面向设备的一体化水电站开关系统仿真建模与应用

摘要

本文研究的水电站电气开关系统仿真模型是基于面向设备建模思想的一体化全站、全过程、全范围、实时的水电站仿真培训系统的一个子课题[1]，主要运用了面向设备的一体化建模思想，实现了电气开关模型的通用化仿真。
　　首先，介绍了面向设备的建模思想及一体化的开发思路，即面向对象技术在实际水电站仿真领域的应用理论。以断路器设备为例阐述分层的设备建模理念，从开关设备的变量定义方法阐释面向设备的一体化的实例。
　　其次，进行了常用水电站监控系统一次开关设备元件及水电站电气开关现地装置的一体化图形模型开发，图形模型采用Visual Graph8.0集成环境进行二次开发完成。从图形界面的角度完善可视化的仿真培训系统，使得培训效果更为直观，培训体验更加逼真，一体化的图形开发方式也使得图形化建模效率得到显著提升，使得开发人员可以更加方便地专注于开关模型仿真算法的编写。
　　此外，针对水电站断路器及相关联的刀闸种类数量繁多，每个开关具体动作过程还不尽相同，在仿真培训系统中实现有一定难度的问题，论文采用面向设备的模块化建模。根据处于电站中的作用和地位划分电气开关系统，形成若干个大模块，每个大模块均包括若干个小模块，根据需要可继续在具体设备的子模块中划分更细模块，对各个相应设备子模块建立通用模型及算法，分别对通用模型的子过程进行了仿真研究，提出了用逻辑闭锁函数描述开关动作过程中逻辑闭锁判断（即电力“五防”规则判断）等新方法。
　　最后，借助某水电站仿真培训系统项目，在与水电站仿真培训系统其它仿真模型联合调试成功后举例介绍了电气开关仿真模型开发成果，并已成功应用于某水电站仿真培训实验室。结果表明面向设备的一体化电气开关系统仿真模型结构设计清晰，调试便利，可视化程度好，逼真度较高，方便新进员工培训使用，并且易于扩展。

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选题的依据与意义

国内外文献资料综述

1绪论

1.1课题背景

1.2水电站电气开关系统仿真技术支持

1.3论文研究的主要内容和重点解决的关键问题

2面向设备的建模思想和一体化仿真开发思路

2.1“面向设备”概念的引入

2.2分层的设备模型结构

2.3一体化的仿真开发思路的提出

2.4面向设备的一体化设计实例

2.5本章小结

3一体化水电站电气开关系统图形化仿真建模

3.1开关图元设计及开发

3.2开关图元库开发

3.3仿真操作界面开发

3.4培训学员人机界面平台

3.5程序变量分层定义

3.6共享内存区及程序通信

3.7本章小结

4面向设备的通用化开关操作流程仿真建模

4.1“一机多模”问题的解决

4.2操作控制方式仿真模型

4.3开关动作逻辑闭锁

4.4操作设备本体条件判断

4.5同期装置模型实现

4.6本章小节

5网络拓扑分析及其在电气开关仿真模型中的应用

5.1电力设备元件属性和设备类的实现

5.2电网拓扑分析算法的实现

5.3电网拓扑分析在电气开关仿真逻辑闭锁判断中的应用

5.4本章小结

6一体化的水电站电气开关系统仿真实例开发

6.1电气开关系统仿真功能模块

6.2开关系统操作界面仿真

6.3电气开关远方操作仿真

6.4本章小结

7结论

7.1论文工作总结

7.2今后工作展望

参考文献

致谢

附录1：某水电厂现场监控画面

附录2：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著

附录3：攻读硕士学位期间参与的科研项目