一種基于實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗(yàn)證平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗(yàn)證平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)是一個(gè)全面實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)廣域監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)分析、保護(hù)和控制功能的整體解決框架，它將來(lái)自電力系統(tǒng)中多種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(如基于GPS的相量測(cè)量單元PMU、SCADA和故障錄波器)傳送的運(yùn)行信息整合處理，進(jìn)行在線和離線的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，為調(diào)度員提供控制決策支持，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
[0003]實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(RTDS)是由加拿大曼尼托巴公司為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真而專門開發(fā)制造的一種并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。RTDS的高度并行計(jì)算能力、可擴(kuò)展性以及較高的仿真精度使得其得到越來(lái)越多的認(rèn)可。目前，利用RTDS進(jìn)行電力系統(tǒng)研究技術(shù)日漸成熟，利用其進(jìn)行交直流并聯(lián)電網(wǎng)的運(yùn)行分析、潮流分布計(jì)算、電網(wǎng)在線穩(wěn)定分析和決策等諸多方面的研究。
[0004]在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)開發(fā)和測(cè)試所需求的數(shù)據(jù)信息在傳統(tǒng)模式下是從實(shí)際電力系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)EMS、廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)WAMS等中采樣整合而成，這種數(shù)據(jù)獲取方式可得到實(shí)際電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，卻無(wú)法滿足在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)開展電網(wǎng)安全穩(wěn)定實(shí)時(shí)預(yù)警、在線輔助決策及協(xié)調(diào)防御技術(shù)深化研究的需要。一方面，為保證實(shí)際電網(wǎng)安全運(yùn)行，不允許人為設(shè)置電網(wǎng)故障或擾動(dòng)以驗(yàn)證在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)功能的正確性、實(shí)用性；另一方面，在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)給出的控制措施作用于實(shí)際電網(wǎng)后電網(wǎng)運(yùn)行特性通過(guò)離線仿真手段無(wú)法獲得。此外，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，幾乎所有的電力系統(tǒng)新型控制設(shè)備都是基于電力電子器件，具有靈活快速的特征，這些設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)可以小到幾十毫秒，而受通信延時(shí)及數(shù)據(jù)處理延時(shí)影響，當(dāng)前通過(guò)EMS和WAMS系統(tǒng)整合成電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的周期為秒級(jí)，因此新型電子器件的短時(shí)間的動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)是無(wú)法采集的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種基于實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗(yàn)證平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了 RTDS與在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的實(shí)時(shí)閉環(huán)連接，將RTDS中電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)E格式數(shù)據(jù)，同時(shí)將在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)計(jì)算得到的決策信息反饋給RTDS進(jìn)行電網(wǎng)模型參數(shù)的實(shí)時(shí)在線修改，為在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)提供了研發(fā)環(huán)境、測(cè)試與驗(yàn)證環(huán)境。
[0006]本實(shí)用新型提供的一種基于實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗(yàn)證平臺(tái)，包括實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS、信息控制主站和決策系統(tǒng)；其改進(jìn)之處在于，所述信息控制主站通過(guò)以太網(wǎng)分別與所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS和所述決策系統(tǒng)連接。
[0007]其中，所述決策系統(tǒng)為在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)。
[0008]其中，所述信息控制主站包括單片機(jī)或處理器。
[0009]其中，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS包括IRC、GTNET和至少一個(gè)的GPC ;至少一個(gè)的GPC實(shí)現(xiàn)并行通信；
[0010]所述至少一個(gè)的GPC相互通信后，將指定信號(hào)傳給所述IRC，所述IRC將信號(hào)處理后傳給所述GT-NET ;所述GT-NET將信號(hào)傳給所述信息控制主站。
[0011]其中，所述在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、并行計(jì)算子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、尚線分析子系統(tǒng)和保護(hù)恢復(fù)子系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、并行計(jì)算子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、離線分析子系統(tǒng)和所述保護(hù)恢復(fù)子系統(tǒng)均與路由器相連。
[0012]其中，所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、所述并行計(jì)算子系統(tǒng)、所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)、所述人機(jī)交互子系統(tǒng)、所述信息發(fā)布子系統(tǒng)、所述離線分析子系統(tǒng)和所述保護(hù)恢復(fù)子系統(tǒng)均采用高端集成的服務(wù)器。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0014]本實(shí)用新型用于在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試，可以實(shí)時(shí)的對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，同時(shí)可以快速將在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)給出的決策信號(hào)反饋給實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS進(jìn)行效果評(píng)估。本實(shí)用新型這樣的信息交互，不但可直觀、方便的驗(yàn)證控制策略的有效性，而且極大程度的優(yōu)化了在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的研發(fā)與測(cè)試驗(yàn)證模式。
[0015]本實(shí)用新型解決了在開展電網(wǎng)安全穩(wěn)定實(shí)時(shí)預(yù)警、在線輔助決策及協(xié)調(diào)防御技術(shù)深化研究中電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲得困難，控制策略無(wú)法有效驗(yàn)證的問(wèn)題，在增加系統(tǒng)移植性和靈活性的基礎(chǔ)上大大減少了開發(fā)成本。
[0016]本實(shí)用新型在閉環(huán)系統(tǒng)中加入了信息控制主站，其作用是處理實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS和在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互和格式轉(zhuǎn)換等。信息控制主站中調(diào)用特定函數(shù)可以實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)請(qǐng)求和格式轉(zhuǎn)換，真正意義上達(dá)到了實(shí)時(shí)閉環(huán)這一要求。并且本實(shí)用新型的閉環(huán)系統(tǒng)中信息控制主站可以根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)模進(jìn)行分批記錄再合并發(fā)送，在數(shù)據(jù)交互量較大時(shí)仍然能達(dá)到要求。
[0017]本實(shí)用新型獨(dú)立設(shè)置的信息控制主站，其放置位置靈活，并且可以連接多臺(tái)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)和實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器。
[0018]本實(shí)用新型決策系統(tǒng)的保護(hù)恢復(fù)子系統(tǒng)保證了決策系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)，其可恢復(fù)到故障前的正常運(yùn)行狀態(tài)，提高了決策系統(tǒng)的運(yùn)行速率，并使操作過(guò)程更加簡(jiǎn)便。
[0019]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型提供的基于實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗(yàn)證平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型提供的信息控制主站通信時(shí)其內(nèi)部流程圖。
[0022]圖3為本實(shí)用新型提供的在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)與信息控制主站通信流程圖。
[0023]圖4為本實(shí)用新型提供的DNP3.0規(guī)約的格式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]本實(shí)施例提供的一種基于實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗(yàn)證平臺(tái)如圖1所示，包括實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS、信息控制主站和在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)；所述信息控制主站通過(guò)以太網(wǎng)分別與所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS和所述在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)連接。所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS與所述信息控制主站之間、所述信息控制主站和所述在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)之間通過(guò)以太網(wǎng)并采用通信規(guī)約DNP3.0完成基于TCP/IP協(xié)議的WAN/LAN的數(shù)據(jù)通信。
[0026]所述信息控制主站對(duì)所述在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)和所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS分配網(wǎng)絡(luò)地址，然后所述信息控制主站將從所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息格式化的轉(zhuǎn)換后，傳給在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)。在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)再將分析后得到的決策文件傳給所述信息控制主站，再經(jīng)過(guò)一次逆轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了所述在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)和所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS通信，并形成了閉環(huán)系統(tǒng)。
[0027]其中信息控制主站對(duì)于網(wǎng)絡(luò)地址的分配與通信連接目的在于明確數(shù)據(jù)通信時(shí)的信息源地址與目的地址，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS和在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)基于TCP/IP協(xié)議建立SOCKET通信連接。當(dāng)信息控制主站向?qū)崟r(shí)數(shù)字仿真器RTDS請(qǐng)求狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS的通信板卡GTNET卡IP地址作為源地址，信息控制主站IP地址作為目的地址；當(dāng)信息控制主站向?qū)崟r(shí)數(shù)字仿真器RTDS發(fā)送決策信息數(shù)據(jù)時(shí)，信息控制主站IP地址作為源地址，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS的通信板卡GTNET卡IP地址作為目的地址。
[0028]如圖4所示，為DNP3.0規(guī)約的格式圖。DNP3.0格式數(shù)據(jù)信息的封裝與解析在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS和在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)通訊時(shí)數(shù)據(jù)類型包括模擬狀態(tài)量和開關(guān)信號(hào)控制量，DNP3.0協(xié)議封裝完成的工作主要是根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)交互過(guò)程中源站的需求將數(shù)據(jù)組裝成DNP3.0規(guī)約格式并以TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)打包后在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，DNP3.0協(xié)議解析完成的主要工作是網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息到達(dá)指定目的站后將數(shù)據(jù)包中DNP3.0數(shù)據(jù)的需求數(shù)據(jù)信息提取出來(lái)。
[0029]所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器RTDS包括并聯(lián)的IRC卡、GTNET卡