信息篩選的功能，在窗口中選擇某一設備間隔，根據告警信息變量的標識，可以在告警窗口各頁面中自動顯示出有關該間隔的所有信息，將不關注的信息屏蔽。可以通過左上角下拉列表選擇變電站間隔來顯示不同間隔的告警信息，使運行人員更有針對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事件順序記錄、保護裝置動作及信號、故障錄波數據等進行深入挖掘，通過多專業綜合分析，并將變電站故障分析結果以簡潔明了的可視化界面綜合展示。通常當變電站發生異常或事故時，其處理過程是運行人員按照現場情況、規程及經驗進行判斷處理，這種方式不僅要求值班員非常熟悉變電運行規程、規范及設備運行要求，而且需要較長的分析判斷時間。故障綜合分析決策功能可自動為運行人員提供一個或多個可能的事故分析報告，便于迅速確定事故原因和應采取的措施。

4．1故障仿真

故障仿真是進行故障綜合分析決策仿真的基礎，該仿真系統中對真實系統中可能發生的故障類型進行了分析總結，可實現真實系統中常見故障的仿真。在仿真中故障類型，分為4類，一百多個故障:

1)一次設備故障及異常，包括線路、母線、主變壓器、電容器、所用變、斷路器操作機構、SF6泄露等;

2)保護與測控裝置故障;

3)智能組件故障，包括智能終端、合并單元、網絡故障;

4)低壓交直流故障。其中，一次故障可以進行故障相別、故障距離、故障性質(瞬時/永久)進行分別設置。在仿真中既可以單獨設置一次、二次故障或網絡故障，也可組合一次、二次故障和網絡故障。故障仿真范圍全面，效果逼真。通過仿真系統在培訓中的應用，該系統能夠在故障和異常發生時，能夠真實反應故障現象和保護動作情況，故障信息詳細，為故障綜合分析決策提供分析依據。

4．2故障綜合分析決策仿真的基本結構

故障綜合分析決策仿真的基本結構，以仿真支撐系統為服務器，進行故障模擬、采集信息、建立推理知識庫、故障綜合分析推理，并將分析結果以可視化的形式在信息一體化平臺中展示出來。信息采集是對設備實際狀態信息和故障信息的采集，在仿真時通過支撐系統完成數據的采集;推理知識庫存放專家提供的告警及故障分析知識，推理機完成故障信息的綜合分析，給出推理結果，推理知識庫和推理機以數學模型的形式存放于支撐系統中;推理結果展示是將推理結果以一條條報文的形式展示在信息一體化平臺的告警窗口中。

4．3建立推理知識庫

推理知識庫的知識源自變電運行規程、規范及運行人員的經驗總結，通過分類歸納總結，形成一定的知識規則，在仿真過程中其規則內容包括設備名稱、事件、原因、推理相關信息等。它采用統一建模方式，可以通過修改、完善知識庫中的推理邏輯來提高綜合分析決策的功能。

4．4推理機

推理機是利用類似專家解決問題的思維方式，通過推理機來實現知識庫的價值。在故障發生后，推理機將采集到的告警信息、設備狀態信息與知識庫中的推理建立起關聯關系，采用正向推理策略，按照推理規則進行反復匹配和判斷，最終給出一個或多個合理的推理結果以供參考。

4．5推理結果展示

推理結果展示既是將推理結果以報文的形式展示在信息一體化平臺的告警窗口中，告警窗口“推理信息”頁面提供簡單的故障分析結果報文信息，包括故障發生時間、設備名稱及簡單推理結論，通過雙擊該報文信息調用具體故障分析報告的展示窗口，分析報告顯示的內容包括故障發生的時間和間隔、動作事件、故障原因、故障相關信息分析的結果。通過推理結果展示，可以直觀的看到故障綜合分析決策的結果。

5結束語

本文介紹了實現智能變電站高級應用功能仿真的總體思路，并對一鍵順序控制、智能告警信息分類、故障信息綜合分析決策功能的仿真進行了詳細闡述，該智能變電站高級應用功能的仿真為既為高級應用功能的研究提供了測試平臺，同時也為運行人員提供了培訓平臺，有較好的推廣意義。

作者：張洪波 劉國宏 徐巖 單位：國網河南省電力公司技能培訓中心