一種水調自動化系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)模擬方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水調自動化系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)模擬方法，屬于水利水電自動化控制技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著水調自動化系統(tǒng)技術水平的不斷進步以及各個生產(chǎn)單位的高度重視，國內絕大部分水電廠及網(wǎng)省公司都建設了比較完備的水調自動化系統(tǒng)，這些系統(tǒng)基本實現(xiàn)了自動采集、自動傳輸、自動計算及處理，并在水調平臺的基礎上開發(fā)了高級應用軟件，這些系統(tǒng)在日常生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，極大地降低了值班人員的勞動強度，對水庫的控制運用決策形成了很強的支撐作用。
[0003]隨著水調系統(tǒng)自動化技術水平的不斷提高，系統(tǒng)復雜程度也隨之提高，對系統(tǒng)最終用戶操作應用能力的要求也邁上了新的臺階。對于一些在流域內承擔了重要防洪任務的水庫以及在電網(wǎng)中承擔了重要發(fā)電任務的水電站，提高值班人員系統(tǒng)應用水平和工作能力成為保障電站安全運行的關鍵，系統(tǒng)應用培訓成為一項比較重要的工作。通常用戶都在實際運行系統(tǒng)中完成操作實踐及培訓，但是一些重要性和可靠性要求比較高、向一些重要單位和部門報送業(yè)務信息的水調系統(tǒng)，這種培訓方式有較大的風險，容易由一些誤操作干擾業(yè)務的正常運行，或者由于一些關鍵的操作影響重大而不敢進行操作實踐。同時電廠一般在汛期尤其是大水期間值班工作比較緊張，關注水雨情信息的人員比較多，同時需要結合實際降雨進展情況進行來水分析和制作水庫調度方案，這種大水期間的水雨情來數(shù)場景一般出現(xiàn)頻率較低，而根據(jù)培訓和仿真對于這種數(shù)據(jù)場景又有更為迫切的需要，而且需要重復重現(xiàn)這種數(shù)據(jù)來數(shù)場景。
[0004]另外工程投運規(guī)模較大的系統(tǒng)集成商通常采用組態(tài)式思路進行軟件開發(fā)，以便提高軟件復用程度及系統(tǒng)可靠性，軟件開發(fā)完成后，工程人員根據(jù)各個現(xiàn)場的業(yè)務應用需要進行系統(tǒng)配置，在現(xiàn)場投運前通常會進行廠內調試以提高現(xiàn)場投運效率及系統(tǒng)上線后的可靠性。由于廠內調試階段無法獲得現(xiàn)場通過采集或者通信交換獲得的各項原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)各項功能的檢驗只能是靜態(tài)檢驗，因此在不同原始數(shù)據(jù)場景下，測試檢驗不充分的系統(tǒng)通常要在現(xiàn)場耗費較多的安裝調試工作量，同時由于某些來數(shù)場景重現(xiàn)周期較長，可能會給系統(tǒng)帶來較多的后期系統(tǒng)維護工作量。
[0005]目前關于水調系統(tǒng)的仿真數(shù)據(jù)模擬方法，只能完成定值的模擬產(chǎn)生，忽視了各項數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)特性，如在相同的來水條件下，庫水位的變化是與機組的發(fā)電情況以及流域的降雨情況存在一定相關關系的；同時對于一些自定義的極限原始數(shù)據(jù)來數(shù)場景缺乏模擬手段，如在一些超過歷史情況的設計頻率來水條件下如何模擬水調系統(tǒng)來數(shù)情況通過其它方法無法模擬。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種比較全面的水調自動化系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)模擬方法，引入了仿真數(shù)據(jù)來數(shù)場景的概念，能實現(xiàn)水調仿真數(shù)據(jù)更為真實地模擬，實現(xiàn)一些非常見場景的自由重現(xiàn)，以及一些非常見數(shù)據(jù)來數(shù)場景的自定義模擬。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種水調自動化系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)模擬方法，包括以下步驟:
1)分析水調自動化系統(tǒng)需要模擬產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的特點，模擬產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)，并直接存入到相應的庫表中；所述需要模擬產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括遙測站采集的水雨情信息，機組監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送的機組信息，機組狀態(tài)信息及電量信息，閘門及泄洪設施的開度及啟閉時間信息，水情報文，水務計算結果；
2)進行數(shù)據(jù)建模，具體為:
對于水雨情信息，定義水雨情遙測站點、測站類型及遙測信道；
對于機組信息及電量信息，根據(jù)水調自動化系統(tǒng)電站的裝機情況進行機組定義，定義包括機組有功無功、機組狀態(tài)、機組和線路電量各種待模擬原始數(shù)據(jù)點號，根據(jù)需要模擬產(chǎn)生的各種類型原始數(shù)據(jù)設置默認值，根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)生的頻率設置數(shù)據(jù)產(chǎn)生頻率；
對于閘門及泄洪設施，根據(jù)泄洪設施情況定義閘門開度點號；
對于水務計算結果，根據(jù)水調自動化系統(tǒng)中水庫入庫流量、出庫流量及發(fā)電流量點號定義情況設置模擬仿真點號；
水情報文數(shù)據(jù)自身帶有站號說明；
同時需要根據(jù)還原時間點進行數(shù)據(jù)單向同步，實現(xiàn)模擬仿真后的數(shù)據(jù)恢復；
3)進行數(shù)據(jù)場景編輯以及定義，具體為:
數(shù)據(jù)場景包括歷史數(shù)據(jù)場景和自定義數(shù)據(jù)場景，其中，歷史數(shù)據(jù)場景編輯根據(jù)選定的時間范圍，定義并生成各項歷史數(shù)據(jù)場景，根據(jù)歷史實測資料情況，保存為各種來數(shù)條件下的數(shù)據(jù)場景；自定義數(shù)據(jù)場景編輯主要針對在真實的運行環(huán)境中不會出現(xiàn)或者重現(xiàn)頻率低的來數(shù)場景，包括暴雨場景和來水場景自定義；
4)進行數(shù)據(jù)模擬，
根據(jù)需要，提取歷史場景或者自定義場景，數(shù)據(jù)模擬的方法具體為:
水雨情、機組、閘門及泄洪設施、水務計算數(shù)據(jù)首先選擇提取特定的數(shù)據(jù)場景，根據(jù)各個數(shù)據(jù)中定義的點號及數(shù)據(jù)庫保存位置將自定義數(shù)據(jù)場景中數(shù)據(jù)根據(jù)當前時間加上數(shù)據(jù)序列的相對時間偏移進行寫庫，從而動態(tài)模擬實際水調自動化系統(tǒng)運行過程中采集和接收這些信息并將這些信息寫入數(shù)據(jù)庫相應的表中；
水情報文由于屬于文本文件，獲取報文后修改對應的報文數(shù)據(jù)及時間，根據(jù)當前時間進行相對時間偏移后完成報文的修訂，寫到指定文件目錄下，從而完成水情報文數(shù)據(jù)模擬。
[0008]前述的步驟I)中，機組信息包括有功、無功，機組狀態(tài)信息包括機組并網(wǎng)、發(fā)電、停機、備用狀態(tài)，電量信息包括機組電量及線路電量。
[0009]前述的步驟I)中，水雨情信息包括水位和雨量，雨量數(shù)據(jù)的特點為:雨量原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生的規(guī)律為達到一定量值產(chǎn)生一次計數(shù)，無降雨時產(chǎn)生每天定時發(fā)生若干次計數(shù)；水位數(shù)據(jù)的特點為:水位通常為定時加變幅的方式產(chǎn)生數(shù)據(jù)。
[0010]前述的步驟I)中，機組信息及電量信息數(shù)據(jù)的特點為:機組數(shù)據(jù)和電量數(shù)據(jù)在水調自動化系統(tǒng)中產(chǎn)生頻率高，是計算發(fā)電流量并進一步進行水量平衡計算的主要依據(jù)。
[0011]前述的步驟I)中，閘門及泄洪設施的開度及啟閉時間信息的數(shù)據(jù)特點為:在水調自動化系統(tǒng)中產(chǎn)生的頻率低，是計算棄水流量的計算依據(jù)。
[0012]前述的步驟I)中，水務計算結果包括水庫的入庫流量、出庫流量及發(fā)電流量的時段數(shù)據(jù)，是對水務計算結果的直接模擬。
[0013]前述的步驟I)中，水情報文的數(shù)據(jù)特點為:以文本的方式進行傳輸，報文的類型包括降雨報文、水庫報文、加報類型，數(shù)據(jù)產(chǎn)生的頻率在汛期和非汛期有差別。
[0014]前述的步驟2)中，測站類型包括水位站、雨量站、水位雨量站類型，遙測信道包括光纖有線、短信、海事衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星、GPRS、VHF信道類型。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點為:本發(fā)明引入了仿真數(shù)據(jù)來數(shù)場景的概念，能實現(xiàn)水調仿真數(shù)據(jù)更為真實地模擬，實現(xiàn)一些歷史場景的自由重現(xiàn)，以及一些非常見數(shù)據(jù)來數(shù)場景的自定義模擬；本發(fā)明可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況模擬產(chǎn)生水調系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)，一方面為培訓仿真系統(tǒng)建設服務，另一方面可以為系統(tǒng)廠內調試檢驗服務，從而進行充分地系統(tǒng)檢驗，以便大幅提高系統(tǒng)出廠質量和現(xiàn)場工程投運效率。
【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有的水庫調度自動化系統(tǒng)的外部聯(lián)系及數(shù)據(jù)流程；
圖2為本發(fā)明的仿真數(shù)據(jù)模擬過程流程圖。
【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0018]通常水調自動化系統(tǒng)運行過程中需要采集和接收多個外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算和處理形成自身的業(yè)務數(shù)據(jù)，然后向一些關聯(lián)系統(tǒng)報送業(yè)務信息。比較常見的水庫調度自動化系統(tǒng)的外部聯(lián)系及數(shù)據(jù)流程詳見圖1，水調系統(tǒng)安全II區(qū)通過遙測站(傳輸信道包括短信信道，北斗衛(wèi)星信道，光纖信道，海事衛(wèi)星信道，超短波信道等)獲取水雨情信息，通過機組監(jiān)控系統(tǒng)獲取機組信息，通過電能量計費系統(tǒng)獲取電量信息，水調系統(tǒng)安全II區(qū)將獲取的信息發(fā)送給上級水調系統(tǒng)并進行流域信息共享，水調系統(tǒng)安全II區(qū)通過水調系統(tǒng)安全III區(qū)與水文部門進行水情報文的交互。水調自動化系統(tǒng)原始信息通常由硬件裝置或外部系統(tǒng)采集并傳送，在培訓仿真環(huán)境下或者系統(tǒng)實驗室調試階段通常無法便捷地獲得這些水調系統(tǒng)運行需要的原始數(shù)據(jù)。
[0019]本發(fā)明通過分析這些類型數(shù)據(jù)的特點，模擬產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)，并直接存入到相應的庫表中。水調系統(tǒng)需要模擬產(chǎn)生的數(shù)據(jù)內容包括遙測站采集的水雨情信息，機組監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送的機組狀態(tài)、機組有功無功、機組電量、線路電量等機組信息及電量信息，閘門及泄洪設施的開度及啟閉時間、水情報文、水務計算結果等數(shù)據(jù)，通常一些規(guī)模較大、功能完備的水調自動化系統(tǒng)所采集的原始數(shù)據(jù)較多、數(shù)據(jù)流較為復雜，各種類別的原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)特性如下:
水雨情
水雨情數(shù)據(jù)通常是水調自動化系統(tǒng)采集的重要原始數(shù)據(jù)，包括水位和雨量，數(shù)據(jù)類型有自報數(shù)據(jù)和加報數(shù)據(jù)，常見的信息傳輸?shù)男诺烙卸绦?、北斗、海事、有線、VHF等等，每種類型的數(shù)據(jù)有不同的特征值。雨量原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生的規(guī)律為達到一定量值產(chǎn)生一次計數(shù)，無降雨時產(chǎn)生每天定時發(fā)生若干次計數(shù)，水位通常為定時加變幅的方式產(chǎn)生數(shù)據(jù)，通