一種基于實時數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗證平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力系統(tǒng)領域，具體涉及一種基于實時數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗證平臺。
【背景技術】
[0002]在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)是一個全面實現(xiàn)電力系統(tǒng)廣域監(jiān)測、動態(tài)分析、保護和控制功能的整體解決框架，它將來自電力系統(tǒng)中多種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(如基于GPS的相量測量單元PMU、SCADA和故障錄波器)傳送的運行信息整合處理，進行在線和離線的安全穩(wěn)定分析與決策計算，為調度員提供控制決策支持，提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。
[0003]實時數(shù)字仿真器(RTDS)是由加拿大曼尼托巴公司為實現(xiàn)實時電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真而專門開發(fā)制造的一種并行計算機系統(tǒng)。RTDS的高度并行計算能力、可擴展性以及較高的仿真精度使得其得到越來越多的認可。目前，利用RTDS進行電力系統(tǒng)研究技術日漸成熟，利用其進行交直流并聯(lián)電網(wǎng)的運行分析、潮流分布計算、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)定預警與輔助決策系統(tǒng)開發(fā)和測試所需求的數(shù)據(jù)信息在傳統(tǒng)模式下是從實際電力系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)EMS、廣域監(jiān)測系統(tǒng)WAMS等中采樣整合而成，這種數(shù)據(jù)獲取方式可得到實際電網(wǎng)的實時運行信息，卻無法滿足在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)開展電網(wǎng)安全穩(wěn)定實時預警、在線輔助決策及協(xié)調防御技術深化研究的需要。一方面，為保證實際電網(wǎng)安全運行，不允許人為設置電網(wǎng)故障或擾動以驗證在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)功能的正確性、實用性；另一方面，在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)給出的控制措施作用于實際電網(wǎng)后電網(wǎng)運行特性通過離線仿真手段無法獲得。此外，隨著電力電子技術的發(fā)展，幾乎所有的電力系統(tǒng)新型控制設備都是基于電力電子器件，具有靈活快速的特征，這些設備的響應時間常數(shù)可以小到幾十毫秒，而受通信延時及數(shù)據(jù)處理延時影響，當前通過EMS和WAMS系統(tǒng)整合成電網(wǎng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的周期為秒級，因此新型電子器件的短時間的動態(tài)特性數(shù)據(jù)是無法采集的。
【實用新型內容】
[0005]針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供一種基于實時數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗證平臺，實現(xiàn)了 RTDS與在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)的實時閉環(huán)連接，將RTDS中電網(wǎng)運行狀態(tài)信息轉換成在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)的標準E格式數(shù)據(jù)，同時將在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)計算得到的決策信息反饋給RTDS進行電網(wǎng)模型參數(shù)的實時在線修改，為在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)提供了研發(fā)環(huán)境、測試與驗證環(huán)境。
[0006]本實用新型提供的一種基于實時數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗證平臺，包括實時數(shù)字仿真器RTDS、信息控制主站和決策系統(tǒng)；其改進之處在于，所述信息控制主站通過以太網(wǎng)分別與所述實時數(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或處理器。
[0009]其中，所述實時數(shù)字仿真器RTDS包括IRC、GTNET和至少一個的GPC ;至少一個的GPC實現(xiàn)并行通信；
[0010]所述至少一個的GPC相互通信后，將指定信號傳給所述IRC，所述IRC將信號處理后傳給所述GT-NET ;所述GT-NET將信號傳給所述信息控制主站。
[0011]其中，所述在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、并行計算子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)、人機交互子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、尚線分析子系統(tǒng)和保護恢復子系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、并行計算子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)、人機交互子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、離線分析子系統(tǒng)和所述保護恢復子系統(tǒng)均與路由器相連。
[0012]其中，所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、所述并行計算子系統(tǒng)、所述數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)、所述人機交互子系統(tǒng)、所述信息發(fā)布子系統(tǒng)、所述離線分析子系統(tǒng)和所述保護恢復子系統(tǒng)均采用高端集成的服務器。
[0013]與現(xiàn)有技術比，本實用新型的有益效果為:
[0014]本實用新型用于在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)的開發(fā)和調試，可以實時的對電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行分析和計算，同時可以快速將在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)給出的決策信號反饋給實時數(shù)字仿真器RTDS進行效果評估。本實用新型這樣的信息交互，不但可直觀、方便的驗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)定預警與輔助決策系統(tǒng)的研發(fā)與測試驗證模式。
[0015]本實用新型解決了在開展電網(wǎng)安全穩(wěn)定實時預警、在線輔助決策及協(xié)調防御技術深化研究中電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)獲得困難，控制策略無法有效驗證的問題，在增加系統(tǒng)移植性和靈活性的基礎上大大減少了開發(fā)成本。
[0016]本實用新型在閉環(huán)系統(tǒng)中加入了信息控制主站，其作用是處理實時數(shù)字仿真器RTDS和在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互和格式轉換等。信息控制主站中調用特定函數(shù)可以實時處理數(shù)據(jù)請求和格式轉換，真正意義上達到了實時閉環(huán)這一要求。并且本實用新型的閉環(huán)系統(tǒng)中信息控制主站可以根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)模進行分批記錄再合并發(fā)送，在數(shù)據(jù)交互量較大時仍然能達到要求。
[0017]本實用新型獨立設置的信息控制主站，其放置位置靈活，并且可以連接多臺在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)和實時數(shù)字仿真器。
[0018]本實用新型決策系統(tǒng)的保護恢復子系統(tǒng)保證了決策系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時，其可恢復到故障前的正常運行狀態(tài)，提高了決策系統(tǒng)的運行速率，并使操作過程更加簡便。
[0019]本實用新型設計合理，具有很強的實用性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型提供的基于實時數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗證平臺的結構圖。
[0021]圖2為本實用新型提供的信息控制主站通信時其內部流程圖。
[0022]圖3為本實用新型提供的在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)與信息控制主站通信流程圖。
[0023]圖4為本實用新型提供的DNP3.0規(guī)約的格式圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0025]本實施例提供的一種基于實時數(shù)字仿真器的電力系統(tǒng)閉環(huán)驗證平臺如圖1所示，包括實時數(shù)字仿真器RTDS、信息控制主站和在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)；所述信息控制主站通過以太網(wǎng)分別與所述實時數(shù)字仿真器RTDS和所述在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)連接。所述實時數(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)定預警與輔助決策系統(tǒng)之間通過以太網(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所述在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)和所述實時數(shù)字仿真器RTDS分配網(wǎng)絡地址，然后所述信息控制主站將從所述實時數(shù)字仿真器RTDS獲得的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)信息格式化的轉換后，傳給在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)。在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(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)過一次逆轉換，實現(xiàn)了所述在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)和所述實時數(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于網(wǎng)絡地址的分配與通信連接目的在于明確數(shù)據(jù)通信時的信息源地址與目的地址，實時數(shù)字仿真器RTDS和在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)基于TCP/IP協(xié)議建立SOCKET通信連接。當信息控制主站向實時數(shù)字仿真器RTDS請求狀態(tài)數(shù)據(jù)時，實時數(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；當信息控制主站向實時數(shù)字仿真器RTDS發(fā)送決策信息數(shù)據(jù)時，信息控制主站IP地址作為源地址，實時數(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時數(shù)字仿真器RTDS和在線安全穩(wěn)定預警與輔助決策系統(tǒng)通訊時數(shù)據(jù)類型包括模擬狀態(tài)量和開關信號控制量，DNP3.0協(xié)議封裝完成的工作主要是根據(jù)實際數(shù)據(jù)交互過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)議進行數(shù)據(jù)打包后在網(wǎng)絡中進行傳輸，DNP3.0協(xié)議解析完成的主要工作是網(wǎng)絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息到達指定目的站后將數(shù)據(jù)包中DNP3.0數(shù)據(jù)的需求數(shù)據(jù)信息提取出來。
[0029]所述實時數(shù)字仿真器RTDS包括并聯(lián)的IRC卡、GTNET卡