本發(fā)明涉及配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于rtds的分布式配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長，用戶對(duì)配電網(wǎng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性的要求不斷提高，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)㈦娋W(wǎng)實(shí)時(shí)信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、地理信息進(jìn)行集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制和配電管理。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括配電網(wǎng)、配電網(wǎng)終端和配電自動(dòng)化主站。配電網(wǎng)是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的重要組成部分，而真實(shí)的配電網(wǎng)具有高壓危險(xiǎn)、不可視、不可觸等缺點(diǎn)，因此采用真實(shí)的配電網(wǎng)進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究，不但會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間還會(huì)大大增加成本，給研究造成了極大的困難。

因此，如何減少配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究成本，減少耗費(fèi)時(shí)間是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于rtds的分布式配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)減少配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究成本，減少耗費(fèi)時(shí)間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

一種基于rtds的分布式配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)，包括：暫態(tài)仿真子系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)，和與所述暫態(tài)仿真子系統(tǒng)和所述穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)均相連的配電自動(dòng)化主站；

所述暫態(tài)仿真子系統(tǒng)包括：模擬真實(shí)配電網(wǎng)的rtds仿真器，和與所述rtds仿真器相連的第一配電終端。

其中，所述穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)為智能配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)。

其中，所述穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)包括：

真實(shí)配電網(wǎng)；

一端與所述真實(shí)配電網(wǎng)相連，另一端與所述配電自動(dòng)化主站相連的第二配電終端。

其中，所述rtds仿真器包括：

配電網(wǎng)建模模塊，用于通過電力系統(tǒng)與控制系統(tǒng)模塊庫創(chuàng)建真實(shí)配電網(wǎng)模型。

其中，所述配電網(wǎng)建模模塊，用于通過修改原工程文件中的dft文件創(chuàng)建真實(shí)配電網(wǎng)模型，并通過修改原工程文件中的sib文件對(duì)，對(duì)rtds仿真運(yùn)行界面的待展示模塊進(jìn)行確定。

其中，所述配電網(wǎng)建模模塊，用于通過與真實(shí)配電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的線路框架信息、dft文件和sib文件，實(shí)現(xiàn)真實(shí)配電網(wǎng)模型和運(yùn)行界面的載入。

其中，所述rtds仿真器包括：

仿真運(yùn)行模塊，用于對(duì)真實(shí)配電網(wǎng)模型進(jìn)行仿真與運(yùn)行，并實(shí)時(shí)顯示所述真實(shí)配電網(wǎng)模型的參數(shù)信息。

其中，所述rtds仿真器包括：

調(diào)節(jié)模塊，用于對(duì)所述真實(shí)配電網(wǎng)模型中的開關(guān)狀態(tài)和負(fù)載值進(jìn)行調(diào)節(jié)。

其中，所述rtds仿真器包括：

故障模擬模塊，用于在所述真實(shí)配電網(wǎng)中的線路中創(chuàng)建模擬故障，所述模擬故障包括相間短路故障或者接地短路故障。

其中，所述暫態(tài)仿真子系統(tǒng)中的rtds仿真器與第一配電終端之間通過104通信規(guī)約進(jìn)行通信。

通過以上方案可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于rtds的分布式配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)，包括：暫態(tài)仿真子系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)，和與所述暫態(tài)仿真子系統(tǒng)和所述穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)均相連的配電自動(dòng)化主站；所述暫態(tài)仿真子系統(tǒng)包括：模擬真實(shí)配電網(wǎng)的rtds仿真器，和與所述rtds仿真器相連的第一配電終端；

可見，在本方案中，通過rtds仿真器創(chuàng)建暫態(tài)仿真子系統(tǒng)，通過智能配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)仿真子系或者由真實(shí)配電網(wǎng)與第二配電終端創(chuàng)建穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)，通過這兩個(gè)子系統(tǒng)與配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的分布配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)，既支持穩(wěn)態(tài)仿真也支持暫態(tài)仿真，能夠在很大程度上滿足分布式配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究需求，從而配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究成本，減少耗費(fèi)時(shí)間。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種基于rtds的分布式配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的另一種基于rtds的分布式配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例公開的通信模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種基于rtds的分布式配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)減少配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究成本，減少耗費(fèi)時(shí)間。

參見圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于rtds的分布式配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)，包括：

暫態(tài)仿真子系統(tǒng)100，穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)200，和與所述暫態(tài)仿真子系統(tǒng)100和所述穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)200均相連的配電自動(dòng)化主站300；

所述暫態(tài)仿真子系統(tǒng)100包括：模擬真實(shí)配電網(wǎng)的rtds仿真器101，和與所述rtds仿真器相連的第一配電終端102；

具體的，本實(shí)施例中與rtds仿真器101相連的第一配電終端可以為真實(shí)配電終端，也可以是通過工控機(jī)模擬的模擬配電終端，在此并不具體限定。

需要說明的是，本實(shí)施例中的穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)可以為智能配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)，也可以為：通過真實(shí)配電網(wǎng)201和第二配電終端202構(gòu)成的穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)；具體的，參見圖3，所述穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)包括：

真實(shí)配電網(wǎng)201；

一端與所述真實(shí)配電網(wǎng)201相連，另一端與所述配電自動(dòng)化主站300相連的第二配電終端202。

需要說明的是，與真實(shí)配電網(wǎng)201相連的第二配電終端202為真實(shí)配電終端。本實(shí)施例中的rtds仿真器為實(shí)時(shí)數(shù)字仿真儀(realtimedigitalsimulator)。它由加拿大曼尼托巴rtds公司開發(fā)制造，是一種專門設(shè)計(jì)用于研究電力系統(tǒng)中電磁暫態(tài)現(xiàn)象的裝置。rtds仿真器由硬件和軟件組合而成。rtds的硬件主要由pb5\gpc、rpc、3pc等運(yùn)算板卡和其他輸入輸出板卡構(gòu)成；rtds軟件仿真裝置rscad包括一個(gè)廣泛的電力系統(tǒng)與控制系統(tǒng)元件模塊庫。用戶能夠在用戶友好的環(huán)境中通過連續(xù)現(xiàn)有的元件模塊組建起電力系統(tǒng)回路和相關(guān)的控制回路。

并且rtds仿真裝置是一個(gè)理想的工具。它能對(duì)保護(hù)和控制方案進(jìn)行徹底的設(shè)計(jì)、研究和試驗(yàn)。當(dāng)進(jìn)行閉環(huán)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)用大量的數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出接口，使實(shí)際的保護(hù)和控制裝置能與rtds的仿真裝置相連以便與模擬配電網(wǎng)系統(tǒng)相互作用。rtds仿真系統(tǒng)是全面分析電力系統(tǒng)各種問題的理想工具。它可以用于電力系統(tǒng)分析研究、測試保護(hù)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的測試及教育培訓(xùn)。

需要說明的是，配電網(wǎng)作為未來分布式電源、儲(chǔ)能裝置的接入平臺(tái)，將是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要組成部分。為適應(yīng)配電網(wǎng)的快速仿真，數(shù)字仿真系統(tǒng)除了具備基本的功能外，還需要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、電壓與無功控制、故障定位、故障隔離、故障恢復(fù)以及電力系統(tǒng)更新運(yùn)行后的保護(hù)等功能。而本實(shí)施例中的rtds仿真器是實(shí)時(shí)的、數(shù)字的仿真系統(tǒng)，它能夠很好地滿足上智能配電網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的仿真需求。作為數(shù)字仿真系統(tǒng)，rtds能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：

(1)在rtds上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)架模擬，能夠模擬真實(shí)的配電網(wǎng)絡(luò)，包括各種架空線路和電纜線路接線方式；

(2)能夠模擬真實(shí)配電網(wǎng)進(jìn)行仿真運(yùn)行；

(3)在rtds上能實(shí)現(xiàn)開關(guān)的模擬，模擬開關(guān)的分合、故障、跳閘；

(4)能夠模擬配網(wǎng)的各種故障，包括相間短路、金屬接地、高阻接地、多點(diǎn)復(fù)故障；

(5)rtds提供了相應(yīng)電腦軟件界面，更具備安全性和用戶友好性；

(6)仿真系統(tǒng)能夠滿足配網(wǎng)自動(dòng)化整體測試要求。

基于上述實(shí)施例，本實(shí)施例中，所述rtds仿真器包括：

配電網(wǎng)建模模塊，用于通過電力系統(tǒng)與控制系統(tǒng)模塊庫創(chuàng)建真實(shí)配電網(wǎng)模型。

具體的，在本實(shí)施例中通過rtds仿真器對(duì)配電網(wǎng)建模時(shí)，通過分析真實(shí)的配電網(wǎng)絡(luò)，利用rscad建模界面中的電力系統(tǒng)與控制系統(tǒng)模塊庫來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的建模，能夠完全模擬真實(shí)配電網(wǎng)絡(luò)的整體架構(gòu)和變壓器、負(fù)載、開關(guān)、線路等器件的參數(shù)和狀態(tài)；能夠?qū)?gòu)建的配電網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確的潮流計(jì)算；操作者還能根據(jù)需求在模型中處理相關(guān)電量信息以及給相關(guān)器件選擇控制器件，并且利用rtds仿真器模擬的配電網(wǎng)，能與系統(tǒng)共享配電網(wǎng)圖模信息、靈活進(jìn)行模型維護(hù)，實(shí)現(xiàn)方便進(jìn)行線路改造、分布電源接入等分析研究。

其中，所述配電網(wǎng)建模模塊，用于通過修改原工程文件中的dft文件創(chuàng)建真實(shí)配電網(wǎng)模型，并通過修改原工程文件中的sib文件，對(duì)rtds仿真運(yùn)行界面的待展示模塊進(jìn)行確定。

具體的，rtds仿真器中一般在rscad建模軟件中畫圖構(gòu)建配電網(wǎng)模型，若采用這種方式構(gòu)建復(fù)雜配電網(wǎng)模型，則會(huì)花費(fèi)較長的時(shí)間，但是rtds中的dft與sib文件包含了配電網(wǎng)建模界面和運(yùn)行界面各項(xiàng)參數(shù)值；因此在本實(shí)施例中，構(gòu)建復(fù)雜模型時(shí)，可以直接通過修改rtds工程中的dft文件來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的建模，通過修改sib文件來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行界面中電量值的顯示以及大小狀態(tài)的控制；在本實(shí)施例中，rtds仿真運(yùn)行界面上需要展示的模塊包括顯示模塊、操作模塊、畫圖模塊等。

其中，所述配電網(wǎng)建模模塊，用于通過與真實(shí)配電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的線路框架信息、dft文件和sib文件，實(shí)現(xiàn)真實(shí)配電網(wǎng)模型和運(yùn)行界面的載入。

在本實(shí)施例中，利用rtds仿真器創(chuàng)建模型時(shí)，可將真實(shí)的配電網(wǎng)的各項(xiàng)器件的參數(shù)值導(dǎo)出，并根據(jù)真實(shí)配電網(wǎng)的線路框架和dft、sib文件的格式規(guī)范利用軟件生成相應(yīng)的dft和sib文檔，放入rtds中的工程文件下進(jìn)行編譯與運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)真實(shí)配電網(wǎng)模型和運(yùn)行界面的載入，在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究中，將真實(shí)配電網(wǎng)模型載入rtds模擬一個(gè)真實(shí)的仿真環(huán)境，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

基于上述實(shí)施例，本實(shí)施例中，所述rtds仿真器包括：

仿真運(yùn)行模塊，用于對(duì)真實(shí)配電網(wǎng)模型進(jìn)行仿真與運(yùn)行，并實(shí)時(shí)顯示所述真實(shí)配電網(wǎng)模型的參數(shù)信息；

調(diào)節(jié)模塊，用于對(duì)所述真實(shí)配電網(wǎng)模型中的開關(guān)狀態(tài)和負(fù)載值進(jìn)行調(diào)節(jié)。

具體的，在本實(shí)施例中，rscad中每個(gè)建模界面都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行界面，用于實(shí)現(xiàn)模型的仿真與運(yùn)行。因此，在本方案中通過仿真運(yùn)行模塊根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)模型在運(yùn)行界面畫出網(wǎng)絡(luò)的簡圖，并顯示配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的電壓、電流和功率等參數(shù)的實(shí)時(shí)值；同時(shí)，通過調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中的開關(guān)狀態(tài)和負(fù)載大小，利用配置好的運(yùn)行界面，配電網(wǎng)模型中的參數(shù)值的展示變得更加直觀化和多元化，且用戶對(duì)配電網(wǎng)模型中器件狀態(tài)的控制和大小調(diào)節(jié)也變得更加方便。

基于上述實(shí)施例，本實(shí)施例中，所述rtds仿真器包括：

故障模擬模塊，用于在所述真實(shí)配電網(wǎng)中的線路中創(chuàng)建模擬故障，所述模擬故障包括相間短路故障或者接地短路故障。

具體的，在真實(shí)的配電網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)各種故障，例如相間短路、接地短路以及中性點(diǎn)不接地短路等故障，這些故障會(huì)影響配電網(wǎng)的運(yùn)行和線路中參數(shù)值的大小。因此，需要在配電網(wǎng)模型上模擬各種真實(shí)故障。在本實(shí)施例中，可利用rtds仿真器模擬配電網(wǎng)各種故障的暫態(tài)特性，即通過rscad建模界面中的故障模擬模塊，在配電網(wǎng)模型中的任一段線路上設(shè)置模擬故障。

基于上述實(shí)施例，本實(shí)施例中，所述暫態(tài)仿真子系統(tǒng)中的rtds仿真器與第一配電終端之間通過104通信規(guī)約進(jìn)行通信。

具體的，在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，模擬配電的網(wǎng)數(shù)字仿真系統(tǒng)，一般通過機(jī)柜的外部節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)其他部分的通信，通信接線較為復(fù)雜。因此在本實(shí)施例中，利用rtds仿真器的gtnetx2板卡與軟件部分的104模塊，使模擬配電網(wǎng)與第一配電終端通過網(wǎng)線和標(biāo)準(zhǔn)的104通信規(guī)約進(jìn)行通信。

參見圖4，為本實(shí)施例提供的通信模塊示意圖，該模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的104規(guī)約通信，可以傳輸配電網(wǎng)開關(guān)處的遙信、遙測、遙調(diào)和遙控這四種量，且每種量都有固定的起始地址和范圍大小。本系統(tǒng)采用的通信方式能夠使模擬配電網(wǎng)與配電終端之間的通信變得更加方便有效，從而構(gòu)建完整的配網(wǎng)自動(dòng)化暫態(tài)仿真子系統(tǒng)。在實(shí)際中，為了配合配電自動(dòng)化功能測試，需要大量的終端設(shè)備接入，因此需要對(duì)配電網(wǎng)終端進(jìn)行邏輯模擬。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于rtds的分布式配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)，包括：暫態(tài)仿真子系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)，和與所述暫態(tài)仿真子系統(tǒng)和所述穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)均相連的配電自動(dòng)化主站；所述暫態(tài)仿真子系統(tǒng)包括：模擬真實(shí)配電網(wǎng)的rtds仿真器，和與所述rtds仿真器相連的第一配電終端；

可見，在本方案中，通過rtds仿真器創(chuàng)建暫態(tài)仿真子系統(tǒng)，通過智能配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)仿真子系或者由真實(shí)配電網(wǎng)與第二配電終端創(chuàng)建穩(wěn)態(tài)仿真子系統(tǒng)，通過這兩個(gè)子系統(tǒng)與配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的分布配網(wǎng)自動(dòng)化混合仿真系統(tǒng)，既支持穩(wěn)態(tài)仿真也支持暫態(tài)仿真，能夠在很大程度上滿足分布式配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究需求，從而配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究成本，減少耗費(fèi)時(shí)間。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。