一種調度自動化系統的仿真平臺及其仿真方法
2023-12-01 22:09:56 2
一種調度自動化系統的仿真平臺及其仿真方法
【專利摘要】本發明涉及一種電力調度自動化的仿真平臺及其仿真方法，具體涉及一種調度自動化系統的仿真平臺及其仿真方法。本發明對複雜電力系統、多級調度主站系統、變電站系統、發電廠系統、AGC、AVC子站系統進行全面仿真，並對自動控制、繼電保護等裝置動作後的電力系統運行狀態進行穩態和暫態計算，真實地反應電力系統運行狀態，可為調度自動化系統及設備的測試提供標準化測試環境及測試方法，增強系統的可靠性，提高系統運行效率，有效支撐電網的安全穩定運行。
【專利說明】一種調度自動化系統的仿真平臺及其仿真方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力調度自動化的仿真平臺及其仿真方法，具體涉及一種調度自動化系統的仿真平臺及其仿真方法。
【背景技術】
[0002]隨著堅強智能電網進入全面建設階段以及國家電網公司大運行體系建設的推進，大量電網自動化新系統、新設備將相繼投入運行，需要對其進行全面、詳盡的評估和測試，以確保新系統、新設備在穩定可靠運行的同時能夠滿足標準規範化的要求。
[0003]當前，通常由檢測機構的工作人員利用檢測工具對調度自動化系統及設備進行檢測，在檢測工作中存在人工參與較多、檢測仿真環境真實性較差、測試用例的設計及管理難度較大、檢測結果受檢測人員主觀影響較強等問題。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種調度自動化系統的仿真平臺，另一目的是提供一種調度自動化系統的仿真方法，通過調度自動化系統綜合測評試驗系統框架的搭建，可以實現複雜電力系統仿真、多級調度主站系統仿真、變電站系統仿真、發電廠系統仿真、子站系統仿真等全面的電力系統仿真功能，以及標準化的測試環境、全面的測試手段、自動化測試能力、規範的測試流程管理等檢測功能。
[0005]本發明的目的是採用下述技術方案實現的:
[0006]本發明一種調度自動化系統的仿真平臺，其改進之處在於，所述仿真平臺包括全數字仿真子系統、主站仿真子系統和廠站仿真子系統，所述全數字仿真子系統通過在線數據接口和規約轉換接口與主站仿真子系統進行數據交互；所述全數字仿真子系統通過物理接口箱和數位化接口箱與廠站仿真子系統進行數據交互。
[0007]進一步地，所述全數字仿真子系統的功能包括物理模型搭建、狀態估計、潮流計算和暫態計算；
[0008]所述物理模型搭建包括系統模型搭建和開關元件模型搭建；系統模型包括電源模型、網絡元件模型、負荷模型和直流輸電系統模型，用於對電力系統發輸變配各環節進行仿真計算；
[0009]開關元件模型包括開關模型和刀閘模型，用於反映電網中元件的拓撲連接關係。
[0010]進一步地，主站仿真功能基於所述試驗系統內的全數字仿真子系統與主站仿真子系統，通過對主站系統的仿真模擬，用於對廠站系統被測對象及主站系統被測對象進行測試。
[0011]進一步地，廠站仿真功能基於所述試驗系統內的全數字仿真子系統與廠站仿真子系統，通過對廠站系統的仿真模擬，用於對主站系統被測對象及廠站系統被測對象進行測試；
[0012]廠站仿真子系統通過全數字仿真子系統的物理接口箱和功率放大器接入物理裝置，進行實時仿真試驗；所述試驗系統與物理接口箱之間採用實時乙太網通訊，廠站仿真子系統和物理接口箱之間最小以50us為周期實時地進行數據交換；物理裝置包括繼電保護、安全自動裝置以及直流輸電控制器。
[0013]本發明基於另一目的提供的一種調度自動化系統仿真方法，其改進之處在於，所述方法用的系統為綜合測評試驗系統，試驗系統包括全數字仿真子系統、主站仿真子系統和廠站仿真子系統，所述全數字仿真子系統通過在線數據接口和規約轉換接口與主站仿真子系統進行數據交互；所述全數字仿真子系統通過物理接口箱和數位化接口箱與廠站仿真子系統進行數據交互；
[0014]所述方法包括:
[0015]A、全數字仿真計算；
[0016]B、對主站系統進行仿真；
[0017]C、對廠站系統進行仿真；和
[0018]D、電網自動控制閉環試驗。
[0019]進一步地，所述A中，採用全數字仿真子系統進行全數字仿真計算，全數字仿真計算內容包括:
[0020](I)對於電網運行數據:首先進行狀態估計，生成仿真系統的標準數據源，並對電力系統進行潮流計算及暫態計算，模擬仿真電力系統在各種擾動、狀態變化、設備動作情況下的運行狀態，並將運行數據通過通訊規約接口轉換傳遞給主站仿真子系統，為調度自動化系統主站端的測試及廠站端的測試提供標準的數據源；
[0021](2)對於被測對象為主站系統測試時:全數字仿真子系統及廠站仿真子系統搭建子站系統仿真環境，模擬子站系統的各種行為，為主站系統的測試提供閉環的測試環境；
[0022](3)對於被測對象為AGC/AVC子站系統測試時:對於子站系統測試，全數字仿真子系統及主站仿真子系統搭建主站系統仿真環境，模擬主站系統的各種行為，為子站系統的測試提供閉環的測試環境；
[0023](4)對於自動發電控制AGC和自動電壓控制AVC閉環測試:將自動發電控制AGC和自動電壓控制AVC子站的動作反饋到發電機組物理模型中，並仿真計算控制命令執行後的電網運行狀態，將其反饋到調度自動化主站系統中，用於實現對控制類應用的閉環測試；
[0024](5)對於被測對象為廠站系統裝置測試時:廠站系統裝置的動作及信號傳輸反饋到全數字仿真子系統，實現對廠站系統裝置的閉環測試。
[0025]進一步地，所述標準數據源是指全數字仿真子系統中與實際系統元件的潮流保持一致生成的數據，傳遞給主站仿真子系統，供後續計算和測試；
[0026]所述子站系統的各種行為包括分解及執行主站系統下發的各種遙控、遙調命令。
[0027]進一步地，所述B中，主站仿真子系統的數據來源來自於全數字仿真子系統直接生成的能量管理系統EMS、廣域監測系統WAMS、故障信息和電網拓撲數據，或通過在線數據接口，將主站仿真子系統採集的在線數據傳遞給全數字仿真子系統，經狀態估計及潮流計算，生成測試要求的模型、斷面和實時數據，作為初始數據源提供給主站仿真子系統的前置系統，供主站仿真子系統的基礎平臺、應用模塊或被測主站系統對象進行測試和聯合調試使用。
[0028]進一步地，採用所述主站仿真子系統對主站系統進行仿真，所述主站仿真子系統針對被測對象傳輸數據及信息，包括:
[0029]被測對象為主站系統的數據採集與監視控制系統SCADA伺服器和基礎平臺時，從主站仿真子系統的前置伺服器中傳輸基礎數據以供測試；
[0030]〈2>被測對象為主站系統類應用模塊時，從主站仿真子系統的基礎平臺中傳輸基礎數據以供測試；
[0031]被測對象為廠站系統中的一體化監控系統、保護、測控裝置時，向主站仿真子系統的前置系統發送遙測、遙信信息以供測試；
[0032]〈4>被測對象為自動發電控制AGC和自動電壓控制AVC子站時，從主站仿真子系統的前置系統傳輸遙控、遙調命令，並將設備動作情況發送給全數字仿真子系統，改變電力系統物理模型，完成閉環測試。
[0033]進一步地，所述C中，採用所述廠站仿真子系統對廠站系統進行仿真，仿真內容包括:
[0034]廠站仿真子系統通過數位化接口，與遵循IEC61850標準的數位化變電站二次設備進行閉環仿真，在仿真過程中，廠站仿真子系統對電網模型進行實時計算，並將電子裝置IED採集的電壓、電流和開關狀態數據通過千兆乙太網發送給數位化接口箱，數位化接口箱按照IEC61850標準對仿真報文進行格式轉換，生成SMV/G00SE報文發送給電子裝置IED ；電子裝置IED返回的跳閘信號數據通過GOOSE報文發送給數位化接口箱，並轉換成仿真報文，通過千兆乙太網返回給廠站仿真子系統，帶入仿真計算中，將電子裝置IED接入試驗系統，用於實現對電子裝置IED的閉環測試。
[0035]進一步地，所述D中，電網自動控制閉環試驗包括:
[0036]1>省調及以上AGC/AVC主站仿真；
[0037]2>地調AVC主站仿真；
[0038]3>AGC/AVC子站仿真，實現對主站系統電網自動控制應用；和
[0039]4>AGC/AVC子站的閉環測試。
[0040]與現有技術比，本發明達到的有益效果是:
[0041]本發明提供的一種調度自動化系統的仿真平臺及其仿真方法，可以實現複雜電力系統綜合仿真，多級調度主站系統仿真、變電站系統仿真、發電廠系統仿真、子站系統仿真等全面的電力系統仿真功能，實現對調度自動化主站系統、AGC/AVC子站、RTU、繼電保護、IED等裝置設備、變電站一體化監控系統等自動化系統及設備進行綜合測評及試驗，實現電力系統仿真與調度自動化系統測試試驗的有機結合，為調度自動化系統的閉環測試提供與實際運行環境相似的仿真測試環境，並通過豐富的物理接口與數字接口，實現調度自動化系統及設備檢測的「即插即用」測試模式，具體為:
[0042](I)全數字仿真子系統仿真:在建模方面，可以建立大規模複雜電力系統的仿真模型，支持建立各類電源模型、網絡元件模型、負荷模型、直流輸電系統模型等系統模型，以及開關、刀閘等反映電網的拓撲連接關係的網絡拓撲模型。在仿真計算方面，可以進行複雜電力系統潮流計算及暫態計算，對擾動、故障、裝置動作等不同的運行狀態進行仿真計算。在功能實現方面，全數字仿真子系統可以作為調度自動化系統及設備測試的初始數據源及信號源，以及在被測對象實現某功能後仿真電網當前運行狀態，以驗證被測對象的行為正確性；還可以與主站仿真子系統及廠站仿真子系統配合，真實模擬調度自動化主站系統及調度自動化廠站系統的各種行為及動作，以便於實現對主站系統、廠站系統的各類軟體及設備進行閉環測試。
[0043](2)主站仿真子系統仿真。在結構方面，可以模擬調度自動化系統的橫向集成和縱向貫通的特點。橫向上，系統通過統一的基礎平臺實現四類應用的一體化運行，實現主、備用調間各應用功能的協調運行和系統維護與數據的同步；縱向上，通過基礎平臺實現上下級調度技術支持系統間的一體化運行和模型、數據、畫面的源端維護與系統共享。在功能方面，主站仿真子系統結合全數字仿真子系統，可以模擬主站系統全部功能，對於廠站系統測試對象及主站系統測試對象的測試，可以為測試對象提供初始數據，並對測試對象的動作做出反饋。
[0044](3)廠站仿真子系統仿真:在結構方面，廠站仿真子系統具備廠站系統典型結構，能真實模擬發電廠、變電站和AGC/AVC子站的各種行為。在功能方面，廠站仿真子系統結合全數字仿真子系統，可仿真生成遙測、遙信數據，通過IEC101、IEC104、DL476等常用通訊規約與主站系統進行交互；並能仿真輸出事件順序記錄(S0E記錄)、各種元器件動作，以及仿真遙控正確、錯誤、遙調拒動、滑檔等各種情況。
[0045](4)電網自動控制閉環試驗:本發明提供的試驗系統可以進行省調及以上AGC/AVC主站仿真、地調AVC主站仿真、AGC/AVC子站仿真，實現對主站系統電網自動控制應用，及AGC/AVC子站的閉環測試。通過全數字仿真子系統對發電機組、變壓器、無功補償設備、開關、刀閘等模型的改變，仿真自動控制裝置動作後的系統運行狀態，以驗證電網自動控制的有效性，實現對其進行的閉環測試。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0046]圖1是本發明提供的調度自動化系統的仿真平臺結構圖；
[0047]圖2是本發明提供的調度自動化主站仿真子系統功能數據交換示意圖；
[0048]圖3是本發明提供的調度自動化廠站仿真子系統功能數據交換示意圖。
【具體實施方式】
[0049]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0050]本發明的目的是提供一種調度自動化系統的仿真平臺及其仿真方法，本發明提供的仿真平臺具備對電力系統發、輸、變、配各個環節的仿真能力，具備對調度主站、廠站、配調主站、配調子站和保護等自動化裝置和系統的測試能力，具備即插即用的測試環境搭建能力，具備AGC、AVC閉環仿真試驗能力。
[0051]下面對本發明用到的術語進行詳細解釋:
[0052]一)調度自動化系統:綜合利用電子計算機、遠動和遠程通信技術，對電網運行的一次設備進行監視、控制、調度的自動化系統；以實現電力系統調度管理自動化，有效協助調度員完成調度任務。
[0053]二)調度自動化系統主站端:包含前置系統、基礎平臺及實時監控與預警類應用、調度計劃類應用、安全校核類應用、調度管理類應用四大類應用。主要實現接收各廠站RTU數據、數據處理、運行監視、控制命令下發等功能。
[0054]三)調度自動化系統廠站端:包含測控裝置、保護裝置、遠動網關機、IED等裝置的變電站系統及包含AGC/AVC子站、PLC/DCS、RTU等裝置的發電廠系統。
[0055]四)自動電壓控制(AVC):自動電壓控制是指在正常運行情況下，通過實時監視電網無功/電壓情況，進行在線優化計算，分區分層調節控制電網中的無功電源、變壓器分接頭、無功補償等設備，實施實時的最優閉環控制，滿足全網安全約束條件下的優化無功潮流運行，達到電壓優質和網損最小的目標。
[0056]五)自動發電控制(AGC):隨著系統頻率、聯絡線所帶負荷或者它們相互之間關係的變化，調節指定區域內各發電機的有功出力來維持計劃的系統頻率或使其與其他區域的既定交換在預定限值內或二者兼顧。
[0057]六)遠動終端(RTU):電網監視和控制系統中安裝在發電廠或變電站的一種遠動裝置，它負責採集所在發電廠或變電站電力運行狀態的模擬量和狀態量，監視並向調度中心傳送這些模擬量和狀態量，執行調度中心發往所在發電廠或變電站的控制和調度命令。
[0058]七)全數字仿真系統:在計算機上建立電力系統的數學模型並進行仿真試驗的系統。其具有不受被研究系統規模和結構複雜性的限制、計算速度快、使用靈活、擴展方便、成本相對低廉的優點，是當前電力系統仿真系統發展的主要方向。
[0059]本發明提供的調度自動化系統仿真平臺包含電力系統綜合仿真、調度自動化系統主站端測試、調度自動化系統廠站端測試以及AGC、AVC閉環控制試驗等功能。可對調度主站、遠程測控終端RTU和保護等自動化裝置進行全面的測試，並對自動控制、繼電保護等裝置動作後的電力系統運行狀態進行穩態和暫態仿真，真實地反應電力系統運行狀態，試驗系統包括全數字仿真子系統、主站仿真子系統和廠站仿真子系統，所述全數字仿真子系統通過在線數據接口和規約轉換接口與主站仿真子系統進行數據交互；所述全數字仿真子系統通過物理接口箱和數位化接口箱與廠站仿真子系統進行數據交互。
[0060]對於全數字仿真子系統，主要具備物理模型搭建、狀態估計、潮流計算、暫態計算等功能，可對電力系統運行狀態進行全面的仿真計算，並作為主站及廠站測試的數據源。對於主站仿真子系統，橫向上，系統通過統一的基礎平臺實現四類應用的一體化運行，實現主、備用調間各應用功能的協調運行和系統維護與數據的同步；縱向上，通過基礎平臺實現上下級調度技術支持系統間的一體化運行和模型、數據、畫面的源端維護與系統共享。廠站仿真子系統應具備典型的廠站系統結構，能模擬遙信變位、裝置動作、控制命令動作等操作，以模擬主站系統下發控制命令、電力系統狀態變化等情況下的廠站系統狀態。調度自動化系統綜合測評試驗系統結構如圖1所示。
[0061]調度自動化系統仿真平臺包含一整套電力系統仿真、檢測試驗環境，針對不同的被測對象，可提供即插即用的測試環境，通過其關聯繫統針對被測部分請求的輸入與輸出，實現對被測部分的測試環境支撐，提供相應的測試輸入、輸出，形成被測部分的閉環測試環境。在檢測時只需將系統內的相應部分通過不同的硬體接口及軟體接口替換成被測對象，即可實現對被測對象的測試。對於調度自動化主站系統的測試，綜合測評試驗系統應能模擬發電廠和變電站系統的各種動作，並能對電力系統運行狀態進行仿真。對於調度自動化廠站系統的測試，綜合測評試驗系統應能模擬主站系統全部功能，及與廠站系統之間的信息交互，如開關操作要求、控制命令下發等。
[0062]本發明還一種調度自動化系統仿真方法，採用調度自動化系統的仿真平臺實現，包括:[0063](一)電力系統綜合仿真:由全數字仿真子系統實現。
[0064]電力系統綜合仿真功能基於系統內的全數字仿真子系統，支持建立各類電源模型、網絡元件模型、負荷模型、直流輸電系統模型等模型，對電力系統發輸變配各個環節進行仿真計算；全數字仿真子系統可建立開關、刀閘等開關元件模型，真實反映電網的拓撲連接關係。
[0065]所述全數字仿真子系統包括:計算伺服器、管理伺服器、功率放大器、物理接口箱、網絡設備、防火牆；所述計算伺服器和管理伺服器通過網絡設備組成區域網，所述區域網與防火牆連接，所述功率放大器與物理接口箱連接；所述網絡設備採用交換機；所述物理接口箱與交換機連接。
[0066]全數字仿真子系統仿真內容包括:
[0067]( I)對於電網運行數據，首先進行狀態估計，生成仿真系統的標準數據源，並可對電力系統進行潮流計算及暫態計算，模擬仿真電力系統在各種擾動、狀態變化、設備動作等情況下的真實運行狀態，並將運行數據通過通訊規約轉換傳遞給主站仿真子系統，為調度自動化系統主站端的測試及廠站端的測試提供標準的數據源。
[0068](2)對於主站系統測試，全數字仿真子系統及子站仿真部分可搭建一套子站系統仿真環境，模擬子站系統的各種行為，為主站系統的測試提供閉環的測試環境；
[0069](3)對於子站系統測試，全數字仿真子系統及主站仿真子系統可搭建一套主站系統仿真環境，模擬主站系統的各種行為，為子站系統的測試提供閉環的測試環境。
[0070](4)此外，對於AGC、AVC閉環測試，可以將AGC、AVC子站的動作反饋到發電機組等物理模型中，並仿真計算控制命令執行後的電網運行狀態，並將其反饋到調度自動化主站系統中，以實現對控制類應用的閉環測試；
[0071](5)對於廠站系統裝置測試，各種裝置的動作及信號傳輸可以反饋到全數字仿真子系統，實現對裝置的閉環測試。
[0072](二)調度自動化主站系統仿真:
[0073]主站仿真功能基於仿真平臺內的全數字仿真子系統與主站仿真子系統，通過對主站系統的仿真模擬，可對廠站被測對象及主站被測對象進行測試。
[0074]所述主站仿真子系統包括:I區應用、II區應用和III區應用，所述I區應用、II區應用和III區應用均包括伺服器、資料庫伺服器、存儲設備、網絡設備、安全設備和GPS時鐘；所述資料庫伺服器與存儲設備連接，所述資料庫伺服器和伺服器通過網絡設備連接成區域網，所述區域網與安全設備連接；所述I區應用、II區應用和III區應用中兩兩之間通過橫向隔離裝置進行隔離，用於保證數據傳遞安全性。
[0075]所述伺服器包括前置伺服器、SCADA伺服器、應用伺服器；所述SCADA伺服器和應用伺服器的應用模塊集成在基礎平臺上；前置伺服器用作廠站系統與主站系統之間信息交互的媒介，來自於廠站系統的遙測和遙信數據通過前置伺服器傳遞給主站系統的SCADA伺服器，來自於主站系統的遙控、遙調信息通過前置伺服器傳遞給廠站系統；所述應用模塊包括實時監控與預警模塊、調度計劃模塊、安全校核模塊和調度管理模塊；所述存儲設備包括磁碟陣列，所述網絡設備包括交換機，所述安全設備包括防火牆。
[0076]主站仿真子系統的數據來源可來自於全數字仿真子系統直接生成的EMS、WAMS、故障信息、電網拓撲等數據，也可通過在線數據接口，將主站仿真子系統採集的在線數據傳遞給全數字仿真子系統，經狀態估計及潮流計算，生成符合測試要求的模型、斷面、實時數據，作為初始數據源提供給主站仿真子系統前置系統，供主站仿真子系統基礎平臺、其他應用或其他被測主站系統對象進行測試、聯合調試使用。
[0077]主站仿真子系統仿真針對不同被測對象進行方針，包括:
[0078]被測對象為主站系統SCADA (數據採集與監視控制系統)、基礎平臺時，可從主站仿真子系統前置系統中傳輸基礎數據以供測試；
[0079]〈2>被測對象為主站系統四大類應用時，可從主站仿真子系統基礎平臺中傳輸基礎數據以供測試。
[0080]被測對象為一體化監控系統、保護、測控裝置時，能向主站仿真子系統前置系統發送遙測、遙信信息以供測試；
[0081]被測對象為AGC、AVC子站時，可從主站仿真子系統前置系統傳輸遙控、遙調命令，並能將設備動作情況發送給全數字仿真子系統，改變電力系統物理模型，以完成閉環測試。調度自動化主站系統仿真功能數據交換情況如圖2所示。
[0082](三)調度自動化廠站系統仿真:
[0083]廠站仿真功能基於綜合測評試驗系統內的全數字仿真子系統與廠站仿真子系統，通過對廠站系統的仿真模擬，可對主站被測對象及廠站被測對象進行測試。
[0084]所述廠站仿真子系統包括智能變電站一體化監控系統、遠程測控終端系統RTU、遠動網關機、數字接口箱、電子裝置IED和AGC/AVC子站；所述智能變電站一體化監控系統對遠程測控終端系統RTU、遠動網關機、數字接口箱、電子裝置IED和AGC/AVC子站的二次信息量進行監控；所述數字接口箱指的是全數字仿真子系統與廠站仿真子系統進行數位訊號傳遞的接口裝置。
[0085]智能變電站一體化監控系統包括監控主機、操作員站、工程師工作站、I區數據通信網關機、II區數據通信網關機、III區數據通信網關機、IV區數據通信網關機及應用伺服器；所述操作員站、工程師工作站、I區數據通信網關機、II區數據通信網關機、III區數據通信網關機及IV區數據通信網關機均與監控主機連接；所述應用伺服器分別與I區數據通信網關機、II區數據通信網關機、III區數據通信網關機及IV區數據通信網關機連接；所述智能變電站一體化監控系統用於運行監視、操作與控制、信息綜合分析與智能告警、運行管理和輔助應用；
[0086]電子裝置IED功能包括I)採集或處理數據；2)接收或發送數據；3)接收或發送控制指令；4)執行控制指令；所述電子裝置IED採用變壓器有載分接開關的控制器或具有自診斷功能的現場局部放電監測儀。
[0087]廠站仿真子系統的數據來自全數字仿真子系統輸出的數字量、模擬量等信息，可仿真生成遙測、遙信數據，通過IEC101、IEC104、DL476等常用通訊規約與主站系統進行交互；並能仿真輸出事件順序記錄(S0E記錄)、各種元器件動作，以及仿真遙控正確、錯誤、遙調拒動、滑檔等各種情況。
[0088]廠站仿真子系統通過全數字仿真子系統的物理接口箱和功率放大器接入各種實際物理裝置(如繼電保護和安全自動裝置、直流輸電控制器等)，進行實時仿真試驗，以檢驗其在系統中的實際效果。測評試驗系統與物理接口箱之間採用實時乙太網通訊，保證仿真系統和物理接口箱之間最小能以50us為周期實時地進行數據交換。[0089]廠站仿真子系統的仿真內容包括:廠站仿真子系統通過數位化接口，可以與遵循IEC61850標準的數位化變電站二次設備進行閉環仿真。在仿真過程中，廠站仿真子系統對電網模型進行實時計算，並將智能電子裝置(IED)需要採集的電壓、電流、開關狀態等數據通過千兆乙太網發送給數位化接口箱，接口箱按照IEC61850標準對仿真報文進行格式轉換，生成SMV/G00SE報文發送給IED ；IED返回的跳閘信號等數據通過GOOSE報文發送給接口箱，並轉換成仿真報文，通過千兆乙太網返回給廠站仿真子系統，帶入仿真計算中，這樣就將智能電子裝置接入仿真系統，實現對智能電子裝置的閉環測試。調度自動化廠站系統仿真功能數據交換情況如圖3所示。
[0090](四)電網自動控制閉環試驗:
[0091 ] 1>省調及以上AGC/AVC主站仿真:
[0092]對於被測對象為省調及以上電網AGC/AVC子站，測評試驗系統具備主站仿真功能。AGC/AVC子站將指令分解為各機組的有功/無功出力調節指令，下發給全數字仿真子系統的發電機組物理仿真模型，並形成調節後的電網運行狀態，作為遙測數據上傳並更新至主站仿真子系統的前置系統及SCADA，同時AGC/AVC子站根據各機組的狀態向主站仿真子系統的前置系統及SCADA更新上下調節閉鎖遙信量。主站仿真子系統通過計算電網調節後的運行狀態來驗證調節指令響應的合理性與正確性，已完成對省級及以上AGC/AVC主站的閉環測試。
[0093]2>地調AVC主站仿真:
[0094]地調AVC主站的仿真與省調相似，但無需子站裝置，根據電容電抗器開關的投切和變壓器檔位的升降，改變電網拓撲結構，並將開關、刀閘的狀態信息下發給全數字仿真子系統，計算出調節後的電網運行狀態，並更新至主站仿真子系統的前置系統及SCADAj^S狀態估計生產新的電網模型，再 等待進行下一個周期的AVC計算。
[0095]3>AGC/AVC 子站仿真:
[0096]對於被測對象為主站AGC/AVC模塊，根據全數字仿真子系統及主站仿真子系統提供的初始遙測、遙信數據和電網模型，計算並給出AGC/AVC的控制指令。測評試驗系統具備AGC/AVC子站仿真功能，以響應AGC/AVC主站下發的控制指令，並且AGC/AVC子站系統需要對該控制指令做出如下響應:告知主站調整後的機組有功、無功出力(遙測值)，告知主站該發電機的狀態信息(遙信量如上下調節閉鎖等)。
[0097]本發明提供的一種調度自動化系統的仿真平臺及其仿真方法，可以對調度主站、遠程測控終端系統RTlXRemote Terminal Unit)和保護等自動化設備和系統進行自動化標準化測試，測試類別可包括功能測試、性能測試、可靠性測試、兼容性測試、規範標準符合性和安全性測試等，適合於對上述設備、系統進行全面的出廠測試、驗收測試、版本升級測試、以及設備、系統之間的對比評估等測試，可為調度自動化系統測試提供標準化測試環境、標準化測試工具、自動化測試能力及規範化的流程管理，增強系統的可靠性，提高系統運行效率，有效支撐電網的安全穩定運行。
[0098]最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種調度自動化系統的仿真平臺，其特徵在於，所述仿真平臺包括全數字仿真子系統、主站仿真子系統和廠站仿真子系統，所述全數字仿真子系統通過在線數據接口和規約轉換接口與主站仿真子系統進行數據交互；所述全數字仿真子系統通過物理接口箱和數位化接口箱與廠站仿真子系統進行數據交互。
2.如權利要求1所述的仿真平臺，其特徵在於，所述全數字仿真子系統的功能包括物理模型搭建、狀態估計、潮流計算和暫態計算； 所述物理模型搭建包括系統模型搭建和開關元件模型搭建；系統模型包括電源模型、網絡元件模型、負荷模型和直流輸電系統模型，用於對電力系統發輸變配各環節進行仿真計算; 開關元件模型包括開關模型和刀閘模型，用於反映電網中元件的拓撲連接關係。
3.如權利要求1所述的仿真平臺，其特徵在於，主站仿真功能基於所述試驗系統內的全數字仿真子系統與主站仿真子系統，通過對主站系統的仿真模擬，用於對廠站系統被測對象及主站系統被測對象進行測試。
4.如權利要求1所述的仿真平臺，其特徵在於，廠站仿真功能基於所述試驗系統內的全數字仿真子系統與廠站仿真子系統，通過對廠站系統的仿真模擬，用於對主站系統被測對象及廠站系統被測對象進行測試； 廠站仿真子系統通過全數字仿真子系統的物理接口箱和功率放大器接入物理裝置，進行實時仿真試驗；所述試驗系統與物理接口箱之間採用實時乙太網通訊，廠站仿真子系統和物理接口箱之間最小以50us為周期實時地進行數據交換；物理裝置包括繼電保護、安全自動裝置以及直流輸電控制器。
5.一種調度自動化系統 仿真方法，其特徵在於，所述方法用的系統為綜合測評試驗系統，試驗系統包括全數字仿真子系統、主站仿真子系統和廠站仿真子系統，所述全數字仿真子系統通過在線數據接口和規約轉換接口與主站仿真子系統進行數據交互；所述全數字仿真子系統通過物理接口箱和數位化接口箱與廠站仿真子系統進行數據交互； 所述方法包括: A、全數字仿真計算； B、對主站系統進行仿真； C、對廠站系統進行仿真；和 D、電網自動控制閉環試驗。
6.如權利要求5所述的仿真方法，其特徵在於，所述A中，採用全數字仿真子系統進行全數字仿真計算，全數字仿真計算內容包括: (1)對於電網運行數據:首先進行狀態估計，生成仿真系統的標準數據源，並對電力系統進行潮流計算及暫態計算，模擬仿真電力系統在各種擾動、狀態變化、設備動作情況下的運行狀態，並將運行數據通過通訊規約接口轉換傳遞給主站仿真子系統，為調度自動化系統主站端的測試及廠站端的測試提供標準的數據源； (2)對於被測對象為主站系統測試時:全數字仿真子系統及廠站仿真子系統搭建子站系統仿真環境，模擬子站系統的各種行為，為主站系統的測試提供閉環的測試環境； (3)對於被測對象為AGC/AVC子站系統測試時:對於子站系統測試，全數字仿真子系統及主站仿真子系統搭建主站系統仿真環境,模擬主站系統的各種行為，為子站系統的測試提供閉環的測試環境； (4)對於自動發電控制AGC和自動電壓控制AVC閉環測試:將自動發電控制AGC和自動電壓控制AVC子站的動作反饋到發電機組物理模型中，並仿真計算控制命令執行後的電網運行狀態，將其反饋到調度自動化主站系統中，用於實現對控制類應用的閉環測試； (5)對於被測對象為廠站系統裝置測試時:廠站系統裝置的動作及信號傳輸反饋到全數字仿真子系統，實現對廠站系統裝置的閉環測試。
7.如權利要求6所述的仿真方法，其特徵在於，所述標準數據源是指全數字仿真子系統中與實際系統元件的潮流保持一致生成的數據，傳遞給主站仿真子系統，供後續計算和測試; 所述子站系統的各種行為包括分解及執行主站系統下發的各種遙控、遙調命令。
8.如權利要求5所述的仿真方法，其特徵在於，所述B中，主站仿真子系統的數據來源來自於全數字仿真子系統直接生成的能量管理系統EMS、廣域監測系統WAMS、故障信息和電網拓撲數據，或通過在線數據接口，將主站仿真子系統採集的在線數據傳遞給全數字仿真子系統，經狀態估計及潮流計算，生成測試要求的模型、斷面和實時數據，作為初始數據源提供給主站仿真子系統的前置系統，供主站仿真子系統的基礎平臺、應用模塊或被測主站系統對象進行測試和聯合調試使用。
9.如權利要求8所述的仿真方法，其特徵在於，採用所述主站仿真子系統對主站系統進行仿真，所述主站仿真子系統針對被測對象傳輸數據及信息，包括: 被測對象為主站系統的數據採集與監視控制系統SCADA伺服器和基礎平臺時，從主站仿真子系統的前置伺服器中傳輸基礎數據以供測試； 〈2>被測對象為主站系統類應用模塊時，從主站仿真子系統的基礎平臺中傳輸基礎數據以供測試； 被測對象為廠站系統中的一體化監控系統、保護、測控裝置時，向主站仿真子系統的前置系統發送遙測、遙信信息以供測試； 〈4>被測對象為自動發電控制AGC和自動電壓控制AVC子站時，從主站仿真子系統的前置系統傳輸遙控、遙調命令，並將設備動作情況發送給全數字仿真子系統，改變電力系統物理模型，完成閉環測試。
10.如權利要求5所述的仿真方法，其特徵在於，所述C中，採用所述廠站仿真子系統對廠站系統進行仿真，仿真內容包括: 廠站仿真子系統通過數位化接口，與遵循IEC61850標準的數位化變電站二次設備進行閉環仿真，在仿真過程中，廠站仿真子系統對電網模型進行實時計算，並將電子裝置IED採集的電壓、電流和開關狀態數據通過千兆乙太網發送給數位化接口箱，數位化接口箱按照IEC61850標準對仿真報文進行格式轉換，生成SMV/GOOSE報文發送給電子裝置IED ;電子裝置IED返回的跳閘信號數據通過GOOSE報文發送給數位化接口箱，並轉換成仿真報文，通過千兆乙太網返回給廠站仿真子系統，帶入仿真計算中，將電子裝置IED接入試驗系統，用於實現對電子裝置IED的閉環測試。
11.如權利要求5所述的仿真方法，其特徵在於，所述D中，電網自動控制閉環試驗包括: 1>省調及以上AGC/AVC主站仿真；2>地調AVC主站仿真；3>AGC/AVC子站仿真，實現對主站系統電網自動控制應用；和4>AGC/AVC子站的閉環測試。`
【文檔編號】G06F17/50GK103488835SQ201310446108
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】李宇佳, 花靜, 狄方春, 楊清波 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院