一種基於電力信息物理系統的數模混合仿真裝置的製作方法
2023-05-08 05:52:41
本實用新型涉及一種仿真裝置，具體涉及一種基於電力信息物理系統的數模混合仿真裝置。
背景技術：
近年來第三次工業革命、「網際網路+」、大數據等新技術和概念的不斷湧現，極大的改變了傳統電力系統的工作模式，越來越多信息設備及系統在電力系統中取得大規模應用，未來的電力系統將變得更加智能化、分布化、互動化。這種實現了信息空間與電力系統深度融合、協同工作的未來電力系統即為電力信息物理系統。但當前電力信息物理系統的研究進展緩慢，主要受限於難以對電力信息物理系統進行建模及仿真，使得對其工作機理、安全問題、防護措施、優化控制等領域的研究工作無法開展。
技術實現要素：
為了克服上述不足，本實用新型提供一種基於電力信息物理系統的數模混合仿真裝置，以解決了仿真電力信息物理系統中各元件之間的連接關係複雜與無法協同工作的缺陷。
本實用新型提供的技術方案是：
一種基於電力信息物理系統的數模混合仿真裝置，所述裝置包括：
站控層、網絡通訊層和設備層；所述設備層通過網絡通訊層與站控層進行信息交互；
所述站控層，包括主機伺服器、客戶端和第一存儲器；
所述設備層，包括電氣設備、熱工儀表、斷路器和升壓站；
所述網絡通訊層，包括乙太網交換機；
所述客戶端與所述主機伺服器雙向連接；所述主機伺服器經乙太網交換機連接所述電氣設備的乙太網接口；相互通信的所述電氣設備、熱工儀表、斷路器和升壓站通過所述乙太網交換機與第一存儲器相連。
優選的，所述電氣設備，至少包括SCADA模型、發電廠模型、變電站模型和換流器模型任一種；所述SCADA模型、發電廠模型、變電站模型和換流器模型之間依次連接。
優選的，所述斷路器兩端分別連接交流母線和無功補償設備；所述交流母線另一端再通過斷路器連接換流器模型；所述換流器模型與變電站模型相連；所述變電站模型的直流高壓端與發電廠模型、SCADA模型的一端依次連接。
優選的，所述熱工儀表包括控制模塊、與控制模塊相連的儀表接收模塊和儀表檢測模塊；所述儀表接收模塊包括接收單元與提示單元，所述接收模塊包括採集儀表信息的掃描槍與存儲儀表信息的第二存儲器，所述第二存儲器與控制模塊相連，提示單元為連接於控制模塊的顯示屏；
所述儀表檢測模塊包括信息錄入單元與計量單元，所述計量單元包括對儀表的壓力、溫度、振動、轉速分別進行檢測的壓力計、溫度計、振動傳感器、轉速表，壓力計、溫度計、振動傳感器、轉速表，分別與控制模塊相連。
優選的，所述升壓站包括通訊管理機和AGC控制器；
所述通訊管理機，包括電源模塊和信號轉換模塊；所述信號轉換模塊上設有RJ45接口和通信接口；
信號轉換模塊分別通過RJ45接口和通信接口與電源模塊相連；其中，所述電源模塊包括AC/DC切換電路以及用來連接交流電或外部電池的電源控制單元，所述電源控制單元分別與所述AGC控制器雙向連接。
與最接近的現有技術相比，本實用新型具有如下顯著進步：
本實用新型提出的裝置，以實現仿真電力信息物理系統中各元件之間建立連接關係並協同工作，提供了可視化展示，便於管理和實時監控；為實現面向電力信息物理系統的統一協調控制提供了極大的便利，使得工作機理、安全問題、防護措施、優化控制等領域的研究得到大幅度進步。
附圖說明
圖1為本實用新型提供的數模混合仿真裝置結構示意圖；
圖2為具體實施方式提供的數模混合仿真裝置整體框架圖；
圖3為具體實施方式提供的電力系統算例為CEPRI-36BUS節點系統結構示意圖。
具體實施方式
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。
為了具體了解本實用新型提供的技術方案，將在下面的實施例中對本實用新型的技術方案做出詳細的描述和說明。顯然，本實用新型提供的實施例並不限定於本領域的技術人員所熟習的特殊細節。本實用新型的較佳實施例詳細描述如下，除這些描述外，本實用新型還可以具有其他實施方式。
一種基於電力信息物理系統的數模混合仿真裝置，如圖2所示，所述裝置包括：
站控層、網絡通訊層和設備層；設備層通過網絡通訊層與站控層進行信息交互；
站控層，包括主機伺服器、客戶端和第一存儲器；
設備層，包括電氣設備、熱工儀表、斷路器和升壓站；
斷路器兩端分別連接交流母線和無功補償設備；所述交流母線另一端再通過斷路器連接換流器模型；所述換流器模型與變電站模型相連；所述變電站模型的直流高壓端與發電廠模型、SCADA模型的一端依次連接。
熱工儀表包括控制模塊、與控制模塊相連的儀表接收模塊和儀表檢測模塊；所述儀表接收模塊包括接收單元與提示單元，所述接收模塊包括採集儀表信息的掃描槍與存儲儀表信息的第二存儲器，所述第二存儲器與控制模塊相連，提示單元為連接於控制模塊的顯示屏；
儀表檢測模塊包括信息錄入單元與計量單元，所述計量單元包括對儀表的壓力、溫度、振動、轉速分別進行檢測的壓力計、溫度計、振動傳感器、轉速表，壓力計、溫度計、振動傳感器、轉速表，分別與控制模塊相連。
升壓站包括通訊管理機和AGC控制器；其中，通訊管理機，包括電源模塊和信號轉換模塊；所述信號轉換模塊上設有RJ45接口和通信接口；
信號轉換模塊分別通過RJ45接口和通信接口與電源模塊相連；其中，所述電源模塊包括AC/DC切換電路以及用來連接交流電或外部電池的電源控制單元，所述電源控制單元分別與所述AGC控制器雙向連接。
網絡通訊層，包括乙太網交換機；
電氣設備，至少包括SCADA模型、發電廠模型、變電站模型和換流器模型任一種；所述SCADA模型、發電廠模型、變電站模型和換流器模型之間依次連接。如圖1所示。其中，SCADA模型，具備SCADA系統的功能；發電廠模型，具備發電廠的功能；變電站模型，具備變電站的功能；換流器模型，具備換流站的功能。
客戶端與所述主機伺服器雙向連接；所述主機伺服器經乙太網交換機連接所述電氣設備的乙太網接口；相互通信的所述電氣設備、熱工儀表、斷路器和升壓站通過所述乙太網交換機與第一存儲器相連。
主機伺服器，包括但不限於電力系統BPA仿真單元、PSASP電力系統分析單元和PSCAD電磁暫態仿真單元；
電力系統BPA仿真單元即(Bonneville Power Administration，BPA)、PSASP電力系統分析單元，即(Power System Analysis Software Package，PSASP)、PSCAD電磁暫態仿真單元，即(Power Systems Computer Aided Design，PSCAD)。
具體的，本實用新型實施例模擬了基於CEPRI-36BUS節點系統的典型電力信息物理系統，並在其中模擬了一個60Mw發電廠模型和一個110kV變電站模型。
電力系統算例為CEPRI-36BUS節點系統，將發電站模型和發電廠模型接入，共包含33條母線、7個發電機組，如圖3。
由於本實用新型可實現大規模的電力信息物理系統數模混合仿真，可清晰、有效的展示電力信息物理系統中各元件之間的連接關係與協同工作，並提供了可視化展示，極大的方便了面向電力信息物理系統的各類科學研究及教學培訓工作。
最後應當說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員依然可以對本實用新型的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本實用新型精神和範圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的權利要求保護範圍之內。