专利名称：一种电力系统广域测量系统通信时延的实时仿真方法
技术领域：
本发明涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种电力系统广域测量系统通信时延的实时仿真方法。
背景技术：
为了保证为飞速发展的现代社会提供安全、可靠、经济的电能，现代电力系统的各大区域电网互相联接，形成了地域跨度达几千千米的广域电力系统。广域电力系统在显著提高安全性、可靠性和经济性的同时，广域电力系统的动态控制问题也变得更加严峻。随着通信技术的进步，电力系统广域测量系统(WAMS)快速发展，WAMS测量终端一同步相量测 量单元(PMU)逐渐布置在了电力系统的关键节点(通常为广域电力系统中所有的500kV节点及重要的220kV节点)。WAMS正逐步成为广域电力系统动态监测与控制的重要数据平台。电力系统广域测量系统的测量数据更新间隔通常为IOms至20ms，且存在具有分布特性的网络通信时延。工作人员在已有的电力系统广域测量系统工程中，对通信网络时延进行了实测，得到的结论为其通信时延具有分布特性，具有一个平均的网络时延，越大或越小的通信时延出现的概率越小。典型的数据为，平均时延为IOms左右，但是仍会有80ms的时延时而出现。用于广域电力系统的基于WAMS数据的动态监测与控制的相关研究需要以实际的电力系统试验为基础。在实际运行的广域电力系统中进行一次试验的代价极高，研究人员通常以计的算机仿真试验代替实际广域电力系统中的试验。在电力系统的计算机仿真中，动态监测与控制使用的均为没有考虑通信网络特性的实时数据。以实时数字仿真器(RTDS，Real Time Digital Simulator)系统为代表的电力系统设备硬件在环试验平台能通过功率放大器等设备真实还原电力系统设备的安装环境。RTDS虽然能使用其自带的GT-net板卡或接入PMU设备仿真WAMS功能，但是实验室中难以搭建与真实WAMS相近的通信网络，导致难以仿真WAMS受通信网络时延的影响。综上，现有的电力系统仿真方法中，均难以仿真通信网络时延对WAMS的影响，亟需一种在实时仿真系统中，可以仿真与实际WAMS通信网络特性相同的通信时延的方法。
发明内容
为了克服现有技术缺陷，本发明提出了一种电力系统广域测量系统通信时延的实时仿真方法。本发明的技术方案为一种电力系统广域测量系统通信时延的实时仿真方法，定义变量j的初始值为0 ;设关注的WAMS量测有K个，对应有K组中间辅助变量，每组中间辅助变量包括相应的测量值缓冲数据序列、通信时延缓冲数据序列、时延数据序列和WAMS数据链；所述测量值缓冲数据序列是用于存放当前仿真时刻起至之前最大仿真时延dT_段内的测量值的序列，所述通信时延缓冲数据序列是用于存放与测量值缓冲数据序列中量测值的对应时延数据的序列，所述时延数据序列是用于存放待仿真的时延数据的序列，所述WAMS数据链是根据时标信息进行同步的带时标WAMS测量数据的序列；每当完成一个仿真步长的仿真计算后，得到多个量测的瞬时值，开始当前仿真步长的通信时延仿真，通信时延仿真包括以下步骤，步骤1，令 j = j + l;步骤2，根据限定处理时延的最大循环次数N值对关注的K个WAMS量测分别执行小步长子流程，所述小步长子流程以实时仿真系统的仿真步长dt实时输出量测受通信时延影响的值；其中，
权利要求
1.一种电力系统广域测量系统通信时延的实时仿真方法，其特征在于定义变量j的初始值为O ;设关注的WAMS量测有K个，对应有K组中间辅助变量，每组中间辅助变量包括相应的测量值缓冲数据序列、通信时延缓冲数据序列、时延数据序列和WAMS数据链；所述测量值缓冲数据序列是用于存放当前仿真时刻起至之前最大仿真时延dTmax段内的测量值的序列，所述通信时延缓冲数据序列是用于存放与测量值缓冲数据序列中量测值的对应时延数据的序列，所述时延数据序列是用于存放待仿真的时延数据的序列，所述WAMS数据链是根据时标信息进行同步的带时标WAMS测量数据的序列； 每当完成一个仿真步长的仿真计算后，得到多个量测的瞬时值，开始当前仿真步长的通信时延仿真，通信时延仿真包括以下步骤， 步骤1，令j = j+1 ; 步骤2，根据限定处理时延的最大循环次数N值对关注的K个WAMS量测分别执行小步长子流程，所述小步长子流程以实时仿真系统的仿真步长dt实时输出量测受通信时延影响的值； 其中
2.根据权利要求I所述电力系统广域测量系统通信时延的实时仿真方法，其特征在于步骤2中，将关注的WAMS量测依次标记为第k个量测，k=l, ...,K； 对第k个量测执行的小步长子流程如下 步骤a，初始化变量i=0 ； 步骤b，判断i是否小于N，若i大于等于N，则结束小步长子流程，进入步骤3 ;若i小于N则继续进行步骤c ; 步骤C，逐一判断通信时延缓冲数据序列中的第i个受时延影响的测量值是否能用；具体方法为，设通信时延缓冲数据序列为td_buf，从通信时延缓冲数据序列td_buf中读取第k个量测的第i个通信时延缓冲数据td_buf (k) (i)，记为t，表达式为，t=td_buf(k)(i) 然后，判断t的值是否与预设的特殊网络状态对应的数值之一相等，若没有相等的情况，则执行步骤d ;若有相等的情况，则进行针对该特殊状态的相应处理，i=i+l，并返回步骤a; 步骤d，判断第i个受时延影响的测量值是否能用，包括先用t值减相应的时延，表达式为， t=t_i XdT-jXdt 若t>0，则该时刻受时延影响的测量值不能用，i=i+l，并返回步骤b ;若t〈0，则执行步骤e ; 步骤e，计算第k个量测受时延影响后的实时测量值yk_out为， yk_out=y_buf(k) (i) 其中，y_buf为测量值缓冲数据序列，y_buf(k) (i)为第k个量测的第i个测量值缓冲数据； 步骤f，结束小步长子流程。
3.根据权利要求I或2所述电力系统广域测量系统通信时延的实时仿真方法，其特征在于步骤5中，将关注的WAMS量测依次标记为第k个量测，k=l, ...,K； 对第k个量测执行的大步长子流程如下 步骤a，初始化变量i=0 ； 步骤b，判断i是否小于N，若i大于等于N，则结束大步长子流程，进入步骤6 ;若i小于N则继续进行步骤c ； 步骤C，逐一判断通信时延缓冲数据序列中的第i个受时延影响的测量值是否能用；具体方法为，从通信时延缓冲数据序列td_buf中读取第k个量测的第i个通信时延缓冲数据td_buf (k) (i),记为t,表达式为，t=td_buf(k)(i) 然后，判断t的值是否与预设的特殊网络状态对应的数值之一相等，若没有相等的情况，则执行步骤d ;若有相等的情况，则进行针对该特殊状态的相应处理，则i=i+l，并返回步骤a ； 步骤d，判断第i个受时延影响的测量值是否能用，包括先用t值减相应的时延，表达式为，t=t_i XdT 若t>0，则该时刻受时延影响的测量值不能用，i=i+l，并返回步骤b;若t〈0，则执行步骤e; 步骤e，计算第k个量测受时延影响后，用于保存的测量值yk_d为， yk_d=y_buf(k) (i) 其中，y_buf为测量值缓冲数据序列，y_buf(k) (i)为第k个量测的第i个测量值缓冲数据； 步骤f，更新测量值缓冲数据序列、通信时延缓冲数据序列如下， y_buf(k)(M-I)=y_buf(k)(M_2);y_buf(k)(2)=y_buf (k) (I);y_buf(k)(I)=y_buf(k)(O);y_buf(k)(0)=yk;及td—buf (k) (M-I) =td—buf (k) (M_2);td—buf (k) (2) =td—buf (k) (I);td—buf (k) (I) =td—buf (k) (O);td—buf (k) (0)=td—new(k); 其中，yk为实时仿真系统中第k个量测的实时量测值，td—new(k)为依次从自第k个量测的相应时延数据序列中取的一个数据； 步骤g，结束大步长子流程。
全文摘要
一种电力系统广域测量系统通信时延的实时仿真方法，包括进行一次仿真运算后对关注的多个WAMS量测分别执行小步长子流程，获得多个量测受通信网络时延影响的值；然后判断是否到达一次WAMS测量周期，不是则进行下一次仿真，是则对关注的多个量测分别执行大步长子流程，获得多个量测受通信网络时延影响的值，并协调处理多个受时延影响的量测数据。发明方法中不同的量测可以使用不同的时延序列以模仿相应的信道特性，使仿真的通信时延非常接近真实的WAMS并可对丢包、通信失败等各种网络状态进行模拟仿真。本发明方法易于编程实现并嵌入到实时仿真系统中，可进一步对其输出的受通信网络时延影响的WAMS数据进行分析处理，具有很好的扩展性。
文档编号H04L12/26GK102970180SQ20121043411
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者黎雄, 孙元章, 张放, 程林, 刘志雄, 曾敏, 王举, 徐箭, 林成, 赵维兴, 唐建兴, 王国松, 马覃峰 申请人:武汉大学, 贵州电网公司电力调度控制中心