实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法及系统与流程-尊龙凯时官方app下载

文档序号:37195497发布日期:2024-03-01 13:10阅读:34来源:国知局
实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法及系统与流程

本发明属于电力系统仿真,具体涉及一种实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法及系统。


背景技术:

1、随着电力系统的复杂性日益增加,电力系统的稳定性和可靠性成为了关键问题。为了提高调度员的应急响应能力和处理突发事件的技能,仿真训练成为了一种重要的培训方法。

2、传统的电力系统联合仿真主要针对电磁暂态与机电暂态的联合仿真,这种方法主要关注电力系统的物理特性和动态响应。但在实际的电力系统运行中,除了物理特性和动态响应,还有许多与运行和管理相关的因素需要考虑,如调度员的决策、系统的安全性和可靠性等。因此,将dts与实时电磁暂态仿真结合起来,对于提高运行人员处置事故的能力非常重要。然而,目前还没有将dts与实时电磁暂态仿真结合起来的方法。


技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题,提出了本发明。

2、因此,本发明解决的技术问题是如何实现大规模复杂交直流电力系统的机电暂态、电磁暂态和混合暂态的实时仿真,以提高电力系统的安全性和可靠性。

3、为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法,包括:使用光纤局域网和iec104协议进行数据交换,连接上位机、历史服务器、dts系统和实时电磁暂态仿真装置,制定和分发仿真教案;上位机制定仿真教案,根据调度员的培训需求和水平,选择仿真区域、内容、扰动和评分标准,将教案分发给dts系统和实时电磁暂态仿真装置;dts系统和实时电磁暂态仿真装置根据教案的内容,分别完成主电网和变电站或者新能源电站的仿真,建立各自的拓扑结构、参数和仿真结果,存储在内存中;开始联合运行,dts系统和实时电磁暂态仿真装置通过光纤局域网进行数据交换,dts系统发送边界处的等值阻抗和电压,实时电磁暂态仿真装置发送功率结果和电压稳定性分析结果;在扰动发生时,dts系统和实时电磁暂态仿真装置根据扰动所在的位置,进行相应的短路电流计算或发送扰动结果,模拟电力系统的突发情况;上位机接收来自历史服务器、dts系统和实时电磁暂态仿真装置的数据,进行综合分析,根据仿真过程的稳定性和事故处理效果,为调度员提供评分和事件记录,供调度员查看和学习。

4、作为本发明所述的实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法的一种优选方案,其中:所述使用光纤局域网和iec104协议进行数据交换包括在高性能交换机上配置光纤局域网的拓扑结构,将上位机、历史服务器、dts系统和实时电磁暂态仿真装置通过光纤连接到交换机上,分别分配端口号;

5、在上位机、历史服务器、dts系统和实时电磁暂态仿真装置上安装iec104协议的软件,分别设置不同的通信地址,与端口号对应;

6、在上位机上启动iec104协议的服务端,监听端口,等待其他部分的连接请求;

7、在历史服务器、dts系统和实时电磁暂态仿真装置上启动iec 104协议的客户端,分别向上位机的2404端口发送连接请求,携带自己的通信地址和端口号;

8、上位机上收到连接请求后,根据通信地址和端口号,建立与其他部分的连接,分别发送连接确认,携带自己的通信地址和端口号;

9、历史服务器、dts系统和实时电磁暂态仿真装置上收到连接确认后,根据通信地址和端口号,确认与上位机的连接,完成通信互联装置的连接;

10、所述制定和分发仿真教案包括上位机使用基于xml的教案编辑器,编写仿真教案的内容,包括仿真的目标、场景、时间、扰动、评分标准;

11、根据教案的内容,将仿真区域划分为主电网和变电站或者新能源电站,将教案的相应部分分发给dts系统和实时电磁暂态仿真装置;

12、使用tcp/ip协议,通过光纤局域网,将教案的数据包发送给dts系统和实时电磁暂态仿真装置;

13、根据不同的调度员的培训需求和水平,选择不同的仿真区域和内容,以及不同的扰动类型和程度,以提高仿真教案的针对性和有效性。

14、作为本发明所述的实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法的一种优选方案,其中:所述建立变电站或者新能源电站的拓扑结构和参数包括实时电磁暂态仿真装置接收上位机发送的教案的数据包,解析教案的内容,根据教案的目标和场景,从数据库中提取变电站或者新能源电站的拓扑结构和参数,包括节点、支路、发电机、负荷、变压器、断路器;实时电磁暂态仿真装置使用电磁暂态仿真软件,根据变电站或者新能源电站的拓扑结构和参数,进行电磁暂态仿真,得到变电站或者新能源电站的电磁暂态结果,包括节点电压、支路电流、发电机电压、负荷电流等;实时电磁暂态仿真装置将变电站或者新能源电站的拓扑结构、参数和电磁暂态结果存储在内存中。

15、作为本发明所述的实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法的一种优选方案,其中:所述开始联合运行包括dts系统进行周期性的动态潮流计算,并将边界处的等值阻抗和电压发送给实时电磁暂态仿真装置;

16、dts系统根据教案的时间,开始联合运行,使用动态潮流计算软件,根据主电网的拓扑结构、参数和潮流结果,进行周期性的动态潮流计算,得到主电网的动态潮流结果,包括节点电压、支路功率、发电机出力、负荷消耗;

17、dts系统根据主电网和变电站或者新能源电站的连接方式,确定边界处的节点,计算边界处的等值阻抗和电压;

18、所述等值阻抗的计算表示为:

19、

20、其中,zeq是等值阻抗,vb是边界处的电压,sb是边界处的功率,sc是边界处的控制功率;

21、所述控制功率的计算表示为:

22、sc=kc·(vb-vr)

23、其中,kc是控制系数,vr是参考电压;

24、所述控制系数的计算公式为:

25、

26、其中,zi是边界处的第i个支路的阻抗,n是边界处的支路的数量;

27、dts系统使用iec 104协议,通过光纤局域网,将边界处的等值阻抗和电压的数据包发送给实时电磁暂态仿真装置;

28、实时电磁暂态仿真装置根据dts系统发送的边界处的等值阻抗和电压,进行实时电压稳定性分析,判断是否存在电压崩溃的风险,如果有,则向dts系统发送电压崩溃的位置和程度;

29、实时电磁暂态仿真装置使用电压稳定性指数,根据变电站或者新能源电站的拓扑结构、参数和电磁暂态结果,进行实时电压稳定性分析,判断是否存在电压崩溃的风险;电压稳定性指数的计算公式为:

30、

31、其中,vsii是节点i的电压稳定性指数,pi和qi是节点i的有功功率和无功功率,vi是节点i的电压;电压稳定性指数越大,表示节点的电压越不稳定,越有可能发生电压崩溃;

32、实时电磁暂态仿真装置根据电压稳定性指数的大小,判断是否存在电压崩溃的风险,若有,则向dts系统发送电压崩溃的位置和程度;电压崩溃的程度的计算公式为:

33、

34、其中,vdi是节点i的电压崩溃的程度,vr是参考电压,vi是节点i的电压;电压崩溃的程度越大,表示节点的电压越低,越接近崩溃的临界点。

35、作为本发明所述的实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法的一种优选方案,其中:所述联合运行包括实时电磁暂态仿真装置根据dts系统发送的等值阻抗和电压,进行实时功率计算,并周期性地把功率结果发送给dts系统;实时电磁暂态仿真装置接收dts系统发送的等值阻抗和电压的数据包,解析等值阻抗和电压的值,根据变电站或者新能源电站的拓扑结构和参数,进行实时功率计算,得到变电站或者新能源电站的功率结果,包括节点功率、支路功率、发电机功率、负荷功率;实时功率计算的公式为:

36、

37、其中,pi是节点i的功率,vi是节点i的电压,gij和bij是节点i和节点j之间的导纳矩阵的实部和虚部,θij是节点i和节点j之间的电压相角差,pc是节点i的补偿功率;补偿功率的计算公式为:

38、pc=kp·(pi-pr)

39、其中,kp是补偿系数,pr是参考功率;补偿系数的计算公式为:

40、

41、其中,pi是节点i的功率,n是节点的数量;实时电磁暂态仿真装置使用iec 104协议,通过光纤局域网,将功率结果的数据包发送给dts系统。

42、作为本发明所述的实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法的一种优选方案,其中:所述模拟电力系统的突发情况包括dts系统和实时电磁暂态仿真装置根据教案的内容,预设扰动的位置、类型、时间和持续时间;在扰动发生时,根据扰动所在的位置,进行相应的短路电流计算或发送扰动结果;

43、若扰动在主电网,则由dts系统进行短路电流计算,使用对称分量法,根据主电网的拓扑结构、参数和动态潮流结果,计算短路电流的大小和方向;短路电流的计算公式为:

44、

45、其中,if是短路电流,vp是短路点的电压,zp是短路点的正序阻抗,zf是短路电阻;dts系统将短路瞬间的边界处的等值阻抗和电压的数据包发送给实时电磁暂态仿真装置;

46、若扰动在变电站或新能源电站,则由实时电磁暂态仿真装置发送扰动后的结果至dts系统,包括变电站或者新能源电站的拓扑结构、参数和电磁暂态结果的变化;实时电磁暂态仿真装置使用扰动敏感度,根据变电站或者新能源电站的拓扑结构、参数和电磁暂态结果,进行扰动分析,判断扰动对电力系统的影响;扰动敏感度的计算公式为:

47、

48、其中,dsi是节点i的扰动敏感度,δpi是节点i的功率变化,δpf是扰动点的功率变化;扰动敏感度越大,表示节点对扰动的影响越敏感,越容易发生不稳定或失效;实时电磁暂态仿真装置根据扰动敏感度的大小,判断扰动对电力系统的影响,如果较大,则向dts系统发送扰动后的结果,包括变电站或者新能源电站的拓扑结构、参数和电磁暂态结果的变化。

49、作为本发明所述的实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法的一种优选方案,其中:所述为调度员提供评分和事件记录包括上位机使用tcp/ip协议,通过光纤局域网,接收来自历史服务器、dts系统和实时电磁暂态仿真装置的数据,包括历史仿真数据、主电网的动态潮流结果、变电站或者新能源电站的电磁暂态结果;上位机使用综合仿真分析软件,根据教案的评分标准,进行综合分析,得到仿真过程的稳定性和事故处理效果的评分和事件记录;评分标准包括电力系统的稳定性、安全性、可靠性、经济性指标;事件记录包括扰动的位置、类型、时间和持续时间,以及调度员的操作和反馈;上位机将评分和事件记录显示在屏幕上,供调度员查看和学习。

50、本发明的另外一个目的是提供一种基于应用层特征识别的tcp加密通信画像和风险识别系统,其能通过使用光纤局域网和iec104协议进行数据交换,连接上位机、历史服务器、dts系统和实时电磁暂态仿真装置,制定和分发仿真教案,进行联合运行和扰动分析,为调度员提供评分和事件记录,解决了现有电磁暂态仿真平台的建模仿真能力不足、仿真效率低下和服务决策能力弱的技术问题。

51、为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种基于应用层特征识别的tcp加密通信画像和风险识别系统,包括上位机、历史服务器、dts系统、实时电磁暂态仿真装置、以及通信互联装置;

52、所述通信互联装置负责连接上位机、历史服务器、dts系统和实时电磁暂态仿真装置;使用光纤局域网确保数据传输的高速度和低延迟;配置iec 104协议,以实现各部分之间的互联互通;

53、所述上位机负责制定仿真教案,根据需要进行仿真的区域和内容,将教案分发给dts系统和实时电磁暂态仿真装置;接收来自历史服务器、dts系统和实时电磁暂态仿真装置的数据,进行综合分析;根据仿真过程的稳定性和事故处理效果,为调度员提供评分和事件记录;

54、所述历史服务器用于存储历史仿真数据,为上位机提供数据支持,帮助调度员分析历史事件和事故;在仿真过程中,实时收集并保存仿真数据,以备后续分析和回溯;

55、dts系统用于在教案制定阶段,完成主电网的仿真;在联合运行阶段,进行周期性的动态潮流计算,并将边界处的等值阻抗和电压发送给实时电磁暂态仿真装置;在扰动发生时,如果扰动在主电网,则进行短路电流计算,并将短路瞬间的边界结果发送给实时电磁暂态仿真装置;

56、所述实时电磁暂态仿真装置在教案制定阶段,完成变电站或者新能源电站的仿真;在联合运行阶段,根据dts系统发送的等值阻抗和电压,进行实时功率计算,并周期性地把功率结果发送给dts系统;在扰动发生时,如果扰动在变电站或新能源电站,则将扰动后的结果发送至dts系统。

57、一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法的步骤。

58、一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现实时电磁暂态仿真与调度员培训仿真联合运行方法的步骤。

59、本发明的有益效果:本发明将实时电磁暂态仿真装置与调度员培训仿真系统(dts)结合,成功地突破了传统电力系统仿真的局限性,提供了一种更加全面、真实的仿真环境。此外,通过不同组件的协同工作,不仅加强了数据的交互性和实时性,还为调度员提供了更为丰富的仿真场景和数据分析,从而极大地提高了培训的效果和效率。此发明对于提高电力系统运行人员的事故处理能力和应急响应技能具有显著的意义,同时也为电力系统的稳定性和可靠性研究提供了有力的工具。

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