[發明專利]一種特高壓直流輸電仿真架構系統及其實現方法

在審

• 申請號: 201510971490.4
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN105513452A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 楊選懷;徐正清;林昌年;魏文輝;楊超;陳穎;王國平;錢軍;王全;高峰;林春龍;周書進;蔣越梅;馬群;王蘭香;秦科源
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;北京科東電力控制系統有限責任公司;國家電網公司華中分部;國網四川省電力公司;國網湖南省電力公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張曉霞

1.一種特高壓直流輸電仿真架構系統，包括特高壓換流站仿真模塊、 協同仿真管理模塊、交直流電網仿真模塊、智能電網調度技術支持系統消息 總線、學員界面及教員界面，其特征在于：

所述特高壓換流站仿真模塊實現特高壓換流站仿真，仿真架構支持接入 多個特高壓換流站仿真實例；

所述協調仿真管理模塊集中管理仿真事件和仿真時鐘，實現特高壓電網 調控仿真和多個特高壓換流站仿真之間同步和協調運行；

所述交直流電網仿真模塊實現特高壓交直流電網仿真，并為整個仿真系 統提供基礎的電網數據；

所述智能電網調度技術支持系統消息總線是國家電網公司智能電網調 度技術支持系統基礎平臺的標準化通信總線，為各自應用提供標準化的通信 接口；

所述學員界面和教員界面是學員和教員與仿真系統交互的人機界面，為 學員培訓、教員進行教學管理提供圖形化的工作環境；

所述協調仿真管理模塊與特高壓換流站仿真模塊、交直流電網仿真模塊 通過tcp/ip通信端口連接，采用tcp/ip通信方式進行數據交換，即通過 tcp/ip通信端口讀寫仿真事件；

所述協調仿真管理模塊采用消息訂購發布方式實現與教員界面和學員界 面之間的數據交換，即消息的發送方和接收方通過智能電網調度技術支持系 統消息總線進行消息發布和訂購，然后通過、消息發送接口messageSend() 和消息接收接口messageReceive()完成消息的發送和接收。

2.根據權利要求1所述的一種特高壓直流輸電仿真架構系統，其特征在 于：

所述仿真事件通信包數據結構由包頭和數據包兩部分構成，它們的結構 如下：

包頭結構：仿真事件號、數據包字節數、仿真時鐘；

數據包結構：與數據包字節數等長的數據區，需要根據不同的仿真事件 號單獨設計。

3.根據權利要求1所述的一種特高壓直流輸電仿真架構系統的實現方法， 其特征在于，所述方法具體如下：

(1)初始化協同仿真管理模塊，包括以下步驟：

1.1定義仿真事件發送通道號和仿真事件接收通道號，仿真事件發送通道 號用于向智能電網調度技術支持系統消息總線發布仿真事件，仿真事件接收 通道號用于從智能電網調度技術支持系統消息總線接收仿真事件；

1.2協同仿真管理模塊調用消息總線的注冊接口messageInit()注冊協 調仿真管理模塊的應用實例；

1.3協同仿真管理模塊調用消息總線的消息訂閱接口messageSubscribe() 訂閱消息；

(2)特高壓換流站仿真模塊注冊，具體如下：

特高壓換流站仿真模塊與協同仿真管理模塊通過tcp/ip通信端口連接， 特高壓換流站仿真模塊發送注冊事件，協同仿真管理模塊接收處理注冊事件 并管理注冊信息；協同仿真管理模塊按照如下步驟處理注冊事件：

2.1協同仿真管理模塊接收特高壓換流站仿真模塊發送的注冊事件：

協調仿真管理模塊與特高壓換流站仿真模塊采用tcp/ip通信方式交換注 冊事件數據，注冊事件由特高壓換流站仿真模塊發送，協同仿真管理模塊接 收并處理，注冊事件由包頭和數據包兩部分構成，它們的結構如下：包頭結 構：注冊事件號、數據包字節數、仿真時鐘；數據包結構：仿真模塊實例名 稱、應用類型；

2.2協同仿真管理模塊建立注冊信息管理表，將特高壓換流站仿真模塊的 注冊信息存儲在注冊信息管理表中，注冊信息管理表如下：

其中仿真模塊實例名稱用于唯一確定仿真模塊的實例，特高壓換流站的 名稱，或交直流電網仿真模塊的名稱psm；應用類型可以為特高壓換流站仿 真和交直流電網仿真兩種類型；tcp/ip通信端口記錄協同仿真管理模塊與 仿真模塊實例的通信接口；換流站配對指針記錄與本仿真模塊實例名稱配對 的另外一個仿真模塊實例名稱在本表中的位置，當不存在與之配對的仿真模 塊實例名稱時，該指針的值為空；

2.3協同仿真管理模塊將特高壓換流站仿真模塊注冊信息封裝成通道號 為251的消息，調用智能電網調度技術支持系統消息總線的消息發送接口 messageSend()，向整個系統發送該注冊信息；

(3)交直流電網仿真模塊注冊，具體如下：

交直流電網仿真模塊與協同仿真管理模塊通過tcp/ip通信端口連接，交 直流電網仿真模塊發送注冊事件，協同仿真管理模塊接收處理注冊事件并管 理注冊信息；協同仿真管理模塊按照步驟(2)相似的方式處理交直流電網 仿真模塊注冊事件；

(4)協同仿真管理模塊接收來自教員界面和學員界面的仿真事件，處 理步驟如下：

4.1協同仿真管理模塊調用智能電網調度技術支持系統消息總線的消息 接收接口messageReceive()，讀取來自教員界面和學員界面的仿真事件；

4.2協同仿真管理模塊將接收到的仿真事件插入到仿真事件管理隊列中， 事件管理隊列的結構包括仿真事件來源、仿真事件包頭及仿真事件數據包；

其中仿真事件來源記錄仿真事件的發送者，包括特高壓換流站仿真模塊、 交直流電網仿真模塊、教員與學員界面三種類型；仿真事件包頭保存協同仿 真管理模塊接收到的仿真事件的包頭數據；仿真事件數據包保存協同仿真管 理模塊接收到的仿真事件的數據包；

(5)協同仿真管理模塊接收來自特高壓換流站仿真模塊和交直流電網 仿真模塊的仿真事件，協同仿真管理模塊通過tcp/ip端口與特高壓換流站仿 真模塊和交直流電網仿真模塊進行數據交換；協同仿真管理模塊按照步驟(4) 相似的方式處理來自特高壓換流站仿真模塊和交直流電網仿真模塊的仿真 事件；

(6)協同仿真管理模塊分發仿真事件，包括下列步驟：

6.1遍歷仿真事件管理隊列，處理潮流數據變更仿真事件：

如果仿真事件管理隊列存在潮流數據變更仿真事件，則：按照tcp/ip通 信方式構造新的潮流數據變更仿真事件，該事件由包頭和數據包組成；

然后搜索注冊信息管理表中應用類型為“特高壓換流站仿真”的仿真模 塊實例，通過相應的“Tcp/ip通信端口”向特高壓換流站仿真模塊發送該事 件，特高壓換流站仿真模塊接收到該事件后，立刻重新從實時數據庫獲取潮 流數據進行仿真計算；

6.2遍歷仿真事件管理隊列，按照狀態變位仿真事件在仿真事件管理隊列 中的順序處理狀態變位仿真事件：

6.21如果狀態變位仿真事件來自于交直流電網仿真模塊，則：從該事件 中變位對象所在的廠站名稱，從注冊信息管理表中查找仿真模塊實例名稱與 之相同的特高壓換流站仿真模塊實例，然后按照tcp/ip通信方式構造新的狀 態變位仿真事件，該仿真事件由包頭和數據包組成；并從注冊信息管理表中 獲取該特高壓換流站仿真模塊的“Tcp/ip通信端口”，向該特高壓換流站仿 真模塊發送事件；

6.22如果狀態變位仿真事件來自于特高壓換流站仿真模塊，則：按照 tcp/ip通信方式構造新的狀態變位仿真事件，向交直流電網仿真模塊發送該 事件；若狀態變位仿真事件的對象是直流極控制系統，則還需要進一步處理： 按照tcp/ip通信方式構造新的狀態變位仿真事件，向與本站配對的特高壓換 流站仿真模塊發送該狀態變位仿真事件；

6.23協同仿真管理模塊將狀態變位仿真事件封裝成通道號為251的消息， 調用智能電網調度技術支持系統消息總線的消息發送接口essageSend()，向 整個系統發送該狀態變位仿真事件；

6.3遍歷仿真事件管理隊列，按照事件在仿真事件管理隊列中的順序處理 操作仿真事件、故障仿真事件：

6.3.1如果是自于“教員與學員界面”的操作仿真事件

(a)從該事件數據包中提取廠站名稱，在注冊信息管理表中查找仿真模 塊實例名稱與之相同的記錄行，如果不存在，則：將該操作仿真事件加上仿 真時間戳，按照tcp/ip通信方式發送到交直流電網仿真模塊；

(b)如果在注冊信息管理表存在仿真模塊實例名稱與之相同記錄行，按 照tcp/ip通信方式將該事件發送到特高壓換流站仿真模塊請求批準執行該 操作仿真事件，如果不能執行該事件，則該事件被丟棄；

(c)如果特高壓換流站仿真模塊批準執行該操作仿真事件，則將該操作 仿真事件加上仿真時間戳，然后按照tcp/ip通信方式將事件發送到交直流電 網仿真模塊，以及批準執行該操作仿真事件的特高壓換流站仿真模塊；

(d)如果該操作仿真事件的操作對象是直流極控制系統，則需要進一步 將該操作仿真事件發送到與本站配對的特高壓換流站仿真模塊；

6.3.2如果是來自于“教員與學員界面”的故障仿真事件

(a)如果是線路故障，則：從故障仿真事件數據包中提取本站的廠站名 稱以及線路對側站廠站名稱，用廠站名稱和線路對側站廠站名稱在注冊信息 管理表中查找仿真模塊實例名稱與之相同的記錄行，然后，將該故障仿真事 件加上仿真時間戳，按照tcp/ip通信方式發送到相應的特高壓換流站仿真模 塊；同時，將該故障仿真事件按照tcp/ip通信方式發送到交直流電網仿真模 塊；

(b)如果不是線路故障，則：從故障仿真事件數據包中提取廠站名稱， 用廠站名稱在注冊信息管理表中查找仿真模塊實例名稱與之相同的記錄行， 如果存在，則：將該故障仿真事件加上仿真時間戳，按照tcp/ip通信方式發 送到特高壓換流站仿真模塊；同時，將該故障仿真事件按照tcp/ip通信方式 發送到交直流電網仿真模塊；

6.3.3如果是自于“特高壓換流站仿真模塊”的操作仿真事件

(a)將該操作仿真事件加上仿真時間戳，然后按照tcp/ip通信方式將事 件發送到交直流電網仿真模塊；

(b)如果該操作仿真事件的操作對象是直流極控制系統,則從該事件數 據包中提取廠站名稱，通過注冊信息管理表查找與本站配對的特高壓換流站 仿真模塊，如果存在，則：將該操作仿真事件加上仿真時間戳，然后按照 tcp/ip通信方式將事件發送到與本站配對的特高壓換流站仿真模塊；

(7)協同仿真管理模塊推進仿真時鐘

按照下列方式推進仿真時鐘：

7.1計算操作系統推進的時間

Tdelta＝Tnew–Tlast；

其中Tdelta是兩次推進仿真時鐘之間操作系統流逝的時間，Tnew是當前 取得的操作系統時間，精確到毫秒；Tlast是上次推進仿真時鐘時取得的操 作系統時間；

7.2計算仿真時鐘推進步長

TSdelta＝Tdelta×K

其中TSdelta是仿真時鐘需要推進的步長，K是操作系統時間與仿真時間 的比例因子，如果K為1，則表示仿真時間推進的速度與操作系統時間推進的 速度相同；

7.3計算需要推進到達的仿真時鐘

對TSdelta進行取整，如果TSdelta小于1則不推進仿真時鐘；否則，根據 TSdelta小數點后的值調整Tnew的值，然后按照下列公司計算仿真時鐘：

TSnew＝TSlast+TSdelta

其中TSnew表示需要推進到達的仿真時鐘，TSlast表示推進前的仿真時鐘；

7.4協同仿真管理模塊采用tcp/ip通信方式將仿真時鐘發送給特高壓換 流站仿真模塊和交直流電網仿真模塊。