本發(fā)明屬于計算機數(shù)字仿真技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于全局事件軸同步的多迭代電力和通信聯(lián)合仿真方法。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)是最為重要的國家基礎(chǔ)設(shè)施之一，其安全穩(wěn)定運行關(guān)系到國計民生的各個環(huán)節(jié)。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)和通信網(wǎng)的結(jié)合越來越緊密，而電力通信又是現(xiàn)代電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行的重要手段。尤其是智能電網(wǎng)和剛剛興起的能源互聯(lián)網(wǎng)，對電力通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。由于電力系統(tǒng)對通信網(wǎng)的高度依賴，使得一旦電力通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，將會對電網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)造成直接的影響，導(dǎo)致重大的經(jīng)濟損失。

隨著通信和信息技術(shù)的廣泛深入應(yīng)用，現(xiàn)代電力系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為由物理電力系統(tǒng)和通信信息系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜耦合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。已有的研究表明，無論是電力系統(tǒng)本身，還是通信系統(tǒng)中的部件發(fā)生故障或是被攻擊，都可能導(dǎo)致電力和通信網(wǎng)連鎖故障的發(fā)生，從而導(dǎo)致整個耦合網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。

因此研究這種復(fù)雜耦合的系統(tǒng)就有著重要的現(xiàn)實意義，而仿真是定量分析研究這種耦合網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。目前已有一些相關(guān)的仿真方法用于研究這一耦合系統(tǒng)，但是這些方法都沒有實現(xiàn)針對電網(wǎng)和通信網(wǎng)演化過程的確定性的精確仿真，以及無法準(zhǔn)確反映電網(wǎng)和通信網(wǎng)發(fā)生連鎖故障的變化過程。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)和通信網(wǎng)構(gòu)成了一個強耦合的系統(tǒng)，因此發(fā)生復(fù)雜連鎖故障的可能性也隨之增加。傳統(tǒng)的分析方法，如Petri Nets模型，往往只能用于事后的場景分析，而且只能實現(xiàn)定性分析。采用聯(lián)合仿真的方法，可以實現(xiàn)故障的定量分析，但難以實現(xiàn)對連鎖故障過程的準(zhǔn)確描述。

因此，需要針對該場景提出一種新型的仿真方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于全局事件軸同步的多迭代電力和通信聯(lián)合仿真方法，考慮到在電力和通信發(fā)生連鎖故障的情況下，電力的仿真結(jié)果往往既要受到通信仿真結(jié)果的影響，又要影響通信的仿真結(jié)果，本發(fā)明將電力仿真事件和通信仿真事件根據(jù)發(fā)生的時間加在一個全局事件軸上，并由該全局事件軸管理電力和通信仿真的進程，通過多次的迭代仿真，可以精確反應(yīng)電力和通信系統(tǒng)故障的演化過程，及其引發(fā)連鎖故障的演化過程。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種基于全局事件軸同步的多迭代電力和通信聯(lián)合仿真方法，提供一種電力和通信聯(lián)合仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電力仿真系統(tǒng)和通信仿真系統(tǒng)；所述電力仿真系統(tǒng)采用電力仿真軟件進行電力仿真，所述通信仿真系統(tǒng)采用通信仿真軟件進行通信仿真；

所述方法包括以下步驟：

S1在通信仿真軟件中設(shè)計一個全局事件軸，將已知的電力事件或通信事件按事件發(fā)生的時間順序插入到全局事件軸上，進入步驟S2；所述全局事件軸是指將電力仿真事件和通信仿真事件根據(jù)事件發(fā)生的時間順序排列在統(tǒng)一的事件軸上，排列在統(tǒng)一的事件軸上的電力仿真事件和通信仿真事件統(tǒng)稱為全局事件；

S2所述通信仿真軟件根據(jù)全局事件軸上的全局事件信息選擇具體操作：

將所述步驟S1中全局事件軸上插入在仿真過程中發(fā)現(xiàn)的電力事件或通信事件視為全局事件軸上的全局事件更新；

完成全局事件軸更新操作后，所述通信仿真軟件從當(dāng)前全局事件軸上的事件開始仿真直至全局事件軸上的下一個事件時暫停仿真，再進入步驟S3；

如果所述通信仿真軟件在仿真過程中發(fā)現(xiàn)一個新的通信事件，則所述通信仿真軟件暫停仿真，并將該次通信仿真過程中出現(xiàn)的新的通信事件插入到全局事件軸上，再進入步驟S3；

S3所述通信仿真軟件將步驟S2中通信仿真進程的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息發(fā)送給所述電力仿真軟件，進入步驟S4；

S4所述電力仿真軟件電力仿真初始條件不變，根據(jù)接收到的通信仿真進程的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息生成新的電力仿真算例，完成從初始狀態(tài)到結(jié)束狀態(tài)的一次電力仿真即電力仿真的一次迭代，且所述電力仿真軟件將一次迭代電力仿真結(jié)果發(fā)送給所述通信仿真軟件，進入步驟S5：如果在該次迭代電力仿真過程中發(fā)生新的電力事件，則電力仿真軟件在電力仿真結(jié)束后將新的電力事件的信息及新的電力事件的時標(biāo)信息發(fā)送給所述通信仿真軟件；如果在該次迭代電力仿真過程中未發(fā)生新的電力事件，則電力仿真軟件在電力仿真結(jié)束后將未發(fā)生新事件的信息發(fā)送給所述通信仿真軟件；

S5所述通信仿真軟件根據(jù)接收到的一次迭代電力仿真結(jié)果選擇是否更新全局事件軸上：如果在該次迭代電力仿真過程中發(fā)生新的電力事件，則所述通信仿真軟件將新的電力事件插入到全局事件軸上，進入步驟S2；如果在該次迭代電力仿真過程中未發(fā)生新的電力事件，則直接進入步驟S2。

進一步地，所述步驟S4中，所述電力仿真軟件電力仿真初始條件不變，所述電力仿真軟件根據(jù)接收到的通信仿真進程的通信狀態(tài)信息和通信結(jié)果信息生成不同的電力仿真算例，實現(xiàn)迭代電力仿真，通信仿真進程的通信狀態(tài)信息和通信結(jié)果包括當(dāng)前接收到的通信仿真進程的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息和之前接收到的通信仿真進程的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息的累積。

進一步地，所述電力和通信聯(lián)合仿真系統(tǒng)采用集中式仿真系統(tǒng)或分布式仿真系統(tǒng)，當(dāng)采用集中式仿真系統(tǒng)時，所述通信仿真軟件和電力仿真軟件均安裝在同一臺計算機上；當(dāng)采用分布式仿真系統(tǒng)時，所述通信仿真軟件和電力仿真軟件分別安裝在不同的計算機上。

進一步地，所述電力仿真軟件采用可以暫停仿真進程的電力仿真軟件或不能暫停仿真進程的電力仿真軟件。

進一步地，所述通信仿真軟件和電力仿真軟件之間通過SOCKET的UDP數(shù)據(jù)包形式互傳數(shù)據(jù)。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有的優(yōu)點是：

本發(fā)明方法考慮到電力和通信發(fā)生連鎖故障的情況，將電力仿真事件和通信仿真事件根據(jù)發(fā)生的時間插入在一個統(tǒng)一全局事件軸上，當(dāng)通信仿真軟件每完成一次全局事件的仿真，電力仿真軟件就根據(jù)從通信仿真獲取的仿真結(jié)果生成一個新的電力仿真的算例，執(zhí)行一次電力的迭代仿真，如此通過多次的迭代仿真，可以精確反應(yīng)電力和通信系統(tǒng)故障的演化過程，及其引發(fā)連鎖故障的演化過程；

本發(fā)明方法通過迭代仿真實現(xiàn)對復(fù)雜連鎖故障的精確定量分析，還可發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)和通信網(wǎng)耦合系統(tǒng)的一些故障隱患，本發(fā)明方法不僅可以用于智能電網(wǎng)領(lǐng)域的電力和通信聯(lián)合仿真，還可以用于基于IP網(wǎng)絡(luò)和無線通信的電網(wǎng)物理信息系統(tǒng)的聯(lián)合仿真，并為未來的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合仿真的研究提供有益的參考。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提出方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明實施例聯(lián)合仿真方法過程說明圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。

本發(fā)明提出了一種基于全局事件軸同步的多迭代電力和通信聯(lián)合仿真方法，提供一種電力和通信聯(lián)合仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電力仿真系統(tǒng)和通信仿真系統(tǒng)，電力仿真系統(tǒng)采用電力仿真軟件進行電力仿真，通信仿真系統(tǒng)采用通信仿真軟件進行通信仿真，本發(fā)明方法用于強耦合的電力和通信系統(tǒng)聯(lián)合同步仿真，實現(xiàn)獨立的電力仿真、獨立的通信仿真、仿真數(shù)據(jù)的交互以及仿真進程的控制等功能；

本發(fā)明方法設(shè)計的通信和電力聯(lián)合仿真同步的方法，首先定義全局事件軸，將電力仿真事件和通信仿真事件根據(jù)發(fā)生的時間順序依次經(jīng)過通信仿真軟件加入一個統(tǒng)一的全局事件軸中，由該全局事件軸管理電力和通信仿真的進程，即當(dāng)通信仿真軟件每完成一次全局事件軸上的全局事件的仿真，電力仿真軟件就根據(jù)通信仿真獲取的仿真結(jié)果生成一個新的電力仿真的算例，由此電力仿真軟件就執(zhí)行一次電力的迭代仿真，如此通過多次的迭代，可以定量分析電力和通信系統(tǒng)故障的演化過程及其引發(fā)連鎖故障的演化過程；

如圖1所示，具體包括以下步驟：

首先提供一種電力和通信聯(lián)合仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電力仿真系統(tǒng)和通信仿真系統(tǒng)；電力仿真系統(tǒng)采用電力仿真軟件進行電力仿真，通信仿真系統(tǒng)采用通信仿真軟件進行通信仿真，完成電力仿真場景設(shè)置和通信仿真場景設(shè)置；

然后設(shè)定電力事件和通信事件，并由通信仿真軟件將已知的電力事件或通信事件插入全局事件軸上，全局事件軸上的全局事件更新即全局事件軸上被插入新的全局事件；定義全局事件軸，全局事件軸是指將電力仿真事件和通信仿真事件根據(jù)事件發(fā)生的時間順序排列在統(tǒng)一的事件軸上，排列在統(tǒng)一的事件軸上的電力仿真事件和通信仿真事件統(tǒng)稱為全局事件；全局事件軸由通信仿真軟件生成和管理，由通信仿真軟件將通信仿真事件和電力仿真事件根據(jù)事件發(fā)生的時間順序依次插入在一個統(tǒng)一的全局事件軸中，在整個全局事件軸中既有電力事件，又有通信事件，電力事件和通信事件在全局事件軸中按照事件發(fā)生的先后順序依次排列，電力事件和通信事件在全局事件軸中又可稱為全局事件；另外全局事件軸也管理電力仿真和通信仿真的進程，即當(dāng)通信仿真軟件每完成一次全局事件軸上的全局事件的仿真，電力仿真軟件就根據(jù)通信仿真獲取的仿真結(jié)果生成一個新的電力仿真的算例，由此電力仿真軟件就執(zhí)行一次電力的迭代仿真，如此通信仿真軟件與電力仿真軟件交替運行，實現(xiàn)多次迭代；

接著通信仿真軟件根據(jù)全局事件軸上的全局事件信息選擇具體操作過程：

在完成全局事件更新操作后，通信仿真軟件完成對一次從當(dāng)前全局事件軸上的事件到全局事件軸上的下一個事件的仿真，然后暫停通信仿真，與電力仿真軟件之間的數(shù)據(jù)傳遞，等待再次啟動通信仿真的命令：如果在該次通信仿真過程中發(fā)生新的通信事件，則通信仿真軟件將該新的通信事件插入到全局事件軸上，然后暫停通信仿真，再進行與電力仿真軟件之間的數(shù)據(jù)傳遞，等待再次啟動通信仿真的命令；

電力仿真軟件接收到通信仿真進程的通信狀態(tài)信息、通信仿真的結(jié)果信息，電力仿真的初始條件不變，根據(jù)接收到的通信仿真進程的通信狀態(tài)信息、通信仿真的結(jié)果信息，生成新的電力仿真算例，完成從初始狀態(tài)到結(jié)束狀態(tài)的一次電力仿真(電力仿真的一次迭代)，并將一次迭代電力仿真結(jié)果通過SOCKET的UDP數(shù)據(jù)包形式發(fā)送給通信仿真軟件，具體是：如果在該次迭代仿真過程中發(fā)生新的電力事件，則電力仿真軟件在電力仿真結(jié)束后將新的電力事件的信息及新的電力事件的時標(biāo)信息發(fā)送給通信仿真軟件；如果在該次迭代電力仿真過程中未發(fā)生新的電力事件，則電力仿真軟件在電力仿真結(jié)束后將未發(fā)生新事件的信息發(fā)送給通信仿真軟件；

通信仿真軟件根據(jù)接收到的一次迭代電力仿真結(jié)果選擇是否更新全局事件軸上：如果在該次迭代電力仿真過程中發(fā)生新的電力事件，則所述通信仿真軟件將新的電力事件插入到全局事件軸上，接著通信仿真軟件根據(jù)全局事件軸上的全局事件信息繼續(xù)選擇具體操作；如果在該次迭代電力仿真過程中未發(fā)生新的電力事件，通信仿真軟件直接根據(jù)全局事件軸上的全局事件信息選擇具體操作；通信仿真軟件進入下一輪步驟循環(huán)階段。

通信仿真軟件和電力仿真軟件重復(fù)以上的過程完成多次的電力迭代仿真、通信仿真，通信仿真軟件和電力仿真軟件之間的數(shù)據(jù)交換，完成不同的迭代電力仿真，直到仿真全部結(jié)束。

本發(fā)明即電力和通信聯(lián)合仿真系統(tǒng)采用集中式仿真系統(tǒng)或分布式仿真系統(tǒng)，當(dāng)采用集中式仿真系統(tǒng)時，通信仿真軟件和電力仿真軟件均安裝在同一臺計算機上；當(dāng)采用分布式仿真系統(tǒng)時，通信仿真軟件和電力仿真軟件分別安裝在不同的計算機上；本發(fā)明適用于多種類型的電力仿真軟件，包括可以暫停仿真進程和不能暫停仿真進程的電力仿真軟件；

實施例：

參照圖2，首先定義全局事件軸，由通信仿真軟件將已知的電力事件或通信事件插入到全局事件軸上，全局事件軸上的全局事件更新即全局事件軸上被插入新的全局事件，已知的電力事件或通信事件在全局事件軸上記為全局事件Event1；

根據(jù)全局事件軸上的全局事件，通信仿真軟件完成對一次事件(全局事件Event1)的仿真，然后暫停通信仿真，等待再次啟動命令，該次通信仿真進程記為仿真進程1；在該次通信仿真進程(仿真進程1)中未出現(xiàn)新的通信事件，則通信仿真軟件不更新全局事件軸，通信仿真軟件將仿真進程1的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息發(fā)送給電力仿真軟件，該發(fā)送進程記為仿真進程2；電力仿真軟件電力仿真初始條件不變，根據(jù)接收到的通信仿真進程(仿真進程1)的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息生成新的電力仿真算例，完成從初始狀態(tài)到結(jié)束狀態(tài)的一次電力仿真即電力仿真的一次迭代，該次迭代電力仿真進程記為仿真進程3；設(shè)在該次迭代電力仿真進程(仿真進程3)中發(fā)生新的電力事件，則電力仿真軟件在電力仿真結(jié)束后將新的電力事件的信息及新的電力事件的時標(biāo)信息發(fā)送給通信仿真軟件，該發(fā)送進程記為仿真進程4，通信仿真軟件根據(jù)接收到的一次迭代電力仿真結(jié)果更新全局事件軸即將仿真進程3中發(fā)生的新的電力事件插入到全局事件軸上，仿真進程3中發(fā)生的新的電力事件在全局事件軸上插入全局事件Event2，全局事件軸更新一次全局事件；

通信仿真軟件再一次根據(jù)全局事件軸上的全局事件信息選擇具體操作，由于全局事件軸上被插入新的全局事件Event2，則通信仿真軟件完成對一次事件(全局事件Event2)的仿真，然后暫停通信仿真，等待再次啟動命令，該次通信仿真進程記為仿真進程5；設(shè)在該次通信仿真進程(仿真進程5)中未出現(xiàn)新的通信事件，則通信仿真軟件不更新全局事件軸，通信仿真軟件將仿真進程5的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息發(fā)送給電力仿真軟件，該發(fā)送進程記為仿真進程6；電力仿真軟件電力仿真初始條件不變，根據(jù)接收到的通信仿真進程(仿真進程5)的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息以及仿真進程1的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息生成新的電力仿真算例，完成從初始狀態(tài)到結(jié)束狀態(tài)的又一次電力仿真即電力仿真的再一次迭代(二次迭代)，該次迭代電力仿真進程記為仿真進程7；設(shè)在該次迭代電力仿真進程(仿真進程7)中未發(fā)生新的電力事件，則電力仿真軟件在電力仿真結(jié)束后將未發(fā)生新事件的信息發(fā)送給通信仿真軟件(仿真進程8)，全局時間軸未更新；

由于全局事件軸未插入新事件，則通信仿真軟件從上一次全局事件軸上被插入的新的事件(全局事件Event2)開始仿真直至通信仿真過程中出現(xiàn)新的通信事件時暫停仿真，將該次通信仿真過程記為仿真進程9，在仿真進程9中出現(xiàn)了新的通信事件，則通信仿真軟件將新的通信事件插入到全局事件軸上，新的通信事件在全局事件軸上記為全局事件Event3；通信仿真軟件將仿真進程9的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息發(fā)送給電力仿真軟件(仿真進程10)，電力仿真軟件根據(jù)收到的仿真進程9的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息以及仿真進程5的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息以及仿真進程1的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息生成新的電力仿真算例，完成從初始狀態(tài)到結(jié)束狀態(tài)的又一次電力仿真即電力仿真的再一次迭代(三次迭代)，該次迭代電力仿真進程記為仿真進程11，在仿真進程11中未發(fā)生新的電力事件，則電力仿真軟件在電力仿真結(jié)束后將未發(fā)生新事件的信息發(fā)送給通信仿真軟件(仿真進程12)，全局事件軸未更新；

由于全局事件軸未插入新事件，則通信仿真軟件從上一次全局事件軸上被插入的新的事件(全局事件Event3)開始仿真直至結(jié)束仿真未發(fā)生新的通信事件(仿真進程13)，通信仿真軟件將仿真進程13的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息發(fā)送給電力仿真軟件(仿真進程14)，電力仿真軟件根據(jù)收到的仿真進程13的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息以及仿真進程9的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息以及仿真進程5的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息以及仿真進程1的通信狀態(tài)信息、通信結(jié)果信息生成新的電力仿真算例，完成從初始狀態(tài)到結(jié)束狀態(tài)的又一次電力仿真即電力仿真的再一次迭代(四次迭代)，該次迭代電力仿真進程記為仿真進程15，在仿真進程15中未發(fā)生新的電力事件，此時聯(lián)合仿真結(jié)束。

電力仿真事件和通信仿真事件根據(jù)發(fā)生的時間加在一個全局事件軸上，由這個全局事件軸管理電力和通信仿真的進程，當(dāng)通信仿真軟件每完成一次全局事件的仿真，電力仿真軟件就根據(jù)從通信仿真獲取的仿真狀態(tài)信息和仿真結(jié)果信息生成一個新電力仿真的算例，執(zhí)行一次電力的迭代仿真，如此通過多次的迭代，可以精確反映電力和通信系統(tǒng)故障的演化過程，及其引發(fā)連鎖故障的演化過程。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。