一種全數字高壓直流輸電培訓仿真系統的製作方法

2023-09-17 23:34:00

專利名稱：一種全數字高壓直流輸電培訓仿真系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種面向電力行業的培訓仿真系統，尤其涉及一種全數位化的高壓直 流輸電(High Voltage DC Transmission Systems，簡稱HVDC)培訓仿真系統，屬於電力系 統仿真技術領域。
背景技術：
高壓直流輸電是指將三相交流電通過換流站整流變成直流電，然後通過直流輸電 線路送往另一個換流站逆變成三相交流電的輸電方式。它基本上由兩個換流站和直流輸電 線組成，兩個換流站與兩端的交流系統相連接。直流輸電技術的主要優點是不增加系統的 短路容量，便於實現兩大電力系統的非同期聯網運行和不同頻率電力系統的聯網。當前，我國正在積極推進堅強智能電網的建設，發展特高壓直流輸電是實現電網 智能化的堅強保障。因此，有必要加強高壓直流輸電培訓仿真技術的研究，為在2020年基 本建成堅強智能電網奠定技術基礎。針對上述的技術需求，在《電力系統自動化》2006年第18期上發表的《數模混合 式高壓直流輸電仿真系統的建立》一文中，劉雲、印永華等人介紹了中國電力科學研究院仿 真中心的數模混合式高壓直流輸電仿真系統的開發、建設及試驗工作，闡述了如何建立適 應仿真試驗需要且實用高效的數模混合式直流仿真系統的設計思想、技術措施以及系統優 化和簡化方法.文中詳細論述了多種設備的配置，高壓直流輸電一次物理模型和二次部分 的結構優化，控制保護系統軟硬體的調整和修改，設備間接口的設計，以及通過適當的通信 系統實現直流輸電模擬仿真系統的一次模型與控制保護系統間互聯，與其他直流、交流仿 真系統及其自動控制裝置的連接，並通過後臺及數據採集系統實現對系統的監控，從而建 成完整的數模混合式高壓直流輸電仿真系統的工作。在申請號為200810(^8456. 3的中國發明專利申請中，公開了一種針對高壓直流 輸電系統換流站運行和維護技術人員的培訓考核系統。這種高壓直流輸電技術智能培訓考 核系統，由直流輸電仿真系統、資料庫、培訓考核系統伺服器、路由器、遠程訪問伺服器以及 一個教員用戶終端、多個本地學員用戶終端或遠程學員用戶終端組成，能進行網上學習、培 訓和考試，包括理論培訓考試和直流輸電系統實操培訓考試，能根據所設定的題型、難度自 動組題、自動計時、自動判分、自動形成成績報告，可滿足對直流輸電系統運行維護初級工、 中級工和高級工進行規範化、智能化培訓和考核的需要。另外，在申請號為200810218923.9的中國發明專利申請中，公開了一種理論與實 操相結合的高壓直流輸電技術培訓系統，包括離線直流輸電培訓系統、基於U3平臺的離線 直流輸電培訓系統、直流輸電仿真系統、在線/離線培訓切換裝置及用戶終端，用戶終端通 過在線/離線培訓切換裝置分別與離線直流輸電培訓系統、基於U3平臺的離線直流輸電培 訓系統和直流輸電仿真系統連接。該培訓系統採用模塊化的設計結構，包含權限管理子系 統、用戶管理子系統、直流輸電系統故障演示子系統。直流輸電仿真系統實操性強、形象逼 真，能真實地仿真模擬直流輸電系統實際特性。
為了提高高壓直流輸電系統的仿真能力，在申請號為200910080301.9的中國發 明專利申請中，公開了如下的技術方案擴展單態動態相量形式為多態動態相量形式；採 用開關函數表示換流閥特性，建立考慮交流基波電壓不對稱和直流電流存在紋波的非理想 條件下HVDC系統的多態動態相量模型；並根據該模型的代數微分方程組，得到模型中每個 變量隨時間變化的曲線；然後，經過傅立葉反變換，分別計算出完整的高壓直流輸電系統整 流側直流電壓、逆變側直流電壓、直流線路電流和交流側電流隨時間變化的曲線；最後計算 高壓直流輸電系統直流側和交流側的各值，實現對高壓直流輸電系統的仿真。該技術方案 在仿真中對非對稱故障具有良好的適應性，同時計算效率高且不失準確性。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種全數字高壓直流輸電培訓仿真系統 (簡稱培訓仿真系統)。該培訓仿真系統可以建立一個全方位、全過程、全場景的高逼真度、 交互式高壓交直流輸電培訓模擬環境。為實現上述的目的，本發明採用下述的技術方案一種全數字高壓直流輸電培訓仿真系統，其特徵在於包括交互式實時協同培訓仿真支撐平臺，用於提供仿真運行支撐環境；三維仿真建模模塊，用於構建虛擬設備仿真組件庫；交互式三維虛擬場景模塊，用於實現一、二次設備的三維重現；面向培訓的交互式實時數字仿真模塊，用於生成交流系統模型和直流系統模型；培訓管理與評價模塊，用於實現教案調用、學員培訓過程跟蹤、培訓進程控制、學 員管理、培訓評估功能；其中，所述交互式三維虛擬場景模塊、所述面向培訓的交互式實時數字仿真模塊、所述 培訓管理與評價模塊、所述運行人員工作站仿真模塊分別與所述交互式實時協同培訓仿真 支撐平臺進行連接，所述三維仿真建模模塊連接所述交互式三維虛擬場景模塊。其中，所述交互式實時協同培訓仿真支撐平臺包括仿真應用管理模塊、仿真組件 管理模塊、聲明管理模塊、時間管理模塊、數據分發管理模塊和虛擬設備代理模塊。所述三維仿真建模模塊包括組件生成器和組件裝配器，其中所述組件生成器用於 構建虛擬設備仿真組件庫，所述組件裝配器和虛擬設備仿真組件庫相互配合，用於搭建仿 真的一、二次設備現場。所述面向培訓的交互式實時數字仿真模塊中的交流系統模型包括交流輸電線 路、同步交流發電機及控制系統、變壓器、開關/刀閘及負荷模型、繼電保護和自動裝置仿 真模型。所述面向培訓的交互式實時數字仿真模塊中的直流系統模型包括換流變、交流 濾波器、直流濾波器、平波電抗器、直流輸電線路模型、換流橋閥及觸發脈衝發生系統模型、 高壓直流輸電及其控制保護系統模型。所述面向培訓的交互式實時數字仿真模塊仿真計算出交直流電力系統中的一、二 次設備狀態量並存儲在所述交互式實時協同培訓仿真支撐平臺中，所述交互式三維虛擬場 景模塊、所述運行人員工作站仿真模塊及所述培訓管理與評價模塊從所述交互式實時協同 培訓仿真支撐平臺讀取交直流電力系統的數字仿真結果，並通過所述交互式實時協同培訓仿真支撐平臺將教員、學員操作指令發送給所述面向培訓的交互式實時數字仿真模塊。所有仿真應用軟體通過一個標準接口形式進行交互作用，各仿真應用軟體之間不 直接通信，所有通信功能集中由仿真實時運行基礎結構實現。所述全數字高壓直流輸電培訓仿真系統利用綜合友元法建立電氣網絡的等效電 流源和電阻的替換網絡元件，用電導和表示過去狀態的歷史電流源等效整個網絡元件，建 立等價網絡的節點方程，利用稀疏矩陣技術進行節點方程求解，計算本時步的網絡狀態，修 改歷史量，進入下一時步計算，當長距離輸電線路發生故障時進行預處理計算，當閥狀態變 化時進行電量躍變的計算。本發明所提供的培訓仿真系統可以全面滿足高壓直流輸電生產人員的運行、檢修 維護等方面技能、技術培訓需要，大幅度地提高高壓直流輸電生產培訓、反事故演習、應急 生產管理和標準化作業水平，從而實現了更好的培訓效果，充分滿足跨區電網發展的需要。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。
圖1為全數字高壓直流輸電培訓仿真系統中各功能模塊之間的連接關係示意圖
圖2為交互式實時協同培訓仿真支撐平臺與仿真應用軟體之間的關係示意圖3為面向培訓的交互式實時數字仿真模塊的組成示意圖4為仿真實時運行基礎結構的邏輯拓撲結構圖5為六脈動換流閥組元件的連接示意圖6為換流閥的等效電路模型示意圖7為鎖相環控制系統的模型框圖8為觸發脈衝發生系統的模型框圖9為換流變壓器的等效電路模型示意圖10為本培訓仿真系統中，單相輸電線路的等值電路示意圖11為本培訓仿真系統所採用的仿真並行算法的流程圖12為圖11所示的仿真並行算法中，實現並行計算的示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明所提供的全數字高壓直流輸電培訓仿真系統包括交互式實時 協同培訓仿真支撐平臺、三維仿真建模模塊、交互式三維虛擬場景模塊、面向培訓的交互式 實時數字仿真模塊、培訓管理與評價模塊、運行人員工作站仿真模塊等。其中，交互式實時 協同培訓仿真支撐平臺是整個系統的中心，交互式三維虛擬場景模塊、面向培訓的交互式 實時數字仿真模塊、培訓管理與評價模塊、運行人員工作站仿真模塊分別與該平臺進行連 接，而三維仿真建模模塊連接交互式三維虛擬場景模塊。面向培訓的交互式實時數字仿真 模塊仿真計算出交流、直流電力系統一、二次設備狀態量並存儲在交互式實時協同培訓仿 真支撐平臺中，交互式三維虛擬場景模塊、運行人員工作站仿真模塊及培訓管理與評價模 塊從該交互式實時協同培訓仿真支撐平臺讀取交直流電力系統的數字仿真結果，並通過交 互式實時協同培訓仿真支撐平臺將教員、學員操作指令發送給面向培訓的交互式實時數字 仿真模塊。
下面分別對各模塊的組成和工作原理進行詳細的說明。交互式實時協同培訓仿真 支撐平臺是一個包含仿真應用管理、仿真組件管理、聲明管理、時間管理、數據分發管理、虛 擬設備代理等功能模塊的仿真運行支撐環境。交互式實時協同培訓仿真支撐平臺與仿真應 用軟體之間的關係如圖2所示。其中，高速實時通信軟總線採用共享內存方式通信，通信軟 總線採用網絡方式通信。交互式實時協同培訓仿真支撐平臺各個模塊的功能描述如下 仿真應用管理培訓仿真系統中參與仿真運行的應用程式的加入和退出 』統一 管理仿真應用的註冊，同時提供同步管理功能，實現分布式環境下的同步策略應用程式的 同步。 仿真組件管理為仿真應用創建通信對象、發現通信對象、發送對象數據、接收 對象數據提供支持，數據接收方和發送方無需知道對方在系統中的什麼地方，具有位置透 明性。 聲明管理管理仿真組件類的公布、訂購信息及消息類的公布和訂購信息。 時間管理提供時間管理策略和時間推進策略。 數據分發管理實現基於值的數據過濾策略。 虛擬設備代理提供與物理設備通信的接口。三維仿真建模模塊離線編輯生成交互式三維虛擬場景模塊需要的交流、直流系統 中一、二次設備模型。它採用可視化、組件化和圖庫模一體化建模技術，包括兩個部分組件 生成器、組件裝配器。利用組件生成器可以方便地構建內容豐富的虛擬設備仿真組件庫；利 用組件裝配器和虛擬設備仿真組件庫可以像「搭積木」似地搭建虛擬仿真換流站控制室和 繼電器室、一次設備現場，實現仿真的一、二次設備的「即插即用」，同時仿真模型和資料庫 自動形成。交互式三維虛擬場景模塊採用虛擬實境仿真技術，可以實現換流站的一、二次設 備三維重現，形象地反映了設備的正常、異常、事故狀態及其動作過程，不但可以對虛擬場 景中的設備巡視、檢查、漫遊，而且可以進行虛擬操作，還提供了各種事故狀態的事故場景， 如著火、爆炸等，另外還提供了霧天、下雨、下雪等天氣狀況，提高了系統的真實感、現場感 和培訓環境的逼真度。如圖3所示，面向培訓的交互式實時數字仿真模塊中具有如下的電力系統模型 交流系統模型交流輸電線路、同步交流發電機及控制系統、變壓器、開關/刀 閘及負荷模型、繼電保護和自動裝置仿真模型等； 直流系統模型換流變、交流濾波器、直流濾波器、平波電抗器、直流輸電線路模 型、換流橋閥及觸發脈衝發生系統模型、特高壓直流輸電及其控制保護系統模型等；本培訓仿真系統基於實時仿真平臺，研究及開發直流控制保護及輔助系統設備的 仿真組件，通過軟體接口實現與實時數字仿真系統的有機結合。換流站的主要設備包括換流器、換流變壓器、平波電抗器、交流濾波器、直流避雷 器及控制保護設備等。換流器又稱換流閥是換流站的關鍵設備，其功能是實現整流和逆變。 目前換流器多數採用晶間管可控矽整流管)組成三相橋式整流作為基本單元，稱為換流 橋。一般由兩個或多個換流橋組成換流系統，實現交流變直流、直流變交流的功能。培訓管理與評價模塊具有教案調用、學員培訓過程跟蹤、培訓進程控制、學員管 理、培訓評估等功能；並且可以對培訓學員提供輔導、幫助等功能。
為了既保證數據訪問、數據處理的實時響應性，又能滿足對外部系統接口的標準 性和開放性，本培訓仿真系統中的資料庫採用商用資料庫與實時資料庫相結合的方式。商 用資料庫採用支持ANSI-SQL訪問的關係資料庫(ORACLE、DB2、SYBASE、SQL SERVER)，利用 商用資料庫管理系統的標準性和開放性，方便地建立數據模式，存儲歷史數據以及為外部 系統提供資料庫接口。實時資料庫是按照面向對象的思想和技術自行開發的常駐內存數據 庫，用來支持數據的快速訪問、處理。實時資料庫與商用資料庫有機結合的方式保證了數據 庫的實時性和高效性，商用資料庫作為實時資料庫的持久存儲，較好地解決了分布式系統 中資料庫系統的開放性、實時性和一致性問題，從而充分發揮了實時資料庫和商用資料庫 各自的優勢。下面介紹本培訓仿真系統的仿真實時運行基礎結構(RTI)。該仿真實時運行基礎 結構是參考國際建模與仿真標準IEEE1516系列標準開發的、具有時間協同功能的高速實 時通信軟總線，實現了仿真應用管理、仿真對象管理、聲明管理、時間管理、數據分發管理、 虛擬設備代理等功能，是本培訓仿真系統的基礎。它作為分布式仿真的運行支撐環境，支持 各個仿真應用之間的交互操作，是聯繫培訓仿真系統各部分的紐帶，是分布式培訓仿真系 統的核心。它為各個仿真應用軟體提供了位置透明、高效的虛擬運行環境。仿真實時運行基礎結構由接口層、功能模塊層和數據交互接口層組成，其中應用 接口層實現接口規範定義的函數接口，為應用程式提供規範化的標準函數接口 ；邏輯處理 層是對應用接口層的支持和內部管理功能的實現；數據交換接口層是對底層通信的封裝， 實現基於共享內存的高速實時通信和基於TCP/IP的網絡通信。仿真實時運行基礎結構採用如圖4所示的邏輯拓撲結構。在整個培訓仿真系統 中，所有仿真應用軟體都是通過一個標準的接口形式進行交互作用。各個仿真應用軟體之 間不直接通信，所有通信功能集中由RTI實現。各個仿真應用軟體向RTI發出某種接口服務 的功能調用，RTI負責根據系統中各個仿真應用軟體的需求，調度整個系統中的數據分布， 從而實現了只將變化的信息發送到需要的地方。在一個培訓仿真系統中，可以包含分布在 不同或相同計算機上的許多應用程式，仿真應用管理提供創建、撤銷、加入、退出培訓仿真 系統的功能接口，管理仿真運行環境的建立、撤銷，仿真進程的註冊和退出，同時提供同步 管理功能，實現分布式環境下的進程間的同步策略。仿真進程的邏輯時鐘推進方式分為時間控制方式和時間受限方式，一個「時間控 制」的仿真進程影響其它「時間受限」的仿真進程的時間推進。仿真進程的時間管理方式有 四種組合，即「控制」、「受限」、「既控制又受限」和「既不控制又不受限」。仿真系統中與時 間推進相關的進程，必須採用控制、受限、既控制又受限的時間推進方式時才具有時間協調 功能，時間管理服務自動協調分布式環境下仿真進程之間時間推進，保證本培訓仿真系統 的時空一致性，實現培訓仿真系統的協同運行。在本發明中，採用電網圖模庫一體化建模的技術思路。所謂圖形、模型和資料庫一 體化建模是指畫面編輯能夠提供特定電氣元件的計算模型，在生成畫面同時，能夠自動地 生成或人為輸入電氣元件計算模型的參數，並插入到資料庫相關表格中；能自動生成畫面 顯示的動態數據。對圖形、模型和資料庫一體化的支持是畫面編輯器的重要功能之一，它把作圖和 數據錄入融為一體，根據接線圖上的連接關係自動建立整個電網的網絡拓撲，極大地加快了系統建模的進程；所有電氣元件都有對應的圖形元件，為數據錄入提供了直觀的、圖形化 的輸入工具；系統中還採取了多種有效措施，保證數據正確可靠，達到一次輸入，全局共享 的目的。交直流電網實時數字仿真的模型完備性和計算精度直接決定著本培訓仿真系統 的整體性能，本培訓仿真系統將採用交直流電磁暫態仿真技術，採用瞬時值方式進行計算， 可以模擬微秒級的電壓、電流瞬時變化情況，不僅可以計算系統的工頻電量，而且考慮非周 期和高頻分量以及快速的暫態過程，準確的再現交直流系統的正常、異常及故障情況下的 各種行為。結合直流培訓系統的連續穩定運行、交互性、實時性等性能要求高的特點，針對 換流閥狀態頻繁變換，本培訓仿真系統開發修正向後歐拉法的電量躍變計算以保證了換流 閥導通狀態發生變化時，不會產生不衰減的數值振蕩，以提高了系統連續穩定運行能力；採 用長距離輸電線路任意點故障在線仿真算法，實現各類設備故障的在線交互設置而無須預 先設置以重新進行初始值及穩態計算，保證了系統的在線交互性；採用綜合友元法、並行計 算技術通過降低計算矩陣的階數和將計算任務分解至多個CPU以提高系統的實時性。接下來介紹本培訓仿真系統所建立的各類電力系統仿真模型。為了準確的模擬直 流系統啟動、穩態、故障及停運時各種工況的暫態行為，本培訓仿真系統將建立直流系統的 各組成設備的詳細模型，具體包括1)六脈動換流閥組模型脈動換流閥組模型由換流閥等效電路模型、鎖相環模型及觸發脈衝發生系統模型 組成，這些模型之間的連接示意圖如圖5所示。本培訓仿真系統採用的換流閥等效電路模型將考慮陽極電抗器及等效電阻的作 用，串聯閥組的正嚮導通壓降，緩衝電路以及換流閥的導通、截止的作用，如圖6所示，其中 電感Lt為陽極電抗器的等效電感，電阻&為包含陽極電抗器及閥的正向電阻，電壓源等於 閥的正向壓降，Rt及Ct為並聯RC緩衝支路電阻和電容，理想開關&作為一數值函數，當閥 導通時& = 1，閥開斷時& = 0。鎖相環控制系統通過輸出一個同步脈衝鏈來跟隨輸入的交流電壓信號，通過反饋 控制來消除發出脈衝頻率與交流系統實際頻率這兩個信號之間的頻率和相位誤差，從而獲 得鎖相功能。根據鎖相環控制系統的實現原理，圖7給出了鎖相環控制系統的模型框圖，交 流側三相電壓經過α β 0變換、比例積分等環節輸出基準相位。圖8給出了觸發脈衝發生系統的模型框圖，從鎖相環輸出相位角經過三角波發生 程序後，得到具有與系統參考電壓相同頻率和相位的三角波；在此基礎上，脈衝發生程序根 據控制系統輸出的觸發角及接線補償輸出的補償角，發出點火脈衝。其中，接線補償主要是 為了消除換流變壓器一二次側不同接法而出現的相位平移。2)換流變壓器模型為實現交直流系統的同時仿真計算的問題，本培訓仿真系統採用基於受控源原理 的變壓器暫態模型，其等效電路模型如圖9所示，原邊為流控電流源，副邊為壓控電壓源， 該模型的優勢在於較好的消除了交直流接口的問題，實現交直流同步計算，從而使得交直 流系統暫態過程計算更精確。3)平波電抗器模型採用集中參數的電阻電感支路模型。
4)濾波器模型直流系統中接有大量的交、直流濾波器，主要分為單調諧濾波器、雙調諧濾波器等 類型，每類濾波器均有電容、電感、電阻串並聯組成，系統將為每類濾波器建立相應的暫態 模型。5)電容器、電抗器模型採用集中電容和電感支路模型。6)超高壓長距離輸電線路模型直流長距離輸電線路模型將採用特徵線法，並考慮線路的損耗，特徵線法在分布 參數設備的建模中廣泛應用。該算法的思想是將輸電線路的分布參數的影響化為集中參 數，使輸電線路的暫態過程在集中電路中求解。經公式推導後，單相輸電線路等值電路如圖 10所示，而且兩端電量是靠兩端等值電流源Ip(t)和Itl(t)的歷史記錄互相聯繫，而在拓撲 上沒有聯繫，因此可以在長線處將直流系統分開分別對整流側和逆變側進行並行計算。對於控制系統的仿真應考慮並列解耦計算，相應的功能模塊也不需要全部模擬， 只模擬其中對一次系統運行發生重要影響的部分即可。主要包括極功率控制/電流控制、 換流器觸發控制、過負荷限制、直流功率調製、換流變壓器分接頭控制、無功功率控制、電壓 角度參考值計算。在本培訓仿真系統中，所採用的仿真並行算法如圖11所示。仿真並行計算的主要 流程是利用綜合友元法建立電氣網絡的等效電流源和電阻的替換網絡元件，用電導和表示 過去狀態的歷史電流源來等效整個網絡元件，建立其等價網絡的節點方程，利用稀疏矩陣 技術進行節點方程求解，計算本時步的網絡狀態，修改歷史量，進入下一時步計算，當長距 離輸電線路發生故障時進行預處理計算，當閥狀態變化時進行電量躍變的計算。綜合友元法是將一類設備作為整體進行描述設備的微分方程差分化，作為一個友 元元件處理，在各個時間離散點上化為等效的電導和電流源。與EMTP等電磁暫態仿真計算 程序採用的友元法相比，綜合友元法可使網絡方程節點數減少，從而可降低計算矩陣的規 模，從而提高計算速度。在直流控保系統仿真中，控制系統與電氣網絡分別求解，網絡解的輸出在下一時 步中可以作為控制系統的輸入量，控制系統的輸出量在同一時步作為網絡解的輸入量，因 此直流控制調節系統計算和電氣網絡計算可在不同CPU進行並行計算。另外，根據長距離輸電線路模型兩端自然解耦，控制系統與電氣網絡求解自然解 耦的特點，可將交直流系統的計算任務分解至多個CPU處理，計算任務之間通過高速共享 內存進行通信和同步。如圖12所示，本培訓仿真系統採用並行計算技術，並結合綜合友元 法，能夠實現50 SOus時間實現交直流系統的一個步長的仿真計算。在直流系統仿真中，各換流器的各閥周期性地導通、截止，相當於系統中有頻繁的 開關操作，本培訓仿真系統在閥狀態變化時採用修正向後歐拉法進行電量躍變的計算以避 免產生不衰減的數值振蕩，同時保證系統的仿真精度。以上對本發明所提供的全數字高壓直流輸電培訓仿真系統進行了詳細的說明。對 本領域的技術人員而言，在不背離本發明實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改 動，都將構成對本發明專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
1.一種全數字高壓直流輸電培訓仿真系統，其特徵在於包括交互式實時協同培訓仿真支撐平臺，用於提供仿真運行支撐環境；三維仿真建模模塊，用於構建虛擬設備仿真組件庫；交互式三維虛擬場景模塊，用於實現一、二次設備的三維重現；面向培訓的交互式實時數字仿真模塊，用於生成交流系統模型和直流系統模型；培訓管理與評價模塊，用於實現教案調用、學員培訓過程跟蹤、培訓進程控制、學員管 理、培訓評估功能；其中，所述交互式三維虛擬場景模塊、所述面向培訓的交互式實時數字仿真模塊、所述培訓 管理與評價模塊、所述運行人員工作站仿真模塊分別與所述交互式實時協同培訓仿真支撐 平臺進行連接，所述三維仿真建模模塊連接所述交互式三維虛擬場景模塊。
2.如權利要求1所述的全數字高壓直流輸電培訓仿真系統，其特徵在於所述交互式實時協同培訓仿真支撐平臺包括仿真應用管理模塊、仿真組件管理模塊、 聲明管理模塊、時間管理模塊、數據分發管理模塊和虛擬設備代理模塊。
3.如權利要求1所述的全數字高壓直流輸電培訓仿真系統，其特徵在於所述三維仿真建模模塊包括組件生成器和組件裝配器，其中所述組件生成器用於構建 虛擬設備仿真組件庫，所述組件裝配器和虛擬設備仿真組件庫相互配合，用於搭建仿真的 一、二次設備現場。
4.如權利要求1所述的全數字高壓直流輸電培訓仿真系統，其特徵在於所述面向培訓的交互式實時數字仿真模塊中的交流系統模型包括交流輸電線路、同 步交流發電機及控制系統、變壓器、開關/刀閘及負荷模型、繼電保護和自動裝置仿真模 型。
5.如權利要求1所述的全數字高壓直流輸電培訓仿真系統，其特徵在於所述面向培訓的交互式實時數字仿真模塊中的直流系統模型包括換流變、交流濾波 器、直流濾波器、平波電抗器、直流輸電線路模型、換流橋閥及觸發脈衝發生系統模型、特高 壓直流輸電及其控制保護系統模型。
6.如權利要求1所述的全數字高壓直流輸電培訓仿真系統，其特徵在於所述面向培訓的交互式實時數字仿真模塊仿真計算出交直流電力系統中的一、二次設 備狀態量並存儲在所述交互式實時協同培訓仿真支撐平臺中，所述交互式三維虛擬場景模 塊、所述運行人員工作站仿真模塊及所述培訓管理與評價模塊從所述交互式實時協同培訓 仿真支撐平臺讀取交直流電力系統的數字仿真結果，並通過所述交互式實時協同培訓仿真 支撐平臺將教員、學員操作指令發送給所述面向培訓的交互式實時數字仿真模塊。
7.如權利要求1所述的全數字高壓直流輸電培訓仿真系統，其特徵在於所有仿真應用軟體通過一個標準接口形式進行交互作用，各仿真應用軟體之間不直接 通信，所有通信功能集中由仿真實時運行基礎結構實現。
8.如權利要求1所述的全數字高壓直流輸電培訓仿真系統，其特徵在於所述全數字高壓直流輸電培訓仿真系統利用綜合友元法建立電氣網絡的等效電流源 和電阻的替換網絡元件，用電導和表示過去狀態的歷史電流源等效整個網絡元件，建立等 價網絡的節點方程，利用稀疏矩陣技術進行節點方程求解，計算本時步的網絡狀態，修改歷 史量，進入下一時步計算，當長距離輸電線路發生故障時進行預處理計算，當閥狀態變化時進行電量躍變的計算。
全文摘要
本發明公開了一種全數字高壓直流輸電培訓仿真系統。該培訓仿真系統包括交互式實時協同培訓仿真支撐平臺、三維仿真建模模塊、交互式三維虛擬場景模塊、面向培訓的交互式實時數字仿真模塊、運行人員工作站仿真模塊培訓管理與評價模塊等，可以全面滿足高壓直流輸電生產人員的運行、檢修維護等方面技能、技術培訓需要，大幅度地提高高壓直流輸電生產培訓、反事故演習、應急生產管理和標準化作業水平，從而實現了更好的培訓效果，充分滿足跨區電網發展的需要。
文檔編號G09B19/00GK102081867SQ20101018879
公開日2011年6月1日 申請日期2010年5月24日 優先權日2010年5月24日
發明者吳海宏, 徐正清, 楊選懷, 林昌年, 王國平, 範玉昆, 葛賢軍, 魏文輝 申請人:北京科東電力控制系統有限責任公司