一种调度自动化系统的仿真平台及其仿真方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力调度自动化的仿真平台及其仿真方法，具体涉及一种调度自动化系统的仿真平台及其仿真方法。本发明对复杂电力系统、多级调度主站系统、变电站系统、发电厂系统、AGC、AVC子站系统进行全面仿真，并对自动控制、继电保护等装置动作后的电力系统运行状态进行稳态和暂态计算，真实地反应电力系统运行状态，可为调度自动化系统及设备的测试提供标准化测试环境及测试方法，增强系统的可靠性，提高系统运行效率，有效支撑电网的安全稳定运行。
【专利说明】一种调度自动化系统的仿真平台及其仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力调度自动化的仿真平台及其仿真方法，具体涉及一种调度自动化系统的仿真平台及其仿真方法。
【背景技术】
[0002]随着坚强智能电网进入全面建设阶段以及国家电网公司大运行体系建设的推进，大量电网自动化新系统、新设备将相继投入运行，需要对其进行全面、详尽的评估和测试，以确保新系统、新设备在稳定可靠运行的同时能够满足标准规范化的要求。
[0003]当前，通常由检测机构的工作人员利用检测工具对调度自动化系统及设备进行检测，在检测工作中存在人工参与较多、检测仿真环境真实性较差、测试用例的设计及管理难度较大、检测结果受检测人员主观影响较强等问题。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种调度自动化系统的仿真平台，另一目的是提供一种调度自动化系统的仿真方法，通过调度自动化系统综合测评试验系统框架的搭建，可以实现复杂电力系统仿真、多级调度主站系统仿真、变电站系统仿真、发电厂系统仿真、子站系统仿真等全面的电力系统仿真功能，以及标准化的测试环境、全面的测试手段、自动化测试能力、规范的测试流程管理等检测功能。
[0005]本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
[0006]本发明一种调度自动化系统的仿真平台，其改进之处在于，所述仿真平台包括全数字仿真子系统、主站仿真子系统和厂站仿真子系统，所述全数字仿真子系统通过在线数据接口和规约转换接口与主站仿真子系统进行数据交互；所述全数字仿真子系统通过物理接口箱和数字化接口箱与厂站仿真子系统进行数据交互。
[0007]进一步地，所述全数字仿真子系统的功能包括物理模型搭建、状态估计、潮流计算和暂态计算；
[0008]所述物理模型搭建包括系统模型搭建和开关元件模型搭建；系统模型包括电源模型、网络元件模型、负荷模型和直流输电系统模型，用于对电力系统发输变配各环节进行仿真计算；
[0009]开关元件模型包括开关模型和刀闸模型，用于反映电网中元件的拓扑连接关系。
[0010]进一步地，主站仿真功能基于所述试验系统内的全数字仿真子系统与主站仿真子系统，通过对主站系统的仿真模拟，用于对厂站系统被测对象及主站系统被测对象进行测试。
[0011]进一步地，厂站仿真功能基于所述试验系统内的全数字仿真子系统与厂站仿真子系统，通过对厂站系统的仿真模拟，用于对主站系统被测对象及厂站系统被测对象进行测试；
[0012]厂站仿真子系统通过全数字仿真子系统的物理接口箱和功率放大器接入物理装置，进行实时仿真试验；所述试验系统与物理接口箱之间采用实时以太网通讯，厂站仿真子系统和物理接口箱之间最小以50us为周期实时地进行数据交换；物理装置包括继电保护、安全自动装置以及直流输电控制器。
[0013]本发明基于另一目的提供的一种调度自动化系统仿真方法，其改进之处在于，所述方法用的系统为综合测评试验系统，试验系统包括全数字仿真子系统、主站仿真子系统和厂站仿真子系统，所述全数字仿真子系统通过在线数据接口和规约转换接口与主站仿真子系统进行数据交互；所述全数字仿真子系统通过物理接口箱和数字化接口箱与厂站仿真子系统进行数据交互；
[0014]所述方法包括:
[0015]A、全数字仿真计算；
[0016]B、对主站系统进行仿真；
[0017]C、对厂站系统进行仿真；和
[0018]D、电网自动控制闭环试验。
[0019]进一步地，所述A中，采用全数字仿真子系统进行全数字仿真计算，全数字仿真计算内容包括:
[0020](I)对于电网运行数据:首先进行状态估计，生成仿真系统的标准数据源，并对电力系统进行潮流计算及暂态计算，模拟仿真电力系统在各种扰动、状态变化、设备动作情况下的运行状态，并将运行数据通过通讯规约接口转换传递给主站仿真子系统，为调度自动化系统主站端的测试及厂站端的测试提供标准的数据源；
[0021](2)对于被测对象为主站系统测试时:全数字仿真子系统及厂站仿真子系统搭建子站系统仿真环境，模拟子站系统的各种行为，为主站系统的测试提供闭环的测试环境；
[0022](3)对于被测对象为AGC/AVC子站系统测试时:对于子站系统测试，全数字仿真子系统及主站仿真子系统搭建主站系统仿真环境，模拟主站系统的各种行为，为子站系统的测试提供闭环的测试环境；
[0023](4)对于自动发电控制AGC和自动电压控制AVC闭环测试:将自动发电控制AGC和自动电压控制AVC子站的动作反馈到发电机组物理模型中，并仿真计算控制命令执行后的电网运行状态，将其反馈到调度自动化主站系统中，用于实现对控制类应用的闭环测试；
[0024](5)对于被测对象为厂站系统装置测试时:厂站系统装置的动作及信号传输反馈到全数字仿真子系统，实现对厂站系统装置的闭环测试。
[0025]进一步地，所述标准数据源是指全数字仿真子系统中与实际系统元件的潮流保持一致生成的数据，传递给主站仿真子系统，供后续计算和测试；
[0026]所述子站系统的各种行为包括分解及执行主站系统下发的各种遥控、遥调命令。
[0027]进一步地，所述B中，主站仿真子系统的数据来源来自于全数字仿真子系统直接生成的能量管理系统EMS、广域监测系统WAMS、故障信息和电网拓扑数据，或通过在线数据接口，将主站仿真子系统采集的在线数据传递给全数字仿真子系统，经状态估计及潮流计算，生成测试要求的模型、断面和实时数据，作为初始数据源提供给主站仿真子系统的前置系统，供主站仿真子系统的基础平台、应用模块或被测主站系统对象进行测试和联合调试使用。
[0028]进一步地，采用所述主站仿真子系统对主站系统进行仿真，所述主站仿真子系统针对被测对象传输数据及信息，包括:
[0029]<1>被测对象为主站系统的数据采集与监视控制系统SCADA服务器和基础平台时，从主站仿真子系统的前置服务器中传输基础数据以供测试；
[0030]〈2>被测对象为主站系统类应用模块时，从主站仿真子系统的基础平台中传输基础数据以供测试；
[0031]<3>被测对象为厂站系统中的一体化监控系统、保护、测控装置时，向主站仿真子系统的前置系统发送遥测、遥信信息以供测试；
[0032]〈4>被测对象为自动发电控制AGC和自动电压控制AVC子站时，从主站仿真子系统的前置系统传输遥控、遥调命令，并将设备动作情况发送给全数字仿真子系统，改变电力系统物理模型，完成闭环测试。
[0033]进一步地，所述C中，采用所述厂站仿真子系统对厂站系统进行仿真，仿真内容包括:
[0034]厂站仿真子系统通过数字化接口，与遵循IEC61850标准的数字化变电站二次设备进行闭环仿真，在仿真过程中，厂站仿真子系统对电网模型进行实时计算，并将电子装置IED采集的电压、电流和开关状态数据通过千兆以太网发送给数字化接口箱，数字化接口箱按照IEC61850标准对仿真报文进行格式转换，生成SMV/G00SE报文发送给电子装置IED ；电子装置IED返回的跳闸信号数据通过GOOSE报文发送给数字化接口箱，并转换成仿真报文，通过千兆以太网返回给厂站仿真子系统，带入仿真计算中，将电子装置IED接入试验系统，用于实现对电子装置IED的闭环测试。
[0035]进一步地，所述D中，电网自动控制闭环试验包括:
[0036]1>省调及以上AGC/AVC主站仿真；
[0037]2>地调AVC主站仿真；
[0038]3>AGC/AVC子站仿真，实现对主站系统电网自动控制应用；和
[0039]4>AGC/AVC子站的闭环测试。
[0040]与现有技术比，本发明达到的有益效果是:
[0041]本发明提供的一种调度自动化系统的仿真平台及其仿真方法，可以实现复杂电力系统综合仿真，多级调度主站系统仿真、变电站系统仿真、发电厂系统仿真、子站系统仿真等全面的电力系统仿真功能，实现对调度自动化主站系统、AGC/AVC子站、RTU、继电保护、IED等装置设备、变电站一体化监控系统等自动化系统及设备进行综合测评及试验，实现电力系统仿真与调度自动化系统测试试验的有机结合，为调度自动化系统的闭环测试提供与实际运行环境相似的仿真测试环境，并通过丰富的物理接口与数字接口，实现调度自动化系统及设备检测的“即插即用”测试模式，具体为:
[0042](I)全数字仿真子系统仿真:在建模方面，可以建立大规模复杂电力系统的仿真模型，支持建立各类电源模型、网络元件模型、负荷模型、直流输电系统模型等系统模型，以及开关、刀闸等反映电网的拓扑连接关系的网络拓扑模型。在仿真计算方面，可以进行复杂电力系统潮流计算及暂态计算，对扰动、故障、装置动作等不同的运行状态进行仿真计算。在功能实现方面，全数字仿真子系统可以作为调度自动化系统及设备测试的初始数据源及信号源，以及在被测对象实现某功能后仿真电网当前运行状态，以验证被测对象的行为正确性；还可以与主站仿真子系统及厂站仿真子系统配合，真实模拟调度自动化主站系统及调度自动化厂站系统的各种行为及动作，以便于实现对主站系统、厂站系统的各类软件及设备进行闭环测试。
[0043](2)主站仿真子系统仿真。在结构方面，可以模拟调度自动化系统的横向集成和纵向贯通的特点。横向上，系统通过统一的基础平台实现四类应用的一体化运行，实现主、备用调间各应用功能的协调运行和系统维护与数据的同步；纵向上，通过基础平台实现上下级调度技术支持系统间的一体化运行和模型、数据、画面的源端维护与系统共享。在功能方面，主站仿真子系统结合全数字仿真子系统，可以模拟主站系统全部功能，对于厂站系统测试对象及主站系统测试对象的测试，可以为测试对象提供初始数据，并对测试对象的动作做出反馈。
[0044](3)厂站仿真子系统仿真:在结构方面，厂站仿真子系统具备厂站系统典型结构，能真实模拟发电厂、变电站和AGC/AVC子站的各种行为。在功能方面，厂站仿真子系统结合全数字仿真子系统，可仿真生成遥测、遥信数据，通过IEC101、IEC104、DL476等常用通讯规约与主站系统进行交互；并能仿真输出事件顺序记录(S0E记录)、各种元器件动作，以及仿真遥控正确、错误、遥调拒动、滑档等各种情况。
[0045](4)电网自动控制闭环试验:本发明提供的试验系统可以进行省调及以上AGC/AVC主站仿真、地调AVC主站仿真、AGC/AVC子站仿真，实现对主站系统电网自动控制应用，及AGC/AVC子站的闭环测试。通过全数字仿真子系统对发电机组、变压器、无功补偿设备、开关、刀闸等模型的改变，仿真自动控制装置动作后的系统运行状态，以验证电网自动控制的有效性，实现对其进行的闭环测试。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]图1是本发明提供的调度自动化系统的仿真平台结构图；
[0047]图2是本发明提供的调度自动化主站仿真子系统功能数据交换示意图；
[0048]图3是本发明提供的调度自动化厂站仿真子系统功能数据交换示意图。
【具体实施方式】
[0049]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0050]本发明的目的是提供一种调度自动化系统的仿真平台及其仿真方法，本发明提供的仿真平台具备对电力系统发、输、变、配各个环节的仿真能力，具备对调度主站、厂站、配调主站、配调子站和保护等自动化装置和系统的测试能力，具备即插即用的测试环境搭建能力，具备AGC、AVC闭环仿真试验能力。
[0051]下面对本发明用到的术语进行详细解释:
[0052]一)调度自动化系统:综合利用电子计算机、远动和远程通信技术，对电网运行的一次设备进行监视、控制、调度的自动化系统；以实现电力系统调度管理自动化，有效协助调度员完成调度任务。
[0053]二)调度自动化系统主站端:包含前置系统、基础平台及实时监控与预警类应用、调度计划类应用、安全校核类应用、调度管理类应用四大类应用。主要实现接收各厂站RTU数据、数据处理、运行监视、控制命令下发等功能。
[0054]三)调度自动化系统厂站端:包含测控装置、保护装置、远动网关机、IED等装置的变电站系统及包含AGC/AVC子站、PLC/DCS、RTU等装置的发电厂系统。
[0055]四)自动电压控制(AVC):自动电压控制是指在正常运行情况下，通过实时监视电网无功/电压情况，进行在线优化计算，分区分层调节控制电网中的无功电源、变压器分接头、无功补偿等设备，实施实时的最优闭环控制，满足全网安全约束条件下的优化无功潮流运行，达到电压优质和网损最小的目标。
[0056]五)自动发电控制(AGC):随着系统频率、联络线所带负荷或者它们相互之间关系的变化，调节指定区域内各发电机的有功出力来维持计划的系统频率或使其与其他区域的既定交换在预定限值内或二者兼顾。
[0057]六)远动终端(RTU):电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置，它负责采集所在发电厂或变电站电力运行状态的模拟量和状态量，监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量，执行调度中心发往所在发电厂或变电站的控制和调度命令。
[0058]七)全数字仿真系统:在计算机上建立电力系统的数学模型并进行仿真试验的系统。其具有不受被研究系统规模和结构复杂性的限制、计算速度快、使用灵活、扩展方便、成本相对低廉的优点，是当前电力系统仿真系统发展的主要方向。
[0059]本发明提供的调度自动化系统仿真平台包含电力系统综合仿真、调度自动化系统主站端测试、调度自动化系统厂站端测试以及AGC、AVC闭环控制试验等功能。可对调度主站、远程测控终端RTU和保护等自动化装置进行全面的测试，并对自动控制、继电保护等装置动作后的电力系统运行状态进行稳态和暂态仿真，真实地反应电力系统运行状态，试验系统包括全数字仿真子系统、主站仿真子系统和厂站仿真子系统，所述全数字仿真子系统通过在线数据接口和规约转换接口与主站仿真子系统进行数据交互；所述全数字仿真子系统通过物理接口箱和数字化接口箱与厂站仿真子系统进行数据交互。
[0060]对于全数字仿真子系统，主要具备物理模型搭建、状态估计、潮流计算、暂态计算等功能，可对电力系统运行状态进行全面的仿真计算，并作为主站及厂站测试的数据源。对于主站仿真子系统，横向上，系统通过统一的基础平台实现四类应用的一体化运行，实现主、备用调间各应用功能的协调运行和系统维护与数据的同步；纵向上，通过基础平台实现上下级调度技术支持系统间的一体化运行和模型、数据、画面的源端维护与系统共享。厂站仿真子系统应具备典型的厂站系统结构，能模拟遥信变位、装置动作、控制命令动作等操作，以模拟主站系统下发控制命令、电力系统状态变化等情况下的厂站系统状态。调度自动化系统综合测评试验系统结构如图1所示。
[0061]调度自动化系统仿真平台包含一整套电力系统仿真、检测试验环境，针对不同的被测对象，可提供即插即用的测试环境，通过其关联系统针对被测部分请求的输入与输出，实现对被测部分的测试环境支撑，提供相应的测试输入、输出，形成被测部分的闭环测试环境。在检测时只需将系统内的相应部分通过不同的硬件接口及软件接口替换成被测对象，即可实现对被测对象的测试。对于调度自动化主站系统的测试，综合测评试验系统应能模拟发电厂和变电站系统的各种动作，并能对电力系统运行状态进行仿真。对于调度自动化厂站系统的测试，综合测评试验系统应能模拟主站系统全部功能，及与厂站系统之间的信息交互，如开关操作要求、控制命令下发等。
[0062]本发明还一种调度自动化系统仿真方法，采用调度自动化系统的仿真平台实现，包括:[0063](一)电力系统综合仿真:由全数字仿真子系统实现。
[0064]电力系统综合仿真功能基于系统内的全数字仿真子系统，支持建立各类电源模型、网络元件模型、负荷模型、直流输电系统模型等模型，对电力系统发输变配各个环节进行仿真计算；全数字仿真子系统可建立开关、刀闸等开关元件模型，真实反映电网的拓扑连接关系。
[0065]所述全数字仿真子系统包括:计算服务器、管理服务器、功率放大器、物理接口箱、网络设备、防火墙；所述计算服务器和管理服务器通过网络设备组成局域网，所述局域网与防火墙连接，所述功率放大器与物理接口箱连接；所述网络设备采用交换机；所述物理接口箱与交换机连接。
[0066]全数字仿真子系统仿真内容包括:
[0067]( I)对于电网运行数据，首先进行状态估计，生成仿真系统的标准数据源，并可对电力系统进行潮流计算及暂态计算，模拟仿真电力系统在各种扰动、状态变化、设备动作等情况下的真实运行状态，并将运行数据通过通讯规约转换传递给主站仿真子系统，为调度自动化系统主站端的测试及厂站端的测试提供标准的数据源。
[0068](2)对于主站系统测试，全数字仿真子系统及子站仿真部分可搭建一套子站系统仿真环境，模拟子站系统的各种行为，为主站系统的测试提供闭环的测试环境；
[0069](3)对于子站系统测试，全数字仿真子系统及主站仿真子系统可搭建一套主站系统仿真环境，模拟主站系统的各种行为，为子站系统的测试提供闭环的测试环境。
[0070](4)此外，对于AGC、AVC闭环测试，可以将AGC、AVC子站的动作反馈到发电机组等物理模型中，并仿真计算控制命令执行后的电网运行状态，并将其反馈到调度自动化主站系统中，以实现对控制类应用的闭环测试；
[0071](5)对于厂站系统装置测试，各种装置的动作及信号传输可以反馈到全数字仿真子系统，实现对装置的闭环测试。
[0072](二)调度自动化主站系统仿真:
[0073]主站仿真功能基于仿真平台内的全数字仿真子系统与主站仿真子系统，通过对主站系统的仿真模拟，可对厂站被测对象及主站被测对象进行测试。
[0074]所述主站仿真子系统包括:I区应用、II区应用和III区应用，所述I区应用、II区应用和III区应用均包括服务器、数据库服务器、存储设备、网络设备、安全设备和GPS时钟；所述数据库服务器与存储设备连接，所述数据库服务器和服务器通过网络设备连接成局域网，所述局域网与安全设备连接；所述I区应用、II区应用和III区应用中两两之间通过横向隔离装置进行隔离，用于保证数据传递安全性。
[0075]所述服务器包括前置服务器、SCADA服务器、应用服务器；所述SCADA服务器和应用服务器的应用模块集成在基础平台上；前置服务器用作厂站系统与主站系统之间信息交互的媒介，来自于厂站系统的遥测和遥信数据通过前置服务器传递给主站系统的SCADA服务器，来自于主站系统的遥控、遥调信息通过前置服务器传递给厂站系统；所述应用模块包括实时监控与预警模块、调度计划模块、安全校核模块和调度管理模块；所述存储设备包括磁盘阵列，所述网络设备包括交换机，所述安全设备包括防火墙。
[0076]主站仿真子系统的数据来源可来自于全数字仿真子系统直接生成的EMS、WAMS、故障信息、电网拓扑等数据，也可通过在线数据接口，将主站仿真子系统采集的在线数据传递给全数字仿真子系统，经状态估计及潮流计算，生成符合测试要求的模型、断面、实时数据，作为初始数据源提供给主站仿真子系统前置系统，供主站仿真子系统基础平台、其他应用或其他被测主站系统对象进行测试、联合调试使用。
[0077]主站仿真子系统仿真针对不同被测对象进行方针，包括:
[0078]<1>被测对象为主站系统SCADA (数据采集与监视控制系统)、基础平台时，可从主站仿真子系统前置系统中传输基础数据以供测试；
[0079]〈2>被测对象为主站系统四大类应用时，可从主站仿真子系统基础平台中传输基础数据以供测试。
[0080]<3>被测对象为一体化监控系统、保护、测控装置时，能向主站仿真子系统前置系统发送遥测、遥信信息以供测试；
[0081]<4>被测对象为AGC、AVC子站时，可从主站仿真子系统前置系统传输遥控、遥调命令，并能将设备动作情况发送给全数字仿真子系统，改变电力系统物理模型，以完成闭环测试。调度自动化主站系统仿真功能数据交换情况如图2所示。
[0082](三)调度自动化厂站系统仿真:
[0083]厂站仿真功能基于综合测评试验系统内的全数字仿真子系统与厂站仿真子系统，通过对厂站系统的仿真模拟，可对主站被测对象及厂站被测对象进行测试。
[0084]所述厂站仿真子系统包括智能变电站一体化监控系统、远程测控终端系统RTU、远动网关机、数字接口箱、电子装置IED和AGC/AVC子站；所述智能变电站一体化监控系统对远程测控终端系统RTU、远动网关机、数字接口箱、电子装置IED和AGC/AVC子站的二次信息量进行监控；所述数字接口箱指的是全数字仿真子系统与厂站仿真子系统进行数字信号传递的接口装置。
[0085]智能变电站一体化监控系统包括监控主机、操作员站、工程师工作站、I区数据通信网关机、II区数据通信网关机、III区数据通信网关机、IV区数据通信网关机及应用服务器；所述操作员站、工程师工作站、I区数据通信网关机、II区数据通信网关机、III区数据通信网关机及IV区数据通信网关机均与监控主机连接；所述应用服务器分别与I区数据通信网关机、II区数据通信网关机、III区数据通信网关机及IV区数据通信网关机连接；所述智能变电站一体化监控系统用于运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理和辅助应用；
[0086]电子装置IED功能包括I)采集或处理数据；2)接收或发送数据；3)接收或发送控制指令；4)执行控制指令；所述电子装置IED采用变压器有载分接开关的控制器或具有自诊断功能的现场局部放电监测仪。
[0087]厂站仿真子系统的数据来自全数字仿真子系统输出的数字量、模拟量等信息，可仿真生成遥测、遥信数据，通过IEC101、IEC104、DL476等常用通讯规约与主站系统进行交互；并能仿真输出事件顺序记录(S0E记录)、各种元器件动作，以及仿真遥控正确、错误、遥调拒动、滑档等各种情况。
[0088]厂站仿真子系统通过全数字仿真子系统的物理接口箱和功率放大器接入各种实际物理装置(如继电保护和安全自动装置、直流输电控制器等)，进行实时仿真试验，以检验其在系统中的实际效果。测评试验系统与物理接口箱之间采用实时以太网通讯，保证仿真系统和物理接口箱之间最小能以50us为周期实时地进行数据交换。[0089]厂站仿真子系统的仿真内容包括:厂站仿真子系统通过数字化接口，可以与遵循IEC61850标准的数字化变电站二次设备进行闭环仿真。在仿真过程中，厂站仿真子系统对电网模型进行实时计算，并将智能电子装置(IED)需要采集的电压、电流、开关状态等数据通过千兆以太网发送给数字化接口箱，接口箱按照IEC61850标准对仿真报文进行格式转换，生成SMV/G00SE报文发送给IED ；IED返回的跳闸信号等数据通过GOOSE报文发送给接口箱，并转换成仿真报文，通过千兆以太网返回给厂站仿真子系统，带入仿真计算中，这样就将智能电子装置接入仿真系统，实现对智能电子装置的闭环测试。调度自动化厂站系统仿真功能数据交换情况如图3所示。
[0090](四)电网自动控制闭环试验:
[0091 ] 1>省调及以上AGC/AVC主站仿真:
[0092]对于被测对象为省调及以上电网AGC/AVC子站，测评试验系统具备主站仿真功能。AGC/AVC子站将指令分解为各机组的有功/无功出力调节指令，下发给全数字仿真子系统的发电机组物理仿真模型，并形成调节后的电网运行状态，作为遥测数据上传并更新至主站仿真子系统的前置系统及SCADA，同时AGC/AVC子站根据各机组的状态向主站仿真子系统的前置系统及SCADA更新上下调节闭锁遥信量。主站仿真子系统通过计算电网调节后的运行状态来验证调节指令响应的合理性与正确性，已完成对省级及以上AGC/AVC主站的闭环测试。
[0093]2>地调AVC主站仿真:
[0094]地调AVC主站的仿真与省调相似，但无需子站装置，根据电容电抗器开关的投切和变压器档位的升降，改变电网拓扑结构，并将开关、刀闸的状态信息下发给全数字仿真子系统，计算出调节后的电网运行状态，并更新至主站仿真子系统的前置系统及SCADAj^S状态估计生产新的电网模型，再 等待进行下一个周期的AVC计算。
[0095]3>AGC/AVC 子站仿真:
[0096]对于被测对象为主站AGC/AVC模块，根据全数字仿真子系统及主站仿真子系统提供的初始遥测、遥信数据和电网模型，计算并给出AGC/AVC的控制指令。测评试验系统具备AGC/AVC子站仿真功能，以响应AGC/AVC主站下发的控制指令，并且AGC/AVC子站系统需要对该控制指令做出如下响应:告知主站调整后的机组有功、无功出力(遥测值)，告知主站该发电机的状态信息(遥信量如上下调节闭锁等)。
[0097]本发明提供的一种调度自动化系统的仿真平台及其仿真方法，可以对调度主站、远程测控终端系统RTlXRemote Terminal Unit)和保护等自动化设备和系统进行自动化标准化测试，测试类别可包括功能测试、性能测试、可靠性测试、兼容性测试、规范标准符合性和安全性测试等，适合于对上述设备、系统进行全面的出厂测试、验收测试、版本升级测试、以及设备、系统之间的对比评估等测试，可为调度自动化系统测试提供标准化测试环境、标准化测试工具、自动化测试能力及规范化的流程管理，增强系统的可靠性，提高系统运行效率，有效支撑电网的安全稳定运行。
[0098]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种调度自动化系统的仿真平台，其特征在于，所述仿真平台包括全数字仿真子系统、主站仿真子系统和厂站仿真子系统，所述全数字仿真子系统通过在线数据接口和规约转换接口与主站仿真子系统进行数据交互；所述全数字仿真子系统通过物理接口箱和数字化接口箱与厂站仿真子系统进行数据交互。
2.如权利要求1所述的仿真平台，其特征在于，所述全数字仿真子系统的功能包括物理模型搭建、状态估计、潮流计算和暂态计算； 所述物理模型搭建包括系统模型搭建和开关元件模型搭建；系统模型包括电源模型、网络元件模型、负荷模型和直流输电系统模型，用于对电力系统发输变配各环节进行仿真计算; 开关元件模型包括开关模型和刀闸模型，用于反映电网中元件的拓扑连接关系。
3.如权利要求1所述的仿真平台，其特征在于，主站仿真功能基于所述试验系统内的全数字仿真子系统与主站仿真子系统，通过对主站系统的仿真模拟，用于对厂站系统被测对象及主站系统被测对象进行测试。
4.如权利要求1所述的仿真平台，其特征在于，厂站仿真功能基于所述试验系统内的全数字仿真子系统与厂站仿真子系统，通过对厂站系统的仿真模拟，用于对主站系统被测对象及厂站系统被测对象进行测试； 厂站仿真子系统通过全数字仿真子系统的物理接口箱和功率放大器接入物理装置，进行实时仿真试验；所述试验系统与物理接口箱之间采用实时以太网通讯，厂站仿真子系统和物理接口箱之间最小以50us为周期实时地进行数据交换；物理装置包括继电保护、安全自动装置以及直流输电控制器。
5.一种调度自动化系统 仿真方法，其特征在于，所述方法用的系统为综合测评试验系统，试验系统包括全数字仿真子系统、主站仿真子系统和厂站仿真子系统，所述全数字仿真子系统通过在线数据接口和规约转换接口与主站仿真子系统进行数据交互；所述全数字仿真子系统通过物理接口箱和数字化接口箱与厂站仿真子系统进行数据交互； 所述方法包括: A、全数字仿真计算； B、对主站系统进行仿真； C、对厂站系统进行仿真；和 D、电网自动控制闭环试验。
6.如权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，所述A中，采用全数字仿真子系统进行全数字仿真计算，全数字仿真计算内容包括: (1)对于电网运行数据:首先进行状态估计，生成仿真系统的标准数据源，并对电力系统进行潮流计算及暂态计算，模拟仿真电力系统在各种扰动、状态变化、设备动作情况下的运行状态，并将运行数据通过通讯规约接口转换传递给主站仿真子系统，为调度自动化系统主站端的测试及厂站端的测试提供标准的数据源； (2)对于被测对象为主站系统测试时:全数字仿真子系统及厂站仿真子系统搭建子站系统仿真环境，模拟子站系统的各种行为，为主站系统的测试提供闭环的测试环境； (3)对于被测对象为AGC/AVC子站系统测试时:对于子站系统测试，全数字仿真子系统及主站仿真子系统搭建主站系统仿真环境,模拟主站系统的各种行为，为子站系统的测试提供闭环的测试环境； (4)对于自动发电控制AGC和自动电压控制AVC闭环测试:将自动发电控制AGC和自动电压控制AVC子站的动作反馈到发电机组物理模型中，并仿真计算控制命令执行后的电网运行状态，将其反馈到调度自动化主站系统中，用于实现对控制类应用的闭环测试； (5)对于被测对象为厂站系统装置测试时:厂站系统装置的动作及信号传输反馈到全数字仿真子系统，实现对厂站系统装置的闭环测试。
7.如权利要求6所述的仿真方法，其特征在于，所述标准数据源是指全数字仿真子系统中与实际系统元件的潮流保持一致生成的数据，传递给主站仿真子系统，供后续计算和测试; 所述子站系统的各种行为包括分解及执行主站系统下发的各种遥控、遥调命令。
8.如权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，所述B中，主站仿真子系统的数据来源来自于全数字仿真子系统直接生成的能量管理系统EMS、广域监测系统WAMS、故障信息和电网拓扑数据，或通过在线数据接口，将主站仿真子系统采集的在线数据传递给全数字仿真子系统，经状态估计及潮流计算，生成测试要求的模型、断面和实时数据，作为初始数据源提供给主站仿真子系统的前置系统，供主站仿真子系统的基础平台、应用模块或被测主站系统对象进行测试和联合调试使用。
9.如权利要求8所述的仿真方法，其特征在于，采用所述主站仿真子系统对主站系统进行仿真，所述主站仿真子系统针对被测对象传输数据及信息，包括: <1>被测对象为主站系统的数据采集与监视控制系统SCADA服务器和基础平台时，从主站仿真子系统的前置服务器中传输基础数据以供测试； 〈2>被测对象为主站系统类应用模块时，从主站仿真子系统的基础平台中传输基础数据以供测试； <3>被测对象为厂站系统中的一体化监控系统、保护、测控装置时，向主站仿真子系统的前置系统发送遥测、遥信信息以供测试； 〈4>被测对象为自动发电控制AGC和自动电压控制AVC子站时，从主站仿真子系统的前置系统传输遥控、遥调命令，并将设备动作情况发送给全数字仿真子系统，改变电力系统物理模型，完成闭环测试。
10.如权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，所述C中，采用所述厂站仿真子系统对厂站系统进行仿真，仿真内容包括: 厂站仿真子系统通过数字化接口，与遵循IEC61850标准的数字化变电站二次设备进行闭环仿真，在仿真过程中，厂站仿真子系统对电网模型进行实时计算，并将电子装置IED采集的电压、电流和开关状态数据通过千兆以太网发送给数字化接口箱，数字化接口箱按照IEC61850标准对仿真报文进行格式转换，生成SMV/GOOSE报文发送给电子装置IED ;电子装置IED返回的跳闸信号数据通过GOOSE报文发送给数字化接口箱，并转换成仿真报文，通过千兆以太网返回给厂站仿真子系统，带入仿真计算中，将电子装置IED接入试验系统，用于实现对电子装置IED的闭环测试。
11.如权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，所述D中，电网自动控制闭环试验包括: 1>省调及以上AGC/AVC主站仿真；2>地调AVC主站仿真；3>AGC/AVC子站仿真，实现对主站系统电网自动控制应用；和4>AGC/AVC子站的闭环测试。`
【文档编号】G06F17/50GK103488835SQ201310446108
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】李宇佳, 花静, 狄方春, 杨清波 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院