电网分布式培训仿真系统关键技术研究

论文摘要

电网运行的主要目标是提供满足电能质量要求的安全稳定的电力供应,随着用电负荷的不断增长,电力系统也变得日益复杂,因此有必要建设变电站运行人员培训仿真系统和调度员培训仿真系统并定期开展联合反事故演习提高运行人员应对电网异常运行条件的能力。应用多个培训仿真系统进行联合反事故演习时,各系统计算模型的协调就成为一个重要的问题。建立完整电网模型的理想化结果是能够把整个物理电网完整的进行数字化,在计算机系统中建立一个相应的数字化电网计算模型。由于电力系统是一个复杂的机电磁耦合的系统,包含有大量的运行设备,因此建模过程是根据电网分层分区调度原则由各级调度运行单位完成,对同一个物理电网实际上构成了一个分布的,多层次的数字化模型。在进行分布式培训仿真的过程中,这些模型的计算过程相互耦合,共同仿真同一个物理电网的动态运行过程。本文对电网分布式培训仿真系统的计算模型进行了初步的探讨,设计了一种能整合不同厂商,不同仿真平台的跨区域分布式培训仿真系统的实现模型,该模型在现有的分解协调计算的基础上,进一步考虑了网络中断条件下仍能维持连续的分布式培训仿真过程的方法。本文的主要工作内容包括：1、通过实践经验的积累和对运行数据的仔细分析,探索了动态识别关键节点、自适应检测负荷量测,节点注入功率自适应调节等提高潮流收敛性的措施,这些措施与多数离线潮流提高收敛性措施不同,它们在培训仿真模型运行过程中动态的识别与调节相关运行参数提高收敛性,保障培训过程的正常运行,实践证明取得了良好的效果；2、提出了一种基于通用描述模型的安全自动装置仿真模型,通过一组相互关联的逻辑模型对自动装置的配置和动作特性进行建模,并将模型参数保存在数据库中,使得可以采用一个通用的仿真模型仿真各种安全自动装置的动作特性,大大减小了编程的工作量,并增强了算法的可移植性和可扩展性；3、通过引入HLA分布式仿真系统结构,为建立一个平台中立的、可伸缩的电网分布式培训仿真系统提供了一个系统架构模型；4、分析了用于广域网的电力系统分布式协调分解算法与分布式培训仿真算法模型的区别,探讨了电力系统多尺度建模及其模型的匹配与融合问题,为建立分布式培训仿真系统提出了一种合理的、可实施的分布式算法模型。在本文研究的计算原理和软件结构基础上,可以建立起通用的、健壮的、有更好可移植性和可扩展性的分布式培训仿真系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题目的与意义
• 1.2 培训仿真系统的发展与研究现状
• 1.2.1 调度员培训仿真系统
• 1.2.2 变电运行人员培训仿真系统
• 1.2.3 联合反事故演习及其支持系统
• 1.3 本文创新点和主要内容
• 2 培训仿真系统设计原理
• 2.1 培训仿真系统的基本要求
• 2.1.1 电网调度培训仿真的要求和范围
• 2.1.2 变电运行培训仿真的要求和范围
• 2.2 培训仿真系统的结构
• 2.2.1 主要模块
• 2.2.2 共享内存库
• 2.2.3 模块的分布
• 2.3 培训仿真系统的部署与集成
• 2.3.1 培训系统的物理部署结构
• 2.3.2 与EMS系统的集成
• 2.4 本章小结
• 3 培训仿真系统计算模型
• 3.1 培训仿真系统的计算模块
• 3.2 提高潮流计算收敛性
• 3.2.1 检查参数错误
• 3.2.2 运行方式调整
• 3.3 基于补偿原理的故障计算
• 3.3.1 规范化故障算法基本原理
• 3.3.2 三序网络导纳矩阵
• 3.3.3 故障计算主要流程
• 3.4 保护动作特性仿真
• 3.4.1 基本原理
• 3.4.2 地调DTS中的保护动作特性仿真
• 3.4.3 地调DTS中小电流接地系统单相短路的模拟
• 3.4.4 变电站二次回路仿真
• 3.5 安全自动装置动作特性仿真
• 3.5.1 通用算法的基本原理
• 3.5.2 安全自动装置仿真的分层模型
• 3.5.3 通用算法的计算流程
• 3.5.4 实际自动装置的建模示例
• 3.6 SOTS/DTS联合培训
• 3.7 系统运行实例
• 3.8 本章小结
• 4 分布式培训仿真系统计算模型
• 4.1 电力系统的并行与分布式计算
• 4.2 电网分解协调计算原理
• 4.2.1 电网的分解
• 4.2.2 协调层计算
• 4.3 分布式仿真计算模型
• 4.3.1 分散建模
• 4.3.2 边界划分
• 4.3.3 外网等值
• 4.3.4 分布式仿真模型的协同计算
• 4.4 本章小结
• 5 分布式培训仿真系统软件结构
• 5.1 分布式体系结构的选择
• 5.1.1 CORBA
• 5.1.2 网格和web服务
• 5.1.3 MultiAgent系统
• 5.1.4 高层体系结构
• 5.1.5 四种系统结构的比较
• 5.2 高层体系结构的主要内容
• 5.2.1 基本概念
• 5.2.2 HLA规则
• 5.2.3 HLA的信息模型——OMT
• 5.2.4 RTI服务
• 5.2.5 HLA应用程序的开发过程
• 5.3 分布式培训仿真系统的公共语义模型
• 5.3.1 IEC 61970标准简介
• 5.3.2 公共信息模型的基本内容
• 5.3.3 CIM的电网模型表达
• 5.3.4 电网模型的数据交换
• 5.4 分布式培训仿真系统的逻辑结构
• 5.5 分布式培训仿真系统的软件结构
• 5.5.1 联邦对象模型
• 5.5.2 仿真过程管理
• 5.5.3 仿真时钟管理
• 5.5.4 数据分发管理
• 5.5.5 联邦成员的仿真流程
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A.缩略语表
• 附录B.攻读博士学位期间发表的论文
• 附录C.攻读博士学位期间参加的科研项目