一種電力系統(tǒng)運(yùn)行及安全監(jiān)控仿真系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)仿真技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電力系統(tǒng)運(yùn)行及安全監(jiān) 控仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)的發(fā)展和特高壓電網(wǎng)的建設(shè)，電力系統(tǒng)中所包含的各種類型控 制器（如高壓直流輸電、靜止無(wú)功補(bǔ)償器、可控串補(bǔ)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁及調(diào)速控制等）使系統(tǒng)動(dòng) 態(tài)特性日趨復(fù)雜；電力系統(tǒng)的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)和電力緊缺使得輸電系統(tǒng)在高峰時(shí)處于極端運(yùn)行 方式，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度下降。面對(duì)前所未有的龐大而復(fù)雜的電網(wǎng)，繼續(xù)用傳統(tǒng)的SCADA/EMS 系統(tǒng)（調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)）進(jìn)行電網(wǎng)的監(jiān)視、控制和調(diào)度管理已不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的安 全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需求。為此，國(guó)內(nèi)外同行已經(jīng)開始關(guān)注PMU/WAMS系統(tǒng)（廣域測(cè)量系統(tǒng)）的應(yīng) 用，并開展電力系統(tǒng)在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估、預(yù)警和決策支持系統(tǒng)等新的安全監(jiān)控手段的研究。
[0003] 這些新的安全監(jiān)控手段在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)使用之前，其效果和性能應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室的仿真系 統(tǒng)中先行驗(yàn)證測(cè)試，證明是有效的和可靠的之后，再應(yīng)用到電力調(diào)度中心實(shí)際的安全監(jiān)控 系統(tǒng)中發(fā)揮作用，避免因算法或軟件不成熟、不可靠而影響實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行。但目前國(guó)內(nèi)外 實(shí)驗(yàn)室所擁有的各種仿真手段和工具，例如，動(dòng)態(tài)模擬、數(shù)-?；旌鲜椒抡?、RTDS實(shí)時(shí)數(shù)字 仿真等，都無(wú)法對(duì)這些新的安全監(jiān)控手段進(jìn)行全面的測(cè)試，特別是尚無(wú)法在反映實(shí)際電網(wǎng) 運(yùn)行特性的大規(guī)模仿真電網(wǎng)中進(jìn)行測(cè)試。中國(guó)電力科學(xué)研究院自主研發(fā)的電力系統(tǒng)全數(shù)字 實(shí)時(shí)仿真裝置ADPSS實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模電力系統(tǒng)機(jī)電-電磁暫態(tài)混合實(shí)時(shí)仿真，并可通過(guò)物理 接口與外部實(shí)際的控制保護(hù)設(shè)備相連接，進(jìn)行數(shù)字模擬混合閉環(huán)實(shí)時(shí)仿真計(jì)算。授權(quán)發(fā)明 專利ZL03126461. 1對(duì)仿真裝置的組成及實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了描述。但該仿真裝置只能實(shí) 現(xiàn)對(duì)大規(guī)模交直流電力系統(tǒng)的部分運(yùn)行仿真，即電網(wǎng)的運(yùn)行仿真，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)電力市場(chǎng)、調(diào) 度自動(dòng)化、廣域測(cè)量等系統(tǒng)的仿真，因而也不能對(duì)電力系統(tǒng)在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估、預(yù)警和決策 支持系統(tǒng)等新的安全監(jiān)控手段進(jìn)行全面研究和測(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種電力系統(tǒng)運(yùn)行及安全監(jiān)控仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模交直流電力系 統(tǒng)的運(yùn)行及安全監(jiān)控的聯(lián)合仿真。。
[0005] 為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種電力系統(tǒng)運(yùn)行及安全監(jiān)控仿真系統(tǒng)，包括：
[0007] 電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)模擬大規(guī)模電力系統(tǒng)的運(yùn)行，為其 他子系統(tǒng)提供仿真數(shù)據(jù)；電力市場(chǎng)仿真子系統(tǒng)，用于電力市場(chǎng)交易的仿真與培訓(xùn)；PMU/ WAMS(廣域測(cè)量）子系統(tǒng)，對(duì)仿真電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析；SCADA/EMS(調(diào)度自 動(dòng)化）子系統(tǒng)，對(duì)仿真電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控分析；故障信息管理子系統(tǒng)，用于故障信息的管理 和綜合應(yīng)用；電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估和預(yù)警子系統(tǒng)，用于對(duì)當(dāng)前電力系統(tǒng)的安全評(píng)估與預(yù) 警，以及對(duì)未來(lái)計(jì)劃運(yùn)行方式的安全校核；安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)性能測(cè)試子系統(tǒng)，用于對(duì)繼電 保護(hù)裝置、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS)等自動(dòng)化設(shè)備以及安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行性能測(cè) 試；電力系統(tǒng)故障診斷子系統(tǒng)，對(duì)仿真電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行在線診斷和智能安全報(bào)警，并給 出故障情況下的調(diào)度控制決策建議；電力系統(tǒng)恢復(fù)控制子系統(tǒng)，對(duì)仿真電力系統(tǒng)的故障進(jìn) 行狀態(tài)識(shí)別，給出電網(wǎng)恢復(fù)控制策略；
[0008] 上述每個(gè)子系統(tǒng)都與高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)總線）連接，并通過(guò)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 數(shù)據(jù)的交互傳輸，也即每個(gè)子系統(tǒng)都從高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)獲取所需的數(shù)據(jù)，又將上述各個(gè)子系 統(tǒng)的執(zhí)行結(jié)果傳送至高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)；
[0009] 上述每個(gè)子系統(tǒng)還與管理網(wǎng)絡(luò)連接，用于系統(tǒng)監(jiān)控和管理數(shù)據(jù)的通信；
[0010] 所述電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)、電力市場(chǎng)仿真子系統(tǒng)、PMU/WAMS子系統(tǒng)、 SCADA/EMS子系統(tǒng)和故障信息管理子系統(tǒng)共同構(gòu)建電力系統(tǒng)運(yùn)行仿真系統(tǒng)；
[0011] 所述電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估和預(yù)警子系統(tǒng)、安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)性能測(cè)試子系統(tǒng)、 電力系統(tǒng)故障診斷子系統(tǒng)和電力系統(tǒng)恢復(fù)控制子系統(tǒng)共同構(gòu)建電力系統(tǒng)安全監(jiān)控仿真系 統(tǒng)。
[0012] 進(jìn)一步地，該系統(tǒng)可進(jìn)行電力市場(chǎng)環(huán)境下電力系統(tǒng)安全運(yùn)行仿真研究；可進(jìn)行大 型互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定監(jiān)控技術(shù)的試驗(yàn)研究和軟件測(cè)試，如超/特高壓大電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)安全分 析與評(píng)估、基于WAMS的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)與控制技術(shù)、電力市場(chǎng)條件下的動(dòng)態(tài)安全分析與 評(píng)估技術(shù)等新技術(shù)的試驗(yàn)研究和新開發(fā)軟件的測(cè)試等等；可對(duì)電網(wǎng)各種典型運(yùn)行方式進(jìn)行 分析和穩(wěn)定評(píng)估，及早發(fā)現(xiàn)隱患，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；可進(jìn)行電網(wǎng)事故重演及原因排 查，并結(jié)合動(dòng)態(tài)安全評(píng)估及預(yù)警技術(shù)研究應(yīng)對(duì)措施；可對(duì)繼電保護(hù)裝置、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 (PSS)等自動(dòng)化設(shè)備以及安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行性能測(cè)試；可進(jìn)行大型互聯(lián)電網(wǎng)事 故預(yù)演和調(diào)度員模擬培訓(xùn)，開展聯(lián)合反事故演習(xí)，提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的處理能力。
[0013] 進(jìn)一步地，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源可以是從調(diào)度中心獲得的某一特定斷面的在線數(shù) 據(jù)，也可以是離線運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，可根據(jù)研究問題的實(shí)際需要選擇并可在各套數(shù)據(jù)之間迅 速切換。
[0014] 進(jìn)一步地，所述電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)執(zhí)行如下任務(wù)：
[0015] 實(shí)時(shí)模擬大規(guī)模電力系統(tǒng)的運(yùn)行；
[0016] 將電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)產(chǎn)生的包括線路有功功率、無(wú)功功率、電流、母 線注入功率和母線電壓等遙測(cè)量，以及開關(guān)和刀閘的狀態(tài)、繼電保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)和事故總信 號(hào)狀態(tài)等遙信量這些描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息送到SCADA/EMS子系統(tǒng)中；同時(shí)接收 SCADA/EMS子系統(tǒng)的調(diào)度命令，所述調(diào)度命令包括對(duì)開關(guān)等設(shè)備的遙控命令和對(duì)調(diào)壓變壓 器抽頭的遙調(diào)命令等；
[0017] 將電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)產(chǎn)生的包括線路有功功率、無(wú)功功率、母線電 壓、發(fā)電機(jī)功角和母線電壓相角等描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息，送到PMU/WAMS子系統(tǒng)； 同時(shí)接收PMU/WAMS子系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的控制措施，所述電網(wǎng)控制措施包括發(fā)電機(jī)出力調(diào)節(jié)、切 負(fù)荷等輔助決策措施；
[0018] 將開關(guān)和刀閘的狀態(tài)、繼電保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)和包括故障點(diǎn)以及故障點(diǎn)兩側(cè)母線的故 障電氣量信息的故障錄波數(shù)據(jù)送到故障信息管理子系統(tǒng)，此過(guò)程中還需要對(duì)仿真系統(tǒng)故障 信息電氣量進(jìn)行序分量-相分量轉(zhuǎn)換，有效值-瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換；
[0019] 將電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)所產(chǎn)生的包括線路有功功率和母線電壓等信 息的描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息，送到安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)性能測(cè)試子系統(tǒng)，并接收安全 穩(wěn)定控制系統(tǒng)性能測(cè)試子系統(tǒng)所測(cè)試的繼電保護(hù)裝置、PSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）等自動(dòng)化設(shè) 備以及安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)和設(shè)備的響應(yīng)；
[0020] 所述電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)可通過(guò)開關(guān)計(jì)劃、故障設(shè)置、發(fā)電負(fù)荷調(diào)節(jié)、 變壓器抽頭調(diào)節(jié)和繼保動(dòng)作等操作，進(jìn)而模擬事故情況下的運(yùn)行、動(dòng)作、自動(dòng)調(diào)控和演變過(guò) 程，從而實(shí)現(xiàn)事故重演、事故預(yù)演的功能。
[0021] 進(jìn)一步地，所述電力市場(chǎng)仿真系統(tǒng)執(zhí)行如下任務(wù)：
[0022] 進(jìn)行電力市場(chǎng)交易的仿真；
[0023] 將發(fā)電計(jì)劃送給電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估和預(yù)警子系統(tǒng)；
[0024] 接收電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估和預(yù)警子系統(tǒng)反饋的安全校核結(jié)果；
[0025] 如果上述安全校核的結(jié)果是不通過(guò)，那么所述電力市場(chǎng)仿真子系統(tǒng)需要對(duì)發(fā)電計(jì) 劃進(jìn)行調(diào)整，并再次將發(fā)電計(jì)劃送給電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估和預(yù)警子系統(tǒng)，接收電力系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)安全評(píng)估和預(yù)警子系統(tǒng)反饋的安全校核結(jié)果，循環(huán)往復(fù)，直至安全校核通過(guò)為止；
[0026] 所述電力市場(chǎng)仿真系統(tǒng)還可進(jìn)行電力市場(chǎng)交易的培訓(xùn)。
[0027] 進(jìn)一步地，所述PMU/WAMS子系統(tǒng)執(zhí)行如下任務(wù)：
[0028] 接收電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)發(fā)送的描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的量，包括線路有功 功率、無(wú)功功率、母線電壓、發(fā)電機(jī)功角和母線電壓相角等信息；
[0029] 對(duì)仿真電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析，包括系統(tǒng)功角監(jiān)視、電壓相角監(jiān)視、線 路功率實(shí)時(shí)監(jiān)視、低頻振蕩診斷分析和輔助決策等；
[0030] 將包括發(fā)電出力、負(fù)荷、母線電壓等的系統(tǒng)運(yùn)行信息和包括振蕩機(jī)組分群信息、機(jī) 組對(duì)主導(dǎo)振蕩模式的參與因子等的低頻振蕩預(yù)警結(jié)果信息送給電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估和 預(yù)警子系統(tǒng)，并接收電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估和預(yù)警子系統(tǒng)反饋的小干擾穩(wěn)定評(píng)估結(jié)果，進(jìn) 行后續(xù)分析處理；
[0031] 將越限等報(bào)警信息送給電力系統(tǒng)故障診斷子系統(tǒng)和電力系統(tǒng)恢復(fù)控制子系統(tǒng)。
[0032] 進(jìn)一步地，所述SCADA/EMS子系統(tǒng)執(zhí)行如下任務(wù)：
[0033] 接收電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)發(fā)送的描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的遙測(cè)量和遙信 量；
[0034] 對(duì)仿真電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控分析和調(diào)度，包括功率監(jiān)視、電壓監(jiān)視、狀態(tài)估計(jì)、調(diào)度 員潮流、開關(guān)操作和調(diào)壓變壓器抽頭調(diào)節(jié)等；
[0035] 將正常的調(diào)度命令，包括對(duì)開關(guān)等設(shè)備的遙控命令和對(duì)調(diào)壓變壓器抽頭的遙調(diào)命 令等，發(fā)送到電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)；
[0036] 將包括發(fā)電出力、負(fù)荷、母線電壓等的系統(tǒng)運(yùn)行信息送給電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估 和預(yù)警子系統(tǒng)，并展示電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估和預(yù)警子系統(tǒng)反饋的評(píng)估結(jié)果；
[0037] 將開關(guān)變位與報(bào)警信息送給電力系統(tǒng)故障診斷子系