一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统

摘要

本发明公开了一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统，包括：暂态仿真子系统，稳态仿真子系统，和与暂态仿真子系统和稳态仿真子系统均相连的配电自动化主站；暂态仿真子系统包括：模拟真实配电网的RTDS仿真器，和与RTDS仿真器相连的第一配电终端；可见，在本方案中，通过RTDS仿真器创建暂态仿真子系统，通过智能配电网稳态仿真子系或者由真实配电网与第二配电终端创建稳态仿真子系统，通过这两个子系统与配网自动化主站系统共同构成完整的分布配网自动化混合仿真系统，既支持稳态仿真也支持暂态仿真，能够在很大程度上满足分布式配网自动化系统的研究需求，从而配网自动化系统的研究成本，减少耗费时间。

说明书

技术领域

本发明涉及配网自动化技术领域，更具体地说，涉及一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统。

背景技术

随着配电网技术的发展和社会经济的增长，用户对配电网的安全性、经济性和可靠性的要求不断提高，配网自动化系统也应运而生。配网自动化系统能够将电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。配网自动化系统结构如图1所示，包括配电网、配电网终端和配电自动化主站。配电网是配网自动化系统中的重要组成部分，而真实的配电网具有高压危险、不可视、不可触等缺点，因此采用真实的配电网进行配网自动化系统的研究，不但会耗费大量的时间还会大大增加成本，给研究造成了极大的困难。

因此，如何减少配网自动化系统的研究成本，减少耗费时间是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统，以实现减少配网自动化系统的研究成本，减少耗费时间。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统，包括：暂态仿真子系统，稳态仿真子系统，和与所述暂态仿真子系统和所述稳态仿真子系统均相连的配电自动化主站；

所述暂态仿真子系统包括：模拟真实配电网的RTDS仿真器，和与所述RTDS仿真器相连的第一配电终端。

其中，所述稳态仿真子系统为智能配电网稳态仿真子系统。

其中，所述稳态仿真子系统包括：

真实配电网；

一端与所述真实配电网相连，另一端与所述配电自动化主站相连的第二配电终端。

其中，所述RTDS仿真器包括：

配电网建模模块，用于通过电力系统与控制系统模块库创建真实配电网模型。

其中，所述配电网建模模块，用于通过修改原工程文件中的dft文件创建真实配电网模型，并通过修改原工程文件中的sib文件对，对RTDS仿真运行界面的待展示模块进行确定。

其中，所述配电网建模模块，用于通过与真实配电网对应的线路框架信息、dft文件和sib文件，实现真实配电网模型和运行界面的载入。

其中，所述RTDS仿真器包括：

仿真运行模块，用于对真实配电网模型进行仿真与运行，并实时显示所述真实配电网模型的参数信息。

其中，所述RTDS仿真器包括：

调节模块，用于对所述真实配电网模型中的开关状态和负载值进行调节。

其中，所述RTDS仿真器包括：

故障模拟模块，用于在所述真实配电网中的线路中创建模拟故障，所述模拟故障包括相间短路故障或者接地短路故障。

其中，所述暂态仿真子系统中的RTDS仿真器与第一配电终端之间通过104通信规约进行通信。

通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统，包括：暂态仿真子系统，稳态仿真子系统，和与所述暂态仿真子系统和所述稳态仿真子系统均相连的配电自动化主站；所述暂态仿真子系统包括：模拟真实配电网的RTDS仿真器，和与所述RTDS仿真器相连的第一配电终端；

可见，在本方案中，通过RTDS仿真器创建暂态仿真子系统，通过智能配电网稳态仿真子系或者由真实配电网与第二配电终端创建稳态仿真子系统，通过这两个子系统与配网自动化主站系统共同构成完整的分布配网自动化混合仿真系统，既支持稳态仿真也支持暂态仿真，能够在很大程度上满足分布式配网自动化系统的研究需求，从而配网自动化系统的研究成本，减少耗费时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的配网自动化系统结构结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统结构示意图；

图3为本发明实施例公开的另一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统结构示意图；

图4为本发明实施例公开的通信模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统，以实现减少配网自动化系统的研究成本，减少耗费时间。

参见图2，本发明实施例提供的一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统，包括：

暂态仿真子系统100，稳态仿真子系统200，和与所述暂态仿真子系统100和所述稳态仿真子系统200均相连的配电自动化主站300；

所述暂态仿真子系统100包括：模拟真实配电网的RTDS仿真器101，和与所述RTDS仿真器相连的第一配电终端102；

具体的，本实施例中与RTDS仿真器101相连的第一配电终端可以为真实配电终端，也可以是通过工控机模拟的模拟配电终端，在此并不具体限定。

需要说明的是，本实施例中的稳态仿真子系统可以为智能配电网稳态仿真子系统，也可以为：通过真实配电网201和第二配电终端202构成的稳态仿真子系统；具体的，参见图3，所述稳态仿真子系统包括：

真实配电网201；

一端与所述真实配电网201相连，另一端与所述配电自动化主站300相连的第二配电终端202。

需要说明的是，与真实配电网201相连的第二配电终端202为真实配电终端。本实施例中的RTDS仿真器为实时数字仿真仪(Real Time Digital Simulator)。它由加拿大曼尼托巴RTDS公司开发制造，是一种专门设计用于研究电力系统中电磁暂态现象的装置。RTDS仿真器由硬件和软件组合而成。RTDS的硬件主要由PB5GPC、RPC、3PC等运算板卡和其他输入输出板卡构成；RTDS软件仿真装置RSCAD包括一个广泛的电力系统与控制系统元件模块库。用户能够在用户友好的环境中通过连续现有的元件模块组建起电力系统回路和相关的控制回路。

并且RTDS仿真装置是一个理想的工具。它能对保护和控制方案进行彻底的设计、研究和试验。当进行闭环试验时，应用大量的数字量和模拟量的输入/输出接口，使实际的保护和控制装置能与RTDS的仿真装置相连以便与模拟配电网系统相互作用。RTDS仿真系统是全面分析电力系统各种问题的理想工具。它可以用于电力系统分析研究、测试保护系统、控制系统的测试及教育培训。

需要说明的是，配电网作为未来分布式电源、储能装置的接入平台，将是智能电网发展的重要组成部分。为适应配电网的快速仿真，数字仿真系统除了具备基本的功能外，还需要实现网络重构、电压与无功控制、故障定位、故障隔离、故障恢复以及电力系统更新运行后的保护等功能。而本实施例中的RTDS仿真器是实时的、数字的仿真系统，它能够很好地满足上智能配电网对系统的仿真需求。作为数字仿真系统，RTDS能够实现如下功能：

(1)在RTDS上实现网架模拟，能够模拟真实的配电网络，包括各种架空线路和电缆线路接线方式；

(2)能够模拟真实配电网进行仿真运行；

(3)在RTDS上能实现开关的模拟，模拟开关的分合、故障、跳闸；

(4)能够模拟配网的各种故障，包括相间短路、金属接地、高阻接地、多点复故障；

(5)RTDS提供了相应电脑软件界面，更具备安全性和用户友好性；

(6)仿真系统能够满足配网自动化整体测试要求。

基于上述实施例，本实施例中，所述RTDS仿真器包括：

配电网建模模块，用于通过电力系统与控制系统模块库创建真实配电网模型。

具体的，在本实施例中通过RTDS仿真器对配电网建模时，通过分析真实的配电网络，利用RSCAD建模界面中的电力系统与控制系统模块库来实现配电网的建模，能够完全模拟真实配电网络的整体架构和变压器、负载、开关、线路等器件的参数和状态；能够对构建的配电网进行准确的潮流计算；操作者还能根据需求在模型中处理相关电量信息以及给相关器件选择控制器件，并且利用RTDS仿真器模拟的配电网，能与系统共享配电网图模信息、灵活进行模型维护，实现方便进行线路改造、分布电源接入等分析研究。

其中，所述配电网建模模块，用于通过修改原工程文件中的dft文件创建真实配电网模型，并通过修改原工程文件中的sib文件，对RTDS仿真运行界面的待展示模块进行确定。

具体的，RTDS仿真器中一般在RSCAD建模软件中画图构建配电网模型，若采用这种方式构建复杂配电网模型，则会花费较长的时间，但是RTDS中的dft与sib文件包含了配电网建模界面和运行界面各项参数值；因此在本实施例中，构建复杂模型时，可以直接通过修改RTDS工程中的dft文件来实现配电网的建模，通过修改sib文件来实现配电网运行界面中电量值的显示以及大小状态的控制；在本实施例中，RTDS仿真运行界面上需要展示的模块包括显示模块、操作模块、画图模块等。

其中，所述配电网建模模块，用于通过与真实配电网对应的线路框架信息、dft文件和sib文件，实现真实配电网模型和运行界面的载入。

在本实施例中，利用RTDS仿真器创建模型时，可将真实的配电网的各项器件的参数值导出，并根据真实配电网的线路框架和dft、sib文件的格式规范利用软件生成相应的dft和sib文档，放入RTDS中的工程文件下进行编译与运行，实现真实配电网模型和运行界面的载入，在配网自动化系统的研究中，将真实配电网模型载入RTDS模拟一个真实的仿真环境，具有很大的现实意义。

基于上述实施例，本实施例中，所述RTDS仿真器包括：

仿真运行模块，用于对真实配电网模型进行仿真与运行，并实时显示所述真实配电网模型的参数信息；

调节模块，用于对所述真实配电网模型中的开关状态和负载值进行调节。

具体的，在本实施例中，RSCAD中每个建模界面都有一个对应的运行界面，用于实现模型的仿真与运行。因此，在本方案中通过仿真运行模块根据配电网络模型在运行界面画出网络的简图，并显示配电网运行时的电压、电流和功率等参数的实时值；同时，通过调节模块调节配电网络运行过程中的开关状态和负载大小，利用配置好的运行界面，配电网模型中的参数值的展示变得更加直观化和多元化，且用户对配电网模型中器件状态的控制和大小调节也变得更加方便。

基于上述实施例，本实施例中，所述RTDS仿真器包括：

故障模拟模块，用于在所述真实配电网中的线路中创建模拟故障，所述模拟故障包括相间短路故障或者接地短路故障。

具体的，在真实的配电网会出现各种故障，例如相间短路、接地短路以及中性点不接地短路等故障，这些故障会影响配电网的运行和线路中参数值的大小。因此，需要在配电网模型上模拟各种真实故障。在本实施例中，可利用RTDS仿真器模拟配电网各种故障的暂态特性，即通过RSCAD建模界面中的故障模拟模块，在配电网模型中的任一段线路上设置模拟故障。

基于上述实施例，本实施例中，所述暂态仿真子系统中的RTDS仿真器与第一配电终端之间通过104通信规约进行通信。

具体的，在配网自动化系统中，模拟配电的网数字仿真系统，一般通过机柜的外部节点实现与系统其他部分的通信，通信接线较为复杂。因此在本实施例中，利用RTDS仿真器的GTNETx2板卡与软件部分的104模块，使模拟配电网与第一配电终端通过网线和标准的104通信规约进行通信。

参见图4，为本实施例提供的通信模块示意图，该模块采用标准的104规约通信，可以传输配电网开关处的遥信、遥测、遥调和遥控这四种量，且每种量都有固定的起始地址和范围大小。本系统采用的通信方式能够使模拟配电网与配电终端之间的通信变得更加方便有效，从而构建完整的配网自动化暂态仿真子系统。在实际中，为了配合配电自动化功能测试，需要大量的终端设备接入，因此需要对配电网终端进行逻辑模拟。

本发明实施例提供的一种基于RTDS的分布式配网自动化混合仿真系统，包括：暂态仿真子系统，稳态仿真子系统，和与所述暂态仿真子系统和所述稳态仿真子系统均相连的配电自动化主站；所述暂态仿真子系统包括：模拟真实配电网的RTDS仿真器，和与所述RTDS仿真器相连的第一配电终端；

可见，在本方案中，通过RTDS仿真器创建暂态仿真子系统，通过智能配电网稳态仿真子系或者由真实配电网与第二配电终端创建稳态仿真子系统，通过这两个子系统与配网自动化主站系统共同构成完整的分布配网自动化混合仿真系统，既支持稳态仿真也支持暂态仿真，能够在很大程度上满足分布式配网自动化系统的研究需求，从而配网自动化系统的研究成本，减少耗费时间。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。