基于工作流引擎的多时间尺度主动配电网交互仿真方法

摘要

本发明提供一种基于工作流引擎的多时间尺度主动配电网交互仿真方法，包括以下步骤：确定主动配电网仿真模型的初始断面；确定主动配电网交互仿真的影响因素；功能组件仿真业务的建模；创建仿真工作流模板；进行工作流仿真控制；对仿真控制结果进行可视化展示。本发明采用了工作流引擎技术，能够解决传统的电网潮流分析软件缺乏对时间序列潮流控制，以及预想事故过程与潮流缺乏互动的缺点，实现了业务流程稳定性、易维护性和弹性控制。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统仿真技术领域，具体涉及一种基于工作流引擎的多时间尺度主动配 电网交互仿真方法。

背景技术

随着分布式电源、储能装置、微网、需求侧响应负荷等电网新元素的出现，对配电网的 运行与调度提出了新的要求，主动配电网的概念应运而生。主动配电网的建设目标是提升配 电网对分布式能源的消纳能力，降低配电网运行过程中的峰谷差和综合网损，满足用户对高 品质供用电的定制需求，促进终端用户对电力系统优化运行的主动参与能力，进一步挖掘电 力系统的设备利用潜力，有效提升能源综合利用水平。为实现这一目标，需要对在对含有分 布式电源的主动配电网进行仿真模拟时，由于分布式电源的出力具有不稳定性及间歇性的特 点，在对配电网进行仿真分析时需要对一些特定连续时间内的潮流进行动态分析，充分挖掘 含有多种分布式电源的主动配电网网络运行的特点及规律，同时配电网节点众多、拓扑复杂， 如果采用全网潮流计算，恐无法满足实时计算的需要。目前配电网状态通常划分为优化状态、 正常状态、警戒状态、异常状态、故障状态、恢复状态、孤岛状态等，配电网在不同的状态 下，控制的业务流是不尽相同的。

所谓工作流引擎是指工作流作为应用系统的一部分，并为之提供对各应用系统有决定作 用的根据角色、分工和条件的不同决定信息传递路由、内容等级等核心解决方案。工作流引 擎包括流程的节点管理、流向管理、流程样例管理等重要功能。根据业务逻辑开发出符合实 际需要的程序逻辑并确保其稳定性、易维护性(模块化和结构化)和弹性(容易根据实际业 务逻辑的变化作出程序上的变动，例如决策权的改变、组织结构的变动和由于业务方向的变 化产生的全新业务逻辑等)。面向服务的体系结构(service-oriented architecture,SOA)，是一 个组件模型，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口 和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、 操作系统和编程语言。工作流引擎使得构建在各种这样的系统中的服务，可以以一种统一和 通用的方式进行交互。

电力系统数据标记语言——E语言规范(以下简称“E语言”)是在IEC 61970–301电力 系统公用数据模型CIM(Common Information Model)的面向对象抽象基础上，将电力系统 传统的面向关系的数据描述方式与面向对象的CIM相结合，既保留了面向关系方法的高效率， 继承了其长期的研究成果，又吸收了面向对象方法的优点(如类的继承性等)，具有简洁、高 效和适用于电力系统的特点。目前针对输电网的仿真软件支持cime格式，但配电网的仿真还 没有统一规范，仿真系统可以方便的输出并记录带时标的潮流断面数据，可以很好的解决连 续时间序列的电网潮流断面数据的记录问题。

发明内容

针对主动配电网时序潮流仿真过程中缺乏协调交互，不能模拟相应连锁反应，同时实际 配电网系统各子应用模块的管理相对松散等问题，本发明提供一种基于工作流引擎的多时间 尺度主动配电网交互仿真方法，采用了工作流引擎技术，能够解决传统的电网潮流分析软件 缺乏对时间序列潮流控制，以及预想事故过程与潮流缺乏互动的缺点，实现了业务流程稳定 性、易维护性和弹性控制。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种基于工作流引擎的多时间尺度主动配电网交互仿真方法，所述方法包括 以下步骤：

步骤1：确定主动配电网仿真模型的初始断面；

步骤2：确定主动配电网交互仿真的影响因素；

步骤3：功能组件仿真业务的建模；

步骤4：创建仿真工作流模板；

步骤5：进行工作流仿真控制；

步骤6：对仿真控制结果进行可视化展示。

所述步骤1中，通过主动配电网模型和主动配电网的运行数据确定主动配电网模型的初 始断面，主动配电网模型和主动配电网的运行数据采用可扩展的CIM/E文本格式。

所述主动配电网仿真模型包括厂站模型、配电站模型、馈线模型、母线模型、配电变压 器模型、馈线段模型、发电机模型、负荷模型、开关模型和刀闸模型；

主动配电网的运行数据包括电力设备的有功、无功、电流、电压，以及开关和刀闸的分 合状态。

所述步骤2中，影响因素包括超短期负荷波动数据断面、短期发电计划数据断面、中期 停电计划数据断面、中长期负荷典型日曲线数据断面、光照对光伏发电的影响以及风力对风 力发电的影响。

所述步骤3中，通过自定义功能组件的内部逻辑判据，编写程序算法实现逻辑，实现功 能组件的仿真业务建模；功能组件包括备自投装置、低周低压减载装置、自动电压无功控制 器和微电网控制器。

所述步骤4中，通过工作流流程设计工具创建工作流模板，并通过工作流模板管理工具 管理工作流模板；工作流流程设计工具通过读取工作流引擎中的XML文件，解析XML文件 后生成相应的流程活动节点，并设置相应的流程活动节点属性，并展示在工作流流程设计工 具中。

工作流模板包括正常状态工作流模板、警戒状态工作流模板、异常状态工作流模板、故 障状态工作流模板、孤岛状态工作流模板和仿真自定义工作流模板；

工作流模板管理工具对工作流模板进行查询与管理，包括发布流程、停止已发布的流程、 挂起正在运行的流程以及恢复已经被挂起的流程。

所述步骤5中，仿真系统按照工作流模板，利用状态评估服务得到当前主动配电网的实 时状态，实时状态包括正常状态、警戒状态、异常状态、故障状态和孤岛状态，工作流引擎 自动调用状态评估服务和状态评估策略，完成工作流仿真控制，得到仿真控制结果。

所述步骤6中，对主动配电网网络运行特性的分析，并利用潮流图、能效地图、曲线图、 饼图或棒图对仿真控制结果进行可视化展示。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.主动配电网仿真建模的初始断面采用可扩展的CIM/E文本格式，保证了仿真的规范 性和良好的扩展性；

2.主动配电网仿真准备的影响因素充分考虑了多时间尺度，通过自定义的电力系统功能 组件实现仿真业务建模，保证了仿真的真实性和准确性；

3.主动配电网仿真控制的流程采用了工作流引擎技术，工作流模板保证了仿真系统的可 用性，减轻系统维护成本，能够解决传统的电网潮流分析软件缺乏对时间序列潮流控制、以 及仿真过程与潮流缺乏互动的缺点，保证了主动配电网仿真业务流程的稳定性、易维护性和 弹性控制。

附图说明

图1是本发明实施例中基于工作流引擎的多时间尺度主动配电网交互仿真方法流程图；

图2是本发明实施例中工作流引擎管理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

针对主动配电网时序潮流仿真过程中缺乏协调交互，不能模拟相应连锁反应，同时实际 配电网系统各子应用模块的管理相对松散的问题，对备用进线自动投入装置(简称备自投)、 低周低压减载装置、防孤岛保护装置之类的安全自动装置进行功能组件业务逻辑建模，通过 在仿真过程中调度员通过设置仿真事件，仿真事件主要包括正常开关操作、异常故障设置， 自动实现主动配电网的闭环仿真，最后调用潮流计算确定电网的薄弱环节，通过引入工作流 引擎实现对不同场景下业务流的灵活定制(如对高级应用分析组件如风险评估分析、保电分 析、潮流计算之类实时分析类的组件和服务进行动态组装)，根据配电网的不同状态有针对的 进行策略处理，将配电网仿真结果写入时候，并最终在可视化人机界面给出配电网仿真结果 的直观表达，仿真教案的准备扩展了一种用于配电网CIM/E文件格式，仿真过程考虑了短期 的检修计划和发电计划的影响，还利用超短期负荷预测数据模拟用户真实负荷的波动，能为 调度员提供更真实的决策参考，提高应对电网事故的处理能力，最终实现更逼真的仿真效果。

如图1，本发明提供一种基于工作流引擎的多时间尺度主动配电网交互仿真方法，所述 方法包括以下步骤：

步骤1：确定主动配电网仿真模型的初始断面；

步骤2：确定主动配电网交互仿真的影响因素；

步骤3：功能组件仿真业务的建模；

步骤4：创建仿真工作流模板；

步骤5：进行工作流仿真控制；

步骤6：对仿真控制结果进行可视化展示。

所述步骤1中，通过主动配电网模型和主动配电网的运行数据确定主动配电网模型的初 始断面，主动配电网模型和主动配电网的运行数据采用可扩展的CIM/E文本格式。

所述主动配电网仿真模型包括厂站模型、配电站模型、馈线模型、母线模型、配电变压 器模型、馈线段模型、发电机模型、负荷模型、开关模型和刀闸模型；

主动配电网的运行数据包括电力设备的有功、无功、电流、电压，以及开关和刀闸的分 合状态。

所述步骤2中，影响因素包括超短期负荷波动数据断面、短期发电计划数据断面、中期 停电计划数据断面、中长期负荷典型日曲线数据断面、光照对光伏发电的影响以及风力对风 力发电的影响。

步骤2具体包括以下步骤：

步骤2-1：设置发电计划的数据信息断面。设置连续时间断面的发电机的有功无功功率数 据，模拟仿真过程中的发电变化。

步骤2-2：设置停电计划和时序负荷数据，设置连续时间断面的负荷的有功无功功率数据， 模拟仿真过程中的负荷波动。可利用超短期负荷预测软件辅助生成日前负荷数据，利用中长 期负荷预测软件辅助生成中长期负荷数据，满足不同时间尺度下时序负荷数据的需要。

步骤2-3：设置环境特征信息。设置环境类场景信息，如地理信息、风力和光照的气象信 息。

步骤2-4：调度运行方式事件设置。设置带时标的开关和刀闸的分合动作信息，设置单个 带时标的故障信息。事件信息包括事件发生时刻，事件持续时间，事件发生设备，事件类型， 事件间的逻辑关联信息。

所述步骤3中，通过自定义功能组件的内部逻辑判据，编写程序算法实现逻辑，实现功 能组件的仿真业务建模；功能组件包括备自投装置、低周低压减载装置、自动电压无功控制 器和微电网控制器。

所述步骤4中，通过工作流流程设计工具创建工作流模板，并通过工作流模板管理工具 管理工作流模板；工作流流程设计工具通过读取工作流引擎中的XML文件，解析XML文件 后生成相应的流程活动节点，并设置相应的流程活动节点属性，并展示在工作流流程设计工 具中。

工作流模板包括正常状态工作流模板、警戒状态工作流模板、异常状态工作流模板、故 障状态工作流模板、孤岛状态工作流模板和仿真自定义工作流模板；

正常状态工作流模板，调用潮流计算服务，合环操作时会调用合环潮流分析服务。

警戒状态工作流模板，调用潮流计算服务、网络重构服务、综合告警服务、AVC。

异常状态工作流模板，调用潮流计算服务、风险评估服务、综合告警服务、AVC。

故障状态工作流模板，调用网络重构服务、停电范围分析服务、保电分析服务、关键负 荷保电服务、方案执行服务、综合告警服务、AVC。

孤岛状态工作流模板，调用关键负荷保电服务、方案执行服务、综合告警服务、AVC、 微网控制子系统。

仿真自定义工作流模板，仿真教员在可视化的工作流流程设计器中根据实际仿真场景业 务的需要，通过拖拽创建和修改流程，通过流程编辑工具，实现仿真工作流的自定义部署， 流程编辑工具包括工作任务的分派策略、仿真业务流程管理策略，这两个策略最终实现任务 的分派和流程的过程控制。

如图2，工作流模板管理工具对工作流模板进行查询与管理，包括发布流程、停止已发 布的流程、挂起正在运行的流程以及恢复已经被挂起的流程。

所述步骤5中，仿真系统按照工作流模板，利用状态评估服务得到当前主动配电网的实 时状态，实时状态包括正常状态、警戒状态、异常状态、故障状态和孤岛状态，工作流引擎 自动调用状态评估服务和状态评估策略，完成工作流仿真控制，得到仿真控制结果。

所述步骤6中，对主动配电网网络运行特性的分析，并利用潮流图、能效地图、曲线图、 饼图或棒图对仿真控制结果进行可视化展示。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域 的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换， 这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求 保护范围之内。