一種操作繼電器裝置的仿真方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，一種操作繼電器裝置的仿真方法及系統(tǒng)，可以對操作繼電器裝置內(nèi)部元件設(shè)置故障。仿真方法包括對操作繼電器裝置內(nèi)部各插件進(jìn)行三維建模，對插件模型中元件模型的狀態(tài)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，數(shù)學(xué)模型根據(jù)元件模型的狀態(tài)計算各插件的工作狀況，并將相應(yīng)的信號顯示。仿真系統(tǒng)，包括：包括插件模型，插件模型由元件模型組合而成，件模型包括對應(yīng)的故障狀態(tài)模型和正常狀態(tài)模型；數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型根據(jù)元件模型的狀態(tài)計算各插件的工作狀況，并將對應(yīng)的信號顯示。有益技術(shù)效果：學(xué)員根據(jù)信號推算某個插件中對應(yīng)某個元件出現(xiàn)問題后，可以通過查看或測量插件模型和對應(yīng)的元件模型，進(jìn)而檢驗(yàn)自己的判斷，達(dá)到仿真學(xué)習(xí)的目的。
【專利說明】
一種操作繼電器裝置的仿真方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種仿真方法及系統(tǒng)，具體涉及一種操作繼電器裝置的仿真方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]操作繼電器裝置是變電站二次系統(tǒng)中繼電保護(hù)和斷路器操作的最終出口裝置，其跳、合閘接點(diǎn)直接串接在斷路器分、合閘回路。操作繼電器裝置工作正常與否直接決定著正常操作能否順利開展和事故情況下繼電保護(hù)能否按預(yù)期出口，作用非常關(guān)鍵。因此，熟悉操作繼電器裝置的內(nèi)部構(gòu)成、掌握操作繼電器裝置的內(nèi)部電路邏輯，從而快速、準(zhǔn)確分析和處理操作繼電器裝置故障是變電站運(yùn)維人員的必備技能。
[0003]變電站仿真技術(shù)是以仿真對象所在電網(wǎng)的簡化模型構(gòu)成的局部電網(wǎng)的潮流計算和故障計算為基礎(chǔ)的，對變電站一、二次設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行二維或三維建模并定義動作邏輯和行為，能夠進(jìn)行倒閘操作、異常及事故處理訓(xùn)練的技術(shù)。如果是基于虛擬現(xiàn)實(shí)的變電站仿真技術(shù)，則是對一次設(shè)備和二次設(shè)備中處于外部的控制開關(guān)、壓板等進(jìn)行三維建模，再導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)場景并加入動畫效果。
[0004]對于異常及事故設(shè)置，現(xiàn)有變電站仿真技術(shù)普遍采用設(shè)置案例的方法，即對某一種故障，直接給出故障潮流、設(shè)備變位、信號顯示的內(nèi)容或位置，案例數(shù)量有限，且與實(shí)際情況相差很大。
[0005]變電站仿真系統(tǒng)也涉及操作繼電器裝置，其基本原理是:
[0006]設(shè)置故障一簡單邏輯判斷一面板上指示燈亮、滅的狀態(tài)變換。
[0007]該現(xiàn)有仿真技術(shù)總體上仿真深度止于裝置外觀，不涉及內(nèi)部。這種仿真系統(tǒng)的最大的問題在于，對操作繼電器裝置的仿真范圍僅局限在面板及面板上的指示燈，所以無法對操作繼電器裝置內(nèi)部元件設(shè)置故障，與生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際情況差距很大，所以只能用于粗淺的運(yùn)維技能培訓(xùn)，而根本不能適用于高級變電運(yùn)維技能培訓(xùn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，一種操作繼電器裝置的仿真方法及系統(tǒng)，可以對操作繼電器裝置內(nèi)部元件設(shè)置故障。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明一種操作繼電器裝置的仿真方法，包括，步驟1:對操作繼電器裝置內(nèi)部各插件進(jìn)行三維建模，生成插件模型，插件模型包括對應(yīng)的元件模型，所述元件模型可設(shè)置成不同的狀態(tài);步驟2:對插件模型中元件模型的狀態(tài)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，生成數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型根據(jù)元件模型的狀態(tài)計算各插件的工作狀況，并將相應(yīng)的信號顯示。
[0010]優(yōu)選的，同一元件模型在不同狀態(tài)下設(shè)置成不同的狀態(tài)模型。
[0011 ]優(yōu)選的，普通元件模型和電路元件模型。
[0012]優(yōu)選的，將插件模型及元件模型設(shè)置成可插拔，且插件模型及元件模型被拔出后其狀態(tài)不變。
[0013]優(yōu)選的，被三維建模的插件包括:手合、重合及直流電源監(jiān)視插件，壓力閉鎖插件；跳閘插件，合閘插件和交流電壓切換插件。
[0014]優(yōu)選的，所述元件模型包括繼電器觸點(diǎn)接觸電阻模型，繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻模型，繼電器電阻焊接點(diǎn)電阻模型和電容器模型。
[0015]優(yōu)選的，繼電器觸點(diǎn)接觸電阻模型包括:繼電器觸點(diǎn)電磨損模型、繼電器線圈燒斷模型和繼電器接點(diǎn)燒損模型。
[0016]優(yōu)選的，繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻模型包括繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻正常接觸狀態(tài)模型、繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻一般發(fā)熱接觸狀態(tài)模型、繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻嚴(yán)重發(fā)熱接觸狀態(tài)模型和繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻燒斷狀態(tài)模型.
[0017]—種操作繼電器裝置的仿真系統(tǒng)，包括:
[0018]操作繼電器裝置三維模型，所述操作繼電器裝置三維模型包括插件模型，所述插件模型由元件模型組合而成，所述元件模型包括對應(yīng)的故障狀態(tài)模型和正常狀態(tài)模型；
[0019]數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型根據(jù)元件模型的狀態(tài)計算各插件的工作狀況，并將對應(yīng)的信號顯示。
[0020]優(yōu)選的，插件模型及元件模型設(shè)置成可帶狀態(tài)抽出。
[0021]通過實(shí)施本發(fā)明可以取得以下有益技術(shù)效果:本發(fā)明通過對操作繼電器裝置進(jìn)行元件級建模，實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維展示;插件模型由元件模型組合而成，元件模型包含不同的狀態(tài)，數(shù)學(xué)模型根據(jù)元件模型的不同狀態(tài)計算并模擬元件模型的狀態(tài)，并將相應(yīng)的信號顯示，學(xué)員根據(jù)信號推算某個插件中對應(yīng)某個元件出現(xiàn)問題后，可以通過查看或測量插件模型和對應(yīng)的元件模型，進(jìn)而檢驗(yàn)自己的判斷，達(dá)到仿真學(xué)習(xí)的目的。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
[0023]本發(fā)明一種操作繼電器裝置的仿真方法，包括，步驟1:對操作繼電器裝置內(nèi)部各插件進(jìn)行三維建模，生成插件模型;操作繼電器裝置由各個插件模型組合而成，而插件模型由元件模型組合而成;根據(jù)實(shí)際情況，元件在不同狀態(tài)下有不同的狀態(tài)模型；步驟2:對插件模型中元件模型的狀態(tài)進(jìn)行符合內(nèi)在物理機(jī)理的數(shù)學(xué)建模，生成數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型根據(jù)元件模型的狀態(tài)(正常狀態(tài)和故障狀態(tài))計算模擬各插件的工作狀況，并將相應(yīng)的信號(包括光字信號和報文)在監(jiān)控界面上顯示。
[0024]本發(fā)明中，元件模型即包括普通元件模型，也包括電路元件模型。元件模型也可以僅為普通元件模型。
[0025]本發(fā)明中，元件模型形狀根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)置；實(shí)際情況下，如果元件在不同狀態(tài)下，其形狀結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，則本發(fā)明中對應(yīng)元件模型的形狀結(jié)構(gòu)也根據(jù)狀態(tài)發(fā)生變化;如果元件在不同狀態(tài)下，其形狀結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化，則對應(yīng)的原件模型的形狀結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化，但內(nèi)部可設(shè)置相應(yīng)的變化數(shù)據(jù)，以便測量得出。
[0026]本發(fā)明中，數(shù)學(xué)模型可以根據(jù)現(xiàn)有的操作繼電器裝置大數(shù)據(jù)建立，而如何根據(jù)已有大數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)建模是本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，在此不再做進(jìn)一步闡述。
[0027]本發(fā)明中，學(xué)員可以根據(jù)監(jiān)控界面上顯示的信號找到故障元件所在插件，拔出插件通過肉眼觀察或儀表測量確定故障元件，再根據(jù)各類圖紙進(jìn)行綜合分析，從而獲得認(rèn)知的深入和技能的提尚。
[0028]本發(fā)明中，三維建模的插件包括操作繼電器裝置中的所有插件，如壓力閉鎖插件:當(dāng)斷路器的操作能源不足時，輸出接點(diǎn)去閉鎖斷路器的分、合閘回路;跳閘插件:接到跳閘指令，輸出接點(diǎn)到斷路器跳閘回路，實(shí)現(xiàn)跳閘;合閘插件:接到合閘指令，輸出接點(diǎn)到斷路器合閘回路，實(shí)現(xiàn)跳閘。手合、重合及直流電源監(jiān)視插件;手動合閘、重合閘出口自動重合，控制用直流電源監(jiān)視;交流電壓切換插件:根據(jù)閘刀位置切換交流電壓。
[0029]操作繼電器裝置中繼電器觸點(diǎn)接觸電阻，繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻、繼電器電阻焊接點(diǎn)電阻，電容器等是損壞率較高的元件。本發(fā)明中也包含了相應(yīng)的繼電器觸點(diǎn)接觸電阻模型，繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻模型，繼電器電阻焊接點(diǎn)電阻模型和電容器模型。
[0030]下面，以繼電器觸點(diǎn)接觸電阻為例做進(jìn)行進(jìn)一步說明:
[0031]繼電器觸點(diǎn)在開斷和閉合過程中，由于電弧等的侵蝕作用造成觸點(diǎn)的電磨損。隨著觸點(diǎn)電磨損的增加，觸點(diǎn)的厚度逐漸減小，造成觸點(diǎn)壓力減小，觸點(diǎn)接觸電阻增大。當(dāng)觸點(diǎn)接觸電阻增大到極限值時，繼電器就達(dá)到了壽命極限，在極端情況下，會過熱燒毀，根據(jù)電力部門操作繼電器裝置的大數(shù)據(jù)，觸點(diǎn)接觸電阻在增大過程中，繼電器有三種狀態(tài)，包括觸點(diǎn)電磨損狀態(tài)、線圈燒斷狀態(tài)、接點(diǎn)燒損狀態(tài);故本發(fā)明中，繼電器觸點(diǎn)接觸電阻模型包括:繼電器觸點(diǎn)電磨損模型、繼電器線圈燒斷模型和繼電器接點(diǎn)燒損模型，數(shù)學(xué)模型根據(jù)繼電器觸點(diǎn)接觸電阻狀態(tài)模型數(shù)據(jù)與其他狀態(tài)模型數(shù)據(jù)結(jié)合得出操作繼電器裝置各插件的工作狀態(tài)，并將相應(yīng)的信號顯示。也就是說，培訓(xùn)導(dǎo)師可以設(shè)置繼電器觸點(diǎn)接觸電阻狀態(tài)模型的不同種狀態(tài)模型，數(shù)學(xué)模型根據(jù)繼電器觸點(diǎn)接觸電阻的具體狀態(tài)模型結(jié)合其他元件模型，計算出各插件的工作狀態(tài)，并將相應(yīng)的信號顯示，學(xué)員可以顯示的信號判斷操作繼電器裝置的故障原因，找到故障元件所在插件，拔出插件通過肉眼觀察或儀表測量確定故障元件，再根據(jù)各類圖紙進(jìn)行綜合分析，從而獲得認(rèn)知的深入和技能的提高。
[0032]元件的不同狀態(tài)可以通過培訓(xùn)導(dǎo)師手動設(shè)置，可以通過數(shù)學(xué)模型根據(jù)元件信號變量、元件運(yùn)行年限變量參數(shù)計算得出元件，因?yàn)閿?shù)學(xué)模型根據(jù)實(shí)際運(yùn)行中的大數(shù)據(jù)建立，而元件的運(yùn)行狀態(tài)更接近現(xiàn)實(shí)情況，使得仿真效果更好。繼電器觸點(diǎn)接觸電阻的數(shù)學(xué)模型可以將繼電器型號、運(yùn)行年限作主要變量;這樣可以通過設(shè)置不同繼電器型號和運(yùn)行年限得出元件的狀態(tài)，并進(jìn)一步得出插件的運(yùn)行狀態(tài)，使得模擬訓(xùn)練中，可以模擬繼電器在不同型號、不同運(yùn)行年限下可能出現(xiàn)的問題，使得學(xué)員能更好的學(xué)習(xí)；繼電器觸點(diǎn)接觸電阻的數(shù)學(xué)模型也進(jìn)一步將運(yùn)行時間作為主要變量，這樣培訓(xùn)導(dǎo)師可以設(shè)置繼電器的運(yùn)行時間，數(shù)據(jù)模型通過繼電器的運(yùn)行時間計算元件可出現(xiàn)故障的概率，并按概率將元件設(shè)置成對應(yīng)的狀態(tài)，并根據(jù)元件狀態(tài)計算出插件的狀態(tài)后顯示信號。同樣的，其他元件的數(shù)學(xué)模型做類似設(shè)置。
[0033]下面，以對繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻模型、繼電器電阻焊接點(diǎn)電阻模型、容器狀態(tài)模型包含的幾種狀態(tài)做一下簡要說明。其他模型，在本專利中不在進(jìn)行一一闡述:
[0034]繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻模型:包括繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻正常接觸狀態(tài)模型、繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻一般發(fā)熱接觸狀態(tài)模型、繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻嚴(yán)重發(fā)熱接觸狀態(tài)模型和繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻燒斷狀態(tài)模型，繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻正常接觸狀態(tài)模型、繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻一般發(fā)熱接觸狀態(tài)模型和繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻嚴(yán)重發(fā)熱接觸狀態(tài)可以以相同形狀不同顏色的模型顯示，燒斷狀態(tài)模型可用燒斷形態(tài)的外部結(jié)構(gòu)模型顯示。繼電器電阻焊接點(diǎn)電阻模型:包括繼電器電阻焊接點(diǎn)電阻正常接觸狀態(tài)模型、繼電器電阻焊接點(diǎn)電阻一般發(fā)熱接觸狀態(tài)模型、繼電器電阻焊接點(diǎn)電阻嚴(yán)重發(fā)熱接觸狀態(tài)模型和繼電器電阻焊接點(diǎn)電阻燒斷狀態(tài)模型，其形式可以與繼電器引腳焊接點(diǎn)阻狀態(tài)模型相同；容器狀態(tài)模型，包括電容器短路(擊穿)狀態(tài)模型、電容器嚴(yán)重漏電狀態(tài)模型和電容器開路狀態(tài)模型。
[0035]本發(fā)明還設(shè)計了一種操作繼電器裝置的仿真系統(tǒng)，包括:
[0036]操作繼電器裝置三維模型，操作繼電器裝置三維模型包括操作繼電器裝置插件模型，插件模型由元件模型組合而成，元件模型包括對應(yīng)的故障狀態(tài)模型和正常狀態(tài)模型；
[0037]數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型根據(jù)元件模型的狀態(tài)(正常狀態(tài)模型和故障狀態(tài)模型)計算各插件的工作狀況，并將對應(yīng)的信號顯示。
[0038]插件模型及元件模型設(shè)置成可帶狀態(tài)抽出。
[0039]在這里，顯示的信號可以為繼電器裝置在運(yùn)行狀態(tài)中，工作人員用于判斷操作繼電器裝置故障原因的外部信號，可以為操作繼電器裝置在運(yùn)行狀態(tài)下可直接觀察或可直接測量的信號。
[0040]本發(fā)明能模擬在元件級和插件級層次模擬設(shè)備的缺陷和異常。與傳統(tǒng)變電站仿真系統(tǒng)中，對操作繼電器裝置只仿真到裝置外部面板指示燈的亮、滅邏輯，而且只考慮外部連接回路不同，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對裝置內(nèi)部插件進(jìn)行深入仿真。
[0041]本發(fā)明將易發(fā)生故障的電容器、電阻等元件作為控制元件，接觸電阻等參數(shù)可設(shè)定。學(xué)員能看到的裝置的分解結(jié)構(gòu)，熟悉裝置的插件組成，并結(jié)合插件電路圖對應(yīng)分析，從而徹底掌握操作繼電器裝置的原理。可以與變電站仿真系統(tǒng)狀態(tài)關(guān)聯(lián)，加載操作繼電器裝置內(nèi)部插件及插件上元件故障，在完整的背景下更好地開展故障分析處理。
[0042]以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種操作繼電器裝置的仿真方法，其特征在于:包括，步驟1:對操作繼電器裝置內(nèi)部各插件進(jìn)行三維建模，生成插件模型，插件模型包括對應(yīng)的元件模型，所述元件模型可設(shè)置成不同的狀態(tài);步驟2:對插件模型中元件模型的狀態(tài)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，生成數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型根據(jù)元件模型的狀態(tài)計算各插件的工作狀況，并將相應(yīng)的信號顯示。2.如權(quán)利要求1所述的一種操作繼電器裝置的仿真方法，其特征在于:同一元件模型在不同狀態(tài)下設(shè)置成不同的狀態(tài)模型。3.如權(quán)利要求1所述的一種操作繼電器裝置的仿真方法，其特征在于:元件模型包括普通元件模型和電路元件模型。4.如權(quán)利要求1所述的一種操作繼電器裝置的仿真方法，其特征在于:將插件模型及元件模型設(shè)置成可插拔，且插件模型及元件模型被拔出后其狀態(tài)不變。5.如權(quán)利要求1所述的一種操作繼電器裝置的仿真方法，其特征在于:被三維建模的插件包括:手合、重合及直流電源監(jiān)視插件，壓力閉鎖插件;跳閘插件，合閘插件和交流電壓切換插件。6.如權(quán)利要求1所述的一種操作繼電器裝置的仿真方法，其特征在于:所述元件模型包括繼電器觸點(diǎn)接觸電阻模型，繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻模型，繼電器電阻焊接點(diǎn)電阻模型和電容器模型。7.如權(quán)利要求6所述的一種操作繼電器裝置的仿真方法，其特征在于:繼電器觸點(diǎn)接觸電阻模型包括:繼電器觸點(diǎn)電磨損模型、繼電器線圈燒斷模型和繼電器接點(diǎn)燒損模型。8.如權(quán)利要求6所述的一種操作繼電器裝置的仿真方法，其特征在于:繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻模型包括繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻正常接觸狀態(tài)模型、繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻一般發(fā)熱接觸狀態(tài)模型、繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻嚴(yán)重發(fā)熱接觸狀態(tài)模型和繼電器引腳焊接點(diǎn)電阻燒斷狀態(tài)模型。9.一種操作繼電器裝置的仿真系統(tǒng)，其特征在于:包括: 操作繼電器裝置三維模型，所述操作繼電器裝置三維模型包括插件模型，所述插件模型由元件模型組合而成，所述元件模型包括對應(yīng)的故障狀態(tài)模型和正常狀態(tài)模型； 數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型根據(jù)元件模型的狀態(tài)計算各插件的工作狀況，并將對應(yīng)的信號顯不O10.如權(quán)利要求9所述的所述一種操作繼電器裝置的仿真系統(tǒng)，其特征在于:插件模型及元件模型設(shè)置成可帶狀態(tài)抽出。
【文檔編號】G06F17/50GK105975725SQ201610367035
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】朱永昶, 王海珍, 顧建明, 連亦芳
【申請人】國網(wǎng)浙江省電力公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司培訓(xùn)中心