[发明专利]一种电力系统全数字动态仿真系统

说明书

技术领域

本发明属于电力系统仿真技术领域，具体讲涉及一种电力系统全数字动态仿真系统。

背景技术

大规模交直流电力系统的动态过程按照仿真时间长短一般可以分为三类：电磁暂态过程、机电暂态过程和中长期动态过程。后两者紧密联系，没有明确的界限。机电暂态仿真研究电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。中长期动态仿真研究电力系统受到扰动后的较长时间的系统动态过程，包括自动发电控制、继电保护、安稳控制、锅炉汽机以及核反应系统等动态过程。电力系统中的全数字动态仿真兼具二者功能，并且能够较长时间地详细模拟变电站操作、继电保护、安稳装置等动作的动态过程数字仿真软件。目前市场上商业的仿真软件侧重于模型的高精度仿真分析计算，如电力系统综合稳定程序(PSASP)、电力系统分析软件包(PSD)等；而工程应用的仿真软件侧重于调度培训或者继电保护仿真，模拟调度员日常运行调度操作。这些仿真软件在某一特定的应用领域功能十分强大，但仿真的精度和真实性往往不能兼顾。例如，能够详细模拟变电站开关动作和继电保护动作配合情况的工程化仿真软件往往计算精度低，仿真结果不符合实际物理现象；而能够进行高精度仿真分析计算的仿真软件却无电网接线分析功能，既不能详细模拟变电站开关刀闸动作，也不能模拟继电保护的动作配合情况等。

技术人员知晓，总线是一种描述电子信号传输线路的结构形式，是信号线的集合，子系统间传输信号的公共通道。而在计算机系统中，总线则是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公共通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接。将总线技术引入到软件系统集成中，称之为软总线。软总线是软件系统中处理各个组件间相互通信、协调与控制的核心，任何符合一定标准的应用程序都可以通过适配器以插件方式获得软总线的支持。通信中间件技术是软总线实现的基础。通信中间件技术框架提供了一个环境，允许两个或者多个应用程序间建立会话并相互交换数据，而不限制应用程序所处的操作系统环境。一般而言，数据交换将触发一个或多个事务。通信中间件技术框架可对应用程序开发人员隐藏网络协议的细节而只关注应用功能的开发，达到提高开发效率的目的。采用通信中间件技术构建系统软总线目前在电力系统调度自动化领域已经得到应用，效果甚好。

本申请发明人通过深入分析成熟可靠的各类电力系统分析软件诸如电力系统网络拓扑程序、继电保护仿真、机电暂态仿真程序等功能及其输入输出数据结构，提出了采用通信中间件技术搭建起每个程序之间的数据交换通道，使得这些程序能够相互协调运行，可以实现电力系统全数字动态仿真。采用中间件技术构建的新的电力系统全数字动态仿真系统不仅具备原有程序的固有功能，而且使得仿真程序能够详细模拟变电站主接线开关动作和继电保护配合动作情况以及自动装置动作等，可更进一步拓展原有电力系统仿真程序的功能。

本申请中所涉及的术语分别定义如下：

通信中间件介于应用系统与系统软件之间的软件，使用系统软件所提供的功能，连接不同的应用软件，达到资源共享和功能共享的目的。

软总线面向对象的管理分布式对象动态集合的通信系统，使用软总线对象的应用能够通过网络与运行在不同系统上的其他进程共享数据和功能。

应用服务对象基于通信中间技术开发，在软总线环境下运行的具有面向对象特征的应用程序。

电力系统网络拓扑是根据断路器、刀闸或者设备的状态把诸如发电机、负荷、并联电容电抗、输电线、变压器等连接的电网转换成能用于电力系统分析计算的母线-支路模型，并且识别相互孤立的电气子系统的电力系统分析功能。

继电保护仿真是根据电网运行状态信息和网络拓扑结构信息，模拟电力系统继电保护装置动作行为的电力系统分析程序。

实时数据库是运行快速能满足数据共享和实时要求的主内存数据库，存储有包括基本的电网元件参数、网络结构，动态模型参数等信息的电网模型。

磁盘数据库各种商用数据库管理系统，如oracle、sybase、mysql等。

电力系统机电暂态仿真研究电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于通信中间件的软总线技术框架，实现电力系统网络拓扑、继电保护仿真、机电暂态仿真等功能模块的协调运行，拓展传统仿真程序的应用功能，共同完成电力系统全数字动态仿真的任务，为电力系统规划、生产、研究、培训等方面提供功能齐全并且高效的仿真工具。