一种电网典型过程的内在运行机理的展示系统和方法与流程

本发明涉及电力系统仿真技术领域，尤其涉及一种电网典型过程的内在运行机理的展示系统和方法。

背景技术：

电网典型过程内在运行机理展示是利用实时仿真平台实现对电网的典型过程进行仿真，并通过仿真平台采集特性暂态数据，从而研究该电网典型过程的特性数据变化机理。电网典型过程包括交直流相互影响特性(例如：对直流换相失败、直流闭锁等)、低频振荡、直流孤岛运行控制特性、中南方电网主网安稳、大容量柔性直流输电调节特性等案例等。电网典型过程是随着案例的增加而主积累，因此利用实时仿真平台实现对电网的典型过程进行仿真，从而对电网典型过程内在运行机理展示需要具有通用性和扩展性。

目前的电网典型过程内在运行机理展示普遍使用动态曲线的方式监视电网典型过程中的一个或多个采集信号的变化过程，然而通过动态曲线的方式监视电网典型过程中的一个或多个采集信号的变化过程缺乏整体的展示体系，难以做到全面的对电网典型过程内在运行机理进行展示。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种电网典型过程的内在运行机理的展示系统和方法，用于全面的对电网典型过程内在运行机理进行展示。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种电网典型过程的内在运行机理的展示系统，包括：电力实时仿真装置、宏观监视装置、微观监视装置以及告警监视装置；

所述电力实时仿真装置用于对电网典型过程进行仿真；

所述宏观监视装置用于从所述电力实时仿真装置采集电网典型过程中各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量，并根据各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量生成电网的宏观监视画面以及对生成的所述宏观监视画面进行显示；

所述微观监视装置用于从所述电力实时仿真装置采集电网典型过程中各模拟量和各状态量的动态数据和暂态数据，并根据采集到的动态数据生成动态曲线图、根据采集到的暂态数据生成暂态曲线图以及对生成的动曲线图和暂态曲线图进行显示；

所述告警监视装置用于实时检测电网典型过程中各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号，并根据各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号生成时间序列的动作告警信息以及对生成的动作告警信息进行显示。

可选的，所述系统还包括：数据分析装置；

所述数据分析装置用于对电网典型过程中的离线数据进行分析，并对分析产生的结果进行显示。

可选的，所述宏观监视画面包括：电网的潮流图和/或电网的厂站图。

可选的，所述宏观监视画面还包括：等高线、动态饼图、三维显示、流动箭头中的一种或多种。

可选的，所述微观监视装置从实时从仿真装置采集电网典型过程中的各模拟量和各状态量的动态数据时的采样周期小于1毫秒；

所述微观监视装置从实时从仿真装置采集电网典型过程中的各模拟量和各状态量的暂态数据时的采样周期为毫秒级采样周期小于1微秒。

可选的，所述微观监视装置还用于接收用户输入；所述用户输入包括：参数选择信息、坐标模式选择信息、曲线模式选择信息中的至少一种；

所述微观监视装置还用于根据所述参数选择信息获取对应的参数，并根据对应的参数生成动态曲线图或暂态曲线图；

所述微观监视装置还用于根据坐标模式选择信息确定所述动态曲线图或暂态曲线图的坐标轴模式；

所述微观监视装置还用于根据所述曲线模式选择信息显示根据当前采集的动态数据或暂态数据生成动态曲线图或暂态曲线图，或者根据所述曲线模式选择信息显示根据历史采集的动态数据或暂态数据生成动态曲线图或暂态曲线图。

可选的，所述告警监视装置还根据所述动作告警信息产生的原因和/或所述动作告警信息的特征对所述动作告警信息进行分类；

所述告警监视装置还用于接收用户输入的分类选择信息以及根据所述分类选择信息选择相应类别的动作告警信息进行显示。

可选的，所述电网典型过程中的离线数据为波形文件。

可选的，所述数据分析装置具体用于采用列表、极坐标、直角坐标、柱状图、饼图、曲线图、文本中的一种或多种对分析产生的结果进行显示。

第二方面，提供一种电网典型过程的内在运行机理的展示方法，包括：

对电网典型过程进行仿真；

采集电网典型过程中各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量，并根据各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量生成电网的宏观监视画面以及对生成的所述宏观监视画面进行显示；

采集电网典型过程中各模拟量和各状态量的动态数据和暂态数据，并根据采集到的动态数据生成动态曲线图、根据采集到的暂态数据生成暂态曲线图以及对生成的动曲线图和暂态曲线图进行显示；

实时检测电网典型过程中各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号，并根据各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号生成时间序列的动作告警信息以及对生成的动作告警信息进行显示；

对电网典型过程中的离线数据进行分析，并对分析产生的结果进行显示。本发明实施例提供的电网典型过程的内在运行机理的展示系统，包括：电力实时仿真装置、宏观监视装置、微观监视装置以及告警监视装置；其中，电力实时仿真装置可以对电网典型过程进行仿真，宏观监视装置可以从电力实时仿真装置采集电网典型过程中各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量，并根据各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量生成电网的宏观监视画面以及对生成的宏观监视画面进行显示，微观监视装置可以从电力实时仿真装置采集电网典型过程中各模拟量和各状态量的动态数据和暂态数据，并根据采集到的动态数据生成动态曲线图、根据采集到的暂态数据生成暂态曲线图以及对生成的动曲线图和暂态曲线图进行显示，告警监视装置可以实时检测电网典型过程中各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号，并根据各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号生成时间序列的动作告警信息以及对生成的动作告警信息进行显示，即通过上述实施例提供的电网典型过程的内在运行机理的展示系统，可以对根据各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量生成电网的宏观监视画面的宏观监视画面、根据采集到的动态数据生成动态曲线图、根据采集到的暂态数据生成暂态曲线图以及根据各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号生成时间序列的动作告警信息进行显示，因此本发明实施例可以全面的对电网典型过程内在运行机理进行展示。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电网典型过程的内在运行机理的展示系统的示意性结构图；

图2为本发明实施例提供的宏观监视装置显示的电网的潮流图的示意性结构图；

图3为本发明实施例提供的微观监视装置显示的曲线图的示意性结构图；

图4为本发明实施例提供的告警监视装置显示的动作告警信息的示意性结构图；

图5为本发明实施例提供的另一种电网典型过程的内在运行机理的展示系统的示意性结构图；

图6为本发明实施例提供的数据分析装置显示的分析结果的示意性结构图；

图7为本发明实施例提供的电网典型过程的内在运行机理的展示方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的设计原理为：经过对电网典型过程特性数据展示内容的分析，发现对于各种电网典型过程的展示方法有很多共同点，其主要共同点包括：1、其监视的特性量主要都是电网一次设备的模拟量和开关刀闸状态量和二次设备的动作告警信号；2、监视的形式基本一致。基于对电网典型过程特性数据展示内容的分析的共同点，本发明实施例首先通过电力实时仿真装置对电网典型过程进行仿真，并通过宏观监视装置对根据各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量生成电网的宏观监视画面进行显示，通过微观监视装置对根据采集到的动态数据生成动态曲线图、根据采集到的暂态数据生成暂态曲线图进行显示以及通过对根据各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号生成时间序列的动作告警信息进行显示，从而在对电网典型过程的内在运行机理的展示是包含了各种电网典型过程的展示方法的共同点，且全面的对电网典型过程内在运行机理进行了展示。

本发明的实施例提供一种电网典型过程的内在运行机理的展示系统，具体的，参照图1所示，该电网典型过程的内在运行机理的展示系统100包括：电力实时仿真装置11、宏观监视装置12、微观监视装置13以及告警监视装置14。

其中，电力实时仿真装置11用于对电网典型过程进行仿真。

需要说明是的，本发明实施例对电力实时仿真装置的具体结构不做限定，以电力实时仿真装置可以对电网典型过程进行仿真为准，即在可以实现对电网典型过程进行仿真的基础上，可以选用现有技术中的任一种电力实时仿真装置或电力仿真平台作为本发明实施例中的电力实时仿真装置。

宏观监视装置11，用于从电力实时仿真装置11采集电网典型过程中各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量，并根据各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量生成电网的宏观监视画面以及对生成的宏观监视画面进行显示。

具体的，一次设备具体是指电网中直接用于生产、变换、输送、疏导、分配和使用电能的电气设备。通常电网中的一次设备包括：发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器等电气设备。

电力自动化系统已具有成熟的电力图形系统，并且可以提供电力画面监视工具以及相应的画面维护工具，并且电力画面监视工具以及丰富的展示组件(包括：电力图元、用户界面(英文名称：User Interface，简称：UI)图元、实时/历史曲线、二维表、饼图、棒图、向量图、表格、仪表图、蜡烛图、瀑布图、向量图等)能够维护和监视系统潮流图、地理潮流图、单线图、厂站图、间隔分图、图标等画面，因此使用电力画面监视工具可以满足电网典型过程的内在运行机理的展示过程的监视画面要求，因此上述宏观监视装置11可以为电力画面监视工具。

可选的，参照图2所示，上述宏观监视画面包括：电网的潮流图和/或电网的厂站图。

其中，图2中以宏观监视画面为电网的潮流图为例进行说明，但本发明实施例并不限定于此，在上述实施例的基础上，本发明实施例中的宏观监视画面还可以为电网的厂站图，或者同时生成并显示电网的潮流图和电网的厂站图。

可选的，上述实施例中的宏观监视画面还包括：等高线、动态饼图、三维显示、流动箭头中的一种或多种。

具体的，参照图2所示，图2中以电网的潮流图包括流动箭头为例进行说明。还需要说明的是，图2所示电网的潮流图还可以根据用户需要自动以选择等高线、动态饼图、三维显示、流动箭头中的一种或多种可视化效果。

微观监视装置13，用于从电力实时仿真装置11采集电网典型过程中各模拟量和各状态量的动态数据和暂态数据，并根据采集到的动态数据生成动态曲线图、根据采集到的暂态数据生成暂态曲线图以及对生成的动曲线图和暂态曲线图进行显示。

电力自动化系统曲线工具可以提供包括曲线的定义、显示、存放为一体的可视化工具，并且相比于传统曲线工具仅能显示一些单一的、静态的曲线，电力自动化系统曲线工具可以根据用户的需求对数据进行实时刷新，还可以将预定义的曲线保存在数据库中，以便随时调用。此外，电力自动化系统曲线工具还支持动态曲线、暂态曲线，以及提供在线监视和历史回看模式，因此上述是手里中的围观监视装置具体可以为电力自动化系统曲线工具。具体的，参照图3所示，图3为微观监视装置13显示的曲线图的示例图。

可选的，微观监视装置13从实时从仿真装置采集电网典型过程中的各模拟量和各状态量的动态数据时的采样周期于1毫秒。

具体的，微观监视装置可以通过连续刷新机制，获取实时监视采样率率毫秒以下的模拟量和状态量的动态数据，实现连续监视；即微观监视装置可以支持毫秒级的动态曲线。

可选的，微观监视装置13从实时从仿真装置采集电网典型过程中的各模拟量和各状态量的暂态数据时的采样周期为毫秒级采样周期小于1微秒。

具体的，微观监视装置可以通过连续刷新机制，获取实时监视采样率率位秒以下的模拟量和状态量的暂态数据实现连续监视，即微观监视装置可以支持微秒级的暂态曲线。

进一步可选的，微观监视装置13还用于接收用户输入；用户输入包括：参数选择信息、坐标模式选择信息、曲线模式选择信息中的至少一种。

微观监视装置13还用于根据参数选择信息获取对应的参数，并根据对应的参数生成动态曲线图或暂态曲线图。

由于微观监视装置可以接收用户输入的参数选择信息，所以无论模拟量的采样值存放在实时数据库、时序数据库或者历史数据库，微观监视装置可以根据用户输入的参数选择信息对任意模拟量的曲线进行显示。

微观监视装置13还用于根据坐标模式选择信息确定动态曲线图或暂态曲线图的坐标轴模式。

示例性的，微观监视装置13的坐标轴模式可以包括：多种坐标轴模式(每一条曲线对应一个纵坐标轴)、单坐标轴(所有曲线对应同一个纵坐标轴)两种坐标轴模式，用户可以根据需求选择任一种坐标轴模式对曲线进行显示。

微观监视装置13还用于根据曲线模式选择信息显示根据当前采集的动态数据或暂态数据生成动态曲线图或暂态曲线图，或者根据曲线模式选择信息显示根据历史采集的动态数据或暂态数据生成动态曲线图或暂态曲线图。

进一步的，当微观监视装置根据曲线模式选择信息显示根据当前采集的动态数据或暂态数据生成动态曲线图或暂态曲线图时，微观监视装置可以实现实时监视。当微观监视装置进行实时监测时，微观监视装置还可以接收用户输入的“开启指示”，并根据用户输入的“开启指示”从当前时间点读取时序数据库中存储的数据，根据时序数据库中的数据生成曲线图并对生成的曲线图进行显示。示例性的，用户输入的“开启指示”具体可以为用于通过按压、点击微观监视装置上的“开启”按键来实现。

再进一步的，当微观监视装置根据曲线模式选择信息显示根据历史采集的动态数据或暂态数据生成动态曲线图或暂态曲线图时，微观监视装置可以实现历史监视。当微观监视装置进行历史监测时，线监视装置还可以接收用户输入的“时间选择指示”，并根据用户输入的“时间选择指示”选择曲线开始时刻与结束时刻。示例性的，用户输入的“时间选择指示”具体可以为用于通过按压、点击微观监视装置上的“时间选择指示”按键来实现。

此外，微观监视装置还可以接收用户输入的“开始指示”、“暂停指示”、“停止指示”并分别根据用户输入的“开始指示”、“暂停指示”、“停止指示”开始显示曲线图、暂停显示曲线图、停止显示曲线图。

进一步的，微观监视装置在显示曲线时还可以显示进度条，通过进度条可以清楚的显示当前播放时间。此外，微观监视装置在显示曲线时采用全时间轴范围显示，并且采取两次时间范围的差集取数，进而提高微观监视装置的效率。

告警监视装置14，用于实时检测电网典型过程中各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号，并根据各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号生成时间序列的动作告警信息以及对生成的动作告警信息进行显示。

其中，二次设备具体是指电网中对一次设备进行监监视、测量、控制、保护、调节的辅助设备。通常电网中的二次设备包括：测量表计(例如：电压表、电流表、功率表、电能表等)、绝缘监察装置、控制装置、信号装置、继电保护及自动装置(例如：继电器、自动装置等)直流电源设备(例如：蓄电池组、直流发电机、硅整流装置等)、高频阻波器等。

电力自动化系统工具告警工具可以提供通用事件服务，并提供告警工具监视实时事件信息，因此上述实施例中的告警监视装置可以为电力自动化系统工具告警工具。

此外，动作告警通常是由电网的状态变化、数据采集与监视控制系统(英文名称：Supervisory Control And Data Acquisition，简称：SCADA)异常状态、能量管理系统(英文名称：Energy Management System,简称：EMS)异常状态、预定义的状态变化引起的，因此动作告警可以被监视，并可以快

可选的，告警监视装置14还根据动作告警信息产生的原因和/或动作告警信息的特征对动作告警信息进行分类；

告警监视装置还用于接收用户输入的分类选择信息以及根据分类选择信息选择相应类别的动作告警信息进行显示。

动作告警信息按其产生的原因和特征来分类，可以方便查询和管理，具体的，可以根据开关变位、操作信息、越限、远程终端单元、变电站自动化系统、通道运行状态变化、二次设备的保护动作、SCADA、EMS状态变化等等进行分类。示例性的，参照图4所示，告警工具界面可以分类监视各种事件，并可以为不同事件类型定义页面。

本发明实施例提供的电网典型过程的内在运行机理的展示系统，包括：电力实时仿真装置、宏观监视装置、微观监视装置以及告警监视装置；其中，电力实时仿真装置可以对电网典型过程进行仿真，宏观监视装置可以从电力实时仿真装置采集电网典型过程中各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量，并根据各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量生成电网的宏观监视画面以及对生成的宏观监视画面进行显示，微观监视装置可以从电力实时仿真装置采集电网典型过程中各模拟量和各状态量的动态数据和暂态数据，并根据采集到的动态数据生成动态曲线图、根据采集到的暂态数据生成暂态曲线图以及对生成的动曲线图和暂态曲线图进行显示，告警监视装置可以实时检测电网典型过程中各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号，并根据各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号生成时间序列的动作告警信息以及对生成的动作告警信息进行显示，即通过上述实施例提供的电网典型过程的内在运行机理的展示系统，可以对根据各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量生成电网的宏观监视画面的宏观监视画面、根据采集到的动态数据生成动态曲线图、根据采集到的暂态数据生成暂态曲线图以及根据各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号生成时间序列的动作告警信息进行显示，因此本发明实施例可以全面的对电网典型过程内在运行机理进行展示。

进一步的，电网典型过程的内在运行机理的展示可以从监视形式上分为在线监视和离线监视两部分。其中在线监视是在仿真过程中，使用人员以潮流图和厂站图为宏观监视，以动态曲线为重点的电网一次数据监视，以事件窗口监视二次设备动作情况；离线监视是通过对仿真系统上送的暂态数据文件进行分析查看。上述实施例提供发的电网典型过程的内在运行机理的展示系统可以实现在线监视，但是无法实现离线监视。针对上述问题，本发明再一实施例提供了一种电网典型过程的内在运行机理展示系统，具体的，参照图5所示，该电网典型过程的内在运行机理展示系统在上述任一实施例所示电网典型过程的内在运行机理展示系统的基础上还包括：数据分析装置15；

数据分析装置15用于对电网典型过程中的离线数据进行分析，并对分析产生的结果进行显示。

示例性的，上述数据分析装置15具体可以为波形分析工具。

可选的，电网典型过程中的离线数据为波形文件。

具体的，电力实时仿真装置将电网典型过程采样数据保存为波形文件，并将波形文件发送至数据分析装置，数据分析装置打开波形文件进行离线分析。

进一步的，上述数据分析装置15提供的功能包括：支持暂态数据交换标准COMTRADE 92/99格式、支持波形文件操作、支持波形显示以及支持波形分析。具体的，波形文件操作包括：波形文件打开、保存、格式转换、波形文件合并功能，通过波形文件合并可以将多个波形文件按照对齐规则合并为一个新的波形文件；波形显示包括：波形浏览、缩放、数值察看、标注、波形画面复制以及打印设置、打印预览、打印等功能。可以同时打开多个波形，分多窗口显示、平铺、水平层叠、垂直层叠等。波形分析包括：波形导出、单端测距和双端测距故障测距、故障选线、谐波分析、功率分析、阻抗分析以及序分量分析等功能，此外还可通过增加新的分析插件来扩充新的波形分析功能。

可选的，参照图6所示，数据分析装置15具体用于采用列表、极坐标、直角坐标、柱状图、饼图、曲线图、文本中的一种或多种对分析产生的结果进行显示。

其中，图6中以数据分析装置15采用列表、柱状图、文本以及曲线图对分析产生的结果进行显示为例对上述实施例进行，但本发明并不限定于此，在上述实施例的基础上，本领域技术人员还可以通过将上述实施例中所列举的一种或多种显示方式进行组合然后对分析产生的结果进行显示。

本发明在意实施例提供一种电网典型过程的内在运行机理的展示方法，参照图7所示，该电网典型过程的内在运行机理的展示方法包括：

S71、对电网典型过程进行仿真。

S72、采集电网典型过程中各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量，并根据各一次设备的模拟量和各开关的开关状态量生成电网的宏观监视画面以及对生成的宏观监视画面进行显示。

S73、采集电网典型过程中各模拟量和各状态量的动态数据和暂态数据，并根据采集到的动态数据生成动态曲线图、根据采集到的暂态数据生成暂态曲线图以及对生成的动曲线图和暂态曲线图进行显示。

S74、实时检测电网典型过程中各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号，并根据各一次设备的动作信号和各二次设备的动作信号生成时间序列的动作告警信息以及对生成的动作告警信息进行显示。

S75、对电网典型过程中的离线数据进行分析，并对分析产生的结果进行显示。

本发明实施例提供的电网典型过程的内在运行机理的展示方法与上文所提供的电网典型过程的内在运行机理的展示系统相对应。需要说明的是，上述电网典型过程的内在运行机理的展示方法实施例中相关内容的解释，均可以参考上述系统实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。