CN108153967A - 电网在线仿真的实现*** - Google Patents

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CN108153967A CN201711401817.XA CN201711401817A CN108153967A CN 108153967 A CN108153967 A CN 108153967A CN 201711401817 A CN201711401817 A CN 201711401817A CN 108153967 A CN108153967 A CN 108153967A
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张孝山
林峰平
周正龙
刘正方
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Abstract

本发明公开了一种电网在线仿真的实现***，包括：自定义仿真子***、若干个区域仿真子***以及中间件，相较于现有技术而言，本发明实施例中上述自定义仿真子***包括若干个可拆分的仿真单元，上述自定义仿真子***可根据各个区域电网的仿真需求，从上述若干个可拆分的仿真单元中选择与仿真需求相关联的目标仿真单元，然后利用已选择的目标仿真单元搭建相应的仿真模型，并利用搭建好的仿真模型来实现对接收到的上述各个区域电网的运行数据进行在线仿真，因此可以更好的满足工程在线调试的需求。

Description

电网在线仿真的实现***
技术领域
本发明涉及电力***仿真领域，尤其涉及一种电网在线仿真的实现***。
背景技术
电力***仿真是通过建立适当的数学模型来模拟实际***的一种研究方法。为保证电力***安全、优质、经济的运行，在规划、分析和研究电力***时，必须确切完整地考察实际电力***的特性。由于电力***仿真软件通常都不受原有***规模和结构复杂性的限制，现已成为分析、研究电力***必不可少的工具。
当前主流的电力***仿真软件，多以静态的离线仿真为主，主要实现电网的机电暂态和稳定性分析。由于这些仿真软件所采用的仿真模型固定，不支持仿真模块的自定义搭配应用，不支持电气参数的在线运算，因此难以满足工程在线工程调试的应用需要。
发明内容
本发明实施例提供了一种电网在线仿真的实现***，可以解决现有技术中仿真软件不支持仿真模块的自定义搭配应用，难以满足工程在线调试的需求的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种电网在线仿真的实现***，该***包括：自定义仿真子***、若干个区域仿真子***以及中间件；
所述自定义仿真子***与所述若干个区域仿真子***均与所述中间件通信连接；
所述若干个区域仿真子***用于采集各个区域电网的运行数据，并将采集到的运行数据发送至所述中间件，由所述中间件转发至所述自定义仿真子***；
所述自定义仿真子***包括若干个可拆分的仿真单元，所述自定义仿真子***用于根据所述各个区域电网的仿真需求，从所述若干个可拆分的仿真单元中选择与所述仿真需求相关联的目标仿真单元，利用已选择的目标仿真单元搭建相应的仿真模型，并利用所述仿真模型对接收到的所述各个区域电网的运行数据进行在线仿真。
可选的，所述区域仿真子***中包括数据采集器、同步向量单元及分布式运算子节点；
所述数据采集器与同步向量单元均与所述分布式运算子节点连接，所述分布式运算子节点与所述中间件连接；
所述数据采集器用于采集所述区域仿真子***对应的区域电网的运行数据，所述同步向量单元用于采集所述区域电网的时钟信号，所述分布式运算子节点用于将所述数据采集器采集到的所述运行数据，以及所述同步向量单元采集到的所述时钟信号发送至所述中间件，由所述中间件将所述运行数据与所述时钟信号发送至所述自定义仿真子***；
所述同步向量单元还用于在接收到所述分布式运算子节点转发的时钟同步信号之后，调整所述区域电网的时钟信号，使得所述区域电网的时钟信号与预置的基准时钟信号同步。
可选的，所述同步向量单元还用于采集所述区域电网的相量信息，所述分布式运算子节点还用于将所述相量信息发送至所述中间件，由所述中间件将所述相量信息发送至所述自定义仿真子***；
所述同步向量单元还用于在接收到所述分布式运算子节点转发的同步相量信息之后，根据所述同步相量信息调整所述区域电网的相量信息，使得所述区域电网的相量信息与其它剩余的区域电网所对应的相位信息保持同步。
可选的，所述仿真单元包括潮流计算单元与潮流优化单元；
所述潮流计算单元用于计算所述各个区域电网稳态运行时的状态参数，所述潮流优化单元用于调整所述状态参数，使所述状态参数满足预设的约束条件。
可选的，所述中间件还用于当接收到任意区域仿真子***发送的运行数据之后，将接收到的所述运行数据分发至剩余的各个区域仿真子***。
可选的，所述仿真单元还包括永久故障仿真单元、发电机仿真单元、变压器仿真单元、电动机仿真单元、感性负载仿真单元、容性负载仿真单元及开关/刀闸仿真单元。
本发明实施例所提供的一种电网在线仿真的实现***，包括：自定义仿真子***、若干个区域仿真子***以及中间件，相较于现有技术而言，本发明实施例中的自定义仿真子***包括若干个可拆分的仿真单元，该自定义仿真子***可根据各个区域电网的仿真需求，从上述若干个可拆分的仿真单元中选择与仿真需求相关联的目标仿真单元，然后利用已选择的目标仿真单元搭建相应的仿真模型，并利用搭建好的仿真模型来实现对接收到的上述各个区域电网的运行数据进行在线仿真运算，因此可以更好的满足工程在线调试的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例中电网在线仿真的实现***的结构示意图；
图2为本发明第二实施例中电网在线仿真的实现***的结构示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明第一实施例中电网在线仿真的实现***的结构示意图，本发明实施例中，上述电网在线仿真的实现***包括自定义仿真子***10、若干个区域仿真子***20以及中间件30；
自定义仿真子***10与若干个区域仿真子***20均与中间件30通信连接；
上述若干个区域仿真子***20用于采集各个区域电网的运行数据，并将采集到的运行数据发送至中间件30，由中间件30转发至自定义仿真子***10；
自定义仿真子***10包括若干个可拆分的仿真单元，自定义仿真子***10用于根据上述各个区域电网的仿真需求，从若干个可拆分的仿真单元20中选择与上述仿真需求相关联的目标仿真单元，利用已选择的目标仿真单元搭建相应的仿真模型，并利用该仿真模型对接收到的上述各个区域电网的运行数据进行在线仿真。
具体的，自定义仿真子***10中包括若干个电网在线仿真过程中可能会用到的仿真单元，例如发电机仿真单元、变压器仿真单元、电动机仿真单元等。其中，各个仿真单元均相对于自定义仿真子***10独立，即各个仿真单元均可从自定义仿真子***10中拆分出来，或者添加至自定义仿真子***10中。
本发明实施例中，在需要对各个区域电网进行在线仿真时，先获取各个区域电网的仿真需求，然后根据获取到的仿真需求确定与该仿真需求相关联的目标仿真单元，例如，当上述各个区域电网的仿真需求中包含发电机仿真需求时，则可以确定自定义仿真子***10需要的目标仿真单元中应该包含发电机仿真单元。
进一步地，在确定与上述各个区域电网的仿真需求相关联的目标仿真单元之和，即可从上述自定义仿真子***10中的若干个仿真单元中挑选出上述已确定的目标仿真单元，然后利用已选择的目标仿真单元搭建相应的仿真模型，该搭建过程类似于搭建“积木”的过程；最后利用搭建好的仿真模型对接收到的上述各个区域电网的运行数据进行在线仿真。
本发明实施例所提供的一种电网在线仿真的实现***，包括：自定义仿真子***10、若干个区域仿真子***20以及中间件30，相较于现有技术而言，本发明实施例中的自定义仿真子***10包括若干个可拆分的仿真单元，自定义仿真子***10可根据各个区域电网的仿真需求，从上述若干个可拆分的仿真单元中选择与仿真需求相关联的目标仿真单元，然后利用已选择的目标仿真单元搭建相应的仿真模型，并利用搭建好的仿真模型来实现对接收到的上述各个区域电网的运行数据进行在线仿真，因此可以更好的满足工程在线调试的需求。
进一步地，基于本发明第一实施例，参照本发明第二实施例，图2为本发明第二实施例中电网在线仿真的实现***的结构示意图，本发明实施例中，上述区域仿真子***中包括数据采集器21、同步向量单元22及分布式运算子节点23；
数据采集器21与同步向量单元22均与分布式运算子节点23连接，分布式运算子节点23与中间件30连接；
数据采集器21用于采集上述区域仿真子***对应的区域电网的运行数据，同步向量单元22用于采集上述区域电网的时钟信号，分布式运算子节点23用于将数据采集器21采集到的运行数据，以及同步向量单元22采集到的时钟信号发送至中间件30，由中间件30将上述运行数据与时钟信号发送至自定义仿真子***10；
同步向量单元22还用于在接收到分布式运算子节点23转发的时钟同步信号之后，调整上述区域电网的时钟信号，使得该区域电网的时钟信号与预置的基准时钟信号同步。
可以理解的是，为了完成对上述各个区域电网的在线仿真分析，需要确保上述各个区域电网时钟的一致性。具体的，可以预先设置一个基准时钟信号，例如，可采用由GPS+北斗的双网可靠对时***提供的时钟信号作为上述基准时钟信号。
其中，可以利用上述区域电网对应的区域仿真子***中的同步向量单元22采集上述区域电网的时钟信号，然后将采集到的时钟信号通过分布式运算子节点23发送至上述自定义仿真子***10，由自定义仿真子***10判断上述区域电网的对应的时钟信号与上述基准时钟信号是否相同，如果不相同，则将上述基准时钟信号通过分布式运算子节点23转发至同步向量单元22，由同步向量单元22调整上述区域电网的时钟信号，使得上述区域电网的时钟信号与上述基准时钟信号同步。
进一步的，同步向量单元22还用于采集上述区域电网的相量信息，分布式运算子节点23还用于将采集到的相量信息发送至中间件30，由中间件30将该相量信息发送至自定义仿真子***10；
同步向量单元22还用于在接收到分布式运算子节点23转发的同步相量信息之后，根据所述同步相量信息调整上述区域电网的相量信息，使得上述区域电网的相量信息与其它剩余的区域电网所对应的相位信息保持同步。
具体的，同步相量单元22可以用于监测各个区域电网的相量信息，保证各个区域电网的电气相量值保持同步。其中，在上述各个区域电网的运行数据并行交互过程中，由中间件30将数据流实时分发至就近电网节点，从而形成完整的配电网同步相量功角监测矩阵。
本发明实施例所提供的一种电网在线仿真的实现***，通过上述各个区域仿真子***中的同步向量单元，即可完成对上述各个区域电网时钟信号以及相量信息的监测与调节，保证各个区域电网的时钟信号及相量信息均保持同步，由此可以避免各个区域电网因失步而引起的解列或跳闸。
进一步的，基于本发明第一实施例，本发明第三实施例中，上述仿真单元包括潮流计算单元与潮流优化单元；
其中，上述潮流计算单元用于计算上述各个区域电网稳态运行时的状态参数，上述潮流优化单元用于调整所述状态参数，使所述状态参数满足预设的约束条件。
具体的，上述潮流计算单元能够在已知上述各个区域电网的接线方式、参数及运行条件的情况下，计算上述各个区域电网稳态运行时各母线电压、各支路电流、功率及网损等状态参数。上述潮流优化单元则可以从电力***优化运行的角度来调整上述状态参数，在满足节点正常功率平衡及各种安全指标的约束下，实现目标函数最小化的优化过程。其中，潮流优化可分为有功优化和无功优化两种，其中有功优化目标函数是发电费用或发电耗量，无功优化的目标函数是全网的网损。
进一步地，本发明实施例中，上述仿真单元还包括永久故障仿真单元、发电机仿真单元、变压器仿真单元、电动机仿真单元、感性负载仿真单元、容性负载仿真单元及开关/刀闸仿真单元等。
本发明实施例所提供的一种电网在线仿真的实现***，上述自定义仿真子***中包括潮流计算单元与潮流优化单元，其中，可以利用该潮流计算单元计算上述各个区域电网稳态运行时的状态参数，然后再利用上述潮流优化单元调整上述状态参数，使上述状态参数满足预设的约束条件，从而能够在满足节点正常功率平衡及各种安全指标的约束下，实现目标函数最小化的优化过程。
进一步的，基于本发明第一实施例，在本发明第四实施例中，请参照图1，中间件30还用于当接收到任意区域仿真子***20发送的运行数据之后，将接收到的该运行数据分发至剩余的各个区域仿真子***。
本发明实施例中可以利用中间件30，以基于CORBA(Common ObjectRequestBroker Architecture，通用对象请求代理体系结构)的消息总线方式完成各个区域仿真子***之间运行数据的交互式共享，其中可以采用ORB(ObjectRequest Broker，对象请求代理)机制来实现运行数据的分发。
本发明实施例所提供的一种电网在线仿真的实现***，通过上述中间件来使得各个区域仿真子***之间的运行数据能够进行交互式共享，可实现大型工业配网的大范围电网参数的分布式实时采集，以及还可以解决离线仿真无法完整模拟大电网电气状态的问题。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上为对本发明所提供的一种电网在线仿真的实现***的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种电网在线仿真的实现***，其特征在于，所述***包括：自定义仿真子***、若干个区域仿真子***以及中间件；
所述自定义仿真子***与所述若干个区域仿真子***均与所述中间件通信连接；
所述若干个区域仿真子***用于采集各个区域电网的运行数据，并将采集到的运行数据发送至所述中间件，由所述中间件转发至所述自定义仿真子***；
所述自定义仿真子***包括若干个可拆分的仿真单元，所述自定义仿真子***用于根据所述各个区域电网的仿真需求，从所述若干个可拆分的仿真单元中选择与所述仿真需求相关联的目标仿真单元，利用已选择的目标仿真单元搭建相应的仿真模型，并利用所述仿真模型对接收到的所述各个区域电网的运行数据进行在线仿真。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述区域仿真子***中包括数据采集器、同步向量单元及分布式运算子节点；
所述数据采集器与所述同步向量单元均与所述分布式运算子节点连接，所述分布式运算子节点与所述中间件连接；
所述数据采集器用于采集所述区域仿真子***对应的区域电网的运行数据，所述同步向量单元用于采集所述区域电网的时钟信号，所述分布式运算子节点用于将所述数据采集器采集到的所述运行数据，以及所述同步向量单元采集到的所述时钟信号发送至所述中间件，由所述中间件将所述运行数据与所述时钟信号发送至所述自定义仿真子***；
所述同步向量单元还用于在接收到所述分布式运算子节点转发的时钟同步信号之后，调整所述区域电网的时钟信号，使得所述区域电网的时钟信号与预置的基准时钟信号同步。
3.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述同步向量单元还用于采集所述区域电网的相量信息，所述分布式运算子节点还用于将所述相量信息发送至所述中间件，由所述中间件将所述相量信息发送至所述自定义仿真子***；
所述同步向量单元还用于在接收到所述分布式运算子节点转发的同步相量信息之后，根据所述同步相量信息调整所述区域电网的相量信息，使得所述区域电网的相量信息与其它剩余的区域电网所对应的相位信息保持同步。
4.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述仿真单元包括潮流计算单元与潮流优化单元；
所述潮流计算单元用于计算所述各个区域电网稳态运行时的状态参数，所述潮流优化单元用于调整所述状态参数，使所述状态参数满足预设的约束条件。
5.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述中间件还用于当接收到任意区域仿真子***发送的运行数据之后，将接收到的所述运行数据分发至剩余的各个区域仿真子***。
6.如权利要求1至5任意一项所述的***，其特征在于，所述仿真单元还包括永久故障仿真单元、发电机仿真单元、变压器仿真单元、电动机仿真单元、感性负载仿真单元、容性负载仿真单元及开关/刀闸仿真单元。
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