本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種自適應(yīng)同步方式的電力通信聯(lián)合仿真平臺及其同步方法，采用電力系統(tǒng)仿真工具、通信系統(tǒng)仿真工具和仿真同步模塊構(gòu)成的聯(lián)合仿真平臺；本發(fā)明專利技術(shù)根據(jù)同步方式觸發(fā)條件選擇所述電力系統(tǒng)仿真工具和所述通信系統(tǒng)仿真工具之間的同步方式。本發(fā)明專利技術(shù)能夠在電力通信聯(lián)合系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時采用全局步長式進(jìn)行快速仿真，而在出現(xiàn)電力系統(tǒng)故障時間或者通信系統(tǒng)事件時采用步進(jìn)式進(jìn)行精確仿真。該平臺兼顧了仿真精度和速度，有助于研究電力通信系統(tǒng)交互影響特性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，尤其涉及電力通信聯(lián)合仿真平臺及其同步方法。
技術(shù)介紹
電力系統(tǒng)的電力流和信息通信系統(tǒng)的信息流存在本質(zhì)上的區(qū)別。在信息流中，對于設(shè)定的信息可以指定接受者，并調(diào)度其傳送路徑。然而在電力流中，同一電網(wǎng)中電源的注入功率與用電設(shè)備的消耗功率之間在任何時間斷面上都是平衡的；電功率在電網(wǎng)中的流動則服從基爾霍夫定律,即每一個電氣節(jié)點(diǎn)上的輸入與輸出在任意時刻平衡,沒有緩沖、存儲或滯后的可能。即使在電網(wǎng)不正常的狀態(tài)下,上述平衡關(guān)系仍然嚴(yán)格存在,只不過此時的平衡伴隨著電能質(zhì)量降低、設(shè)備過載,負(fù)荷被迫退出,或電網(wǎng)解列直至崩潰。不平衡功率只會發(fā)生在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子節(jié)點(diǎn)上的機(jī)械輸入功率與電磁輸出功率之間,并引起同步穩(wěn)定性問題。然而傳統(tǒng)電力系統(tǒng)研究與信息系統(tǒng)研究在理論和方法上基本是割裂的，在現(xiàn)有理論方法框架下難以深入分析信息系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制的影響。在現(xiàn)有研究中將二者作為復(fù)合系統(tǒng)時，時間同步性、兩個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的異構(gòu)性、元件組成和動態(tài)響應(yīng)的差異性使得研究人員不得不對其中某一部分進(jìn)行簡化考慮，這也給研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)用性帶來一定影響。因此，迫切需要建立一個能夠深入分析復(fù)雜的電力通信系統(tǒng)的平臺工具，為相關(guān)理論和應(yīng)用問題的深入研究提供仿真、測試和驗(yàn)證支撐。美國國土安全部(USDepartmentofHomelandSecurity)于2008年發(fā)布的報告《全美電網(wǎng)仿真工具性能：需求和相關(guān)問題》中提出未來的電網(wǎng)仿真工具應(yīng)當(dāng)能夠?qū)Χ喾N電網(wǎng)外部擾動事件進(jìn)行建模，以分析電力系統(tǒng)與通信系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)施之間的交互行為。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：為了提高電力通信系統(tǒng)仿真平臺的仿真效率和精度，本專利技術(shù)提供一種自適應(yīng)同步方式的電力通信聯(lián)合仿真平臺及其同步方法。技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，將電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)考慮成耦合和相互依存的聯(lián)合仿真平臺進(jìn)行仿真，并提出了一種同步方法。一種自適應(yīng)同步方式的電力通信聯(lián)合仿真平臺，包括電力系統(tǒng)仿真工具、通信系統(tǒng)仿真工具；所述電力系統(tǒng)仿真工具對電力系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)時步仿真，采集每一步仿真數(shù)據(jù)；所述通信系統(tǒng)仿真工具對通信系統(tǒng)進(jìn)行離散時步仿真；還包括仿真同步模塊；所述電力系統(tǒng)仿真工具將其每一步的電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)打上仿真時間標(biāo)簽傳輸至所述仿真同步模塊；所述通信系統(tǒng)仿真工具將其每一步仿真結(jié)果打上仿真時間標(biāo)簽傳輸至仿真同步模塊；所述仿真同步模塊包括同步模塊及同步方式選擇模塊；所述同步方式選擇模塊在電力通信聯(lián)合仿真平臺滿足同步方式觸發(fā)條件時選擇步進(jìn)式作為電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方式；在切換死區(qū)時間內(nèi)電力通信聯(lián)合仿真平臺不滿足同步方式觸發(fā)條件時選擇全局步長式作為電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方式；所述切換死區(qū)時間為用戶設(shè)定時間；所述同步模塊根據(jù)所述同步方式選擇模塊切換電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方式，并根據(jù)同步方式將電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)傳輸至通信系統(tǒng)仿真工具或?qū)⑼ㄐ畔到y(tǒng)仿真結(jié)果傳輸至電力系統(tǒng)仿真工具。所述同步方式觸發(fā)條件為仿真時間觸發(fā)式、電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)觸發(fā)式或通信系統(tǒng)仿真結(jié)果觸發(fā)式；所述仿真時間觸發(fā)式為用戶按照仿真需求確定在設(shè)定時刻進(jìn)行同步方式切換；所述電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)觸發(fā)式為用戶按照仿真需求設(shè)定當(dāng)電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定范圍時進(jìn)行同步方式切換；所述通信系統(tǒng)仿真結(jié)果觸發(fā)式為用戶按照仿真需求設(shè)定當(dāng)通信系統(tǒng)仿真結(jié)果達(dá)到設(shè)定要求時進(jìn)行同步方式切換。一種電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方法，步驟如下：電力系統(tǒng)仿真工具步驟：對電力系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)時步仿真，采集每一步仿真數(shù)據(jù)，并將每一步的電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)打上仿真時間標(biāo)簽傳輸至所述仿真同步模塊；通信系統(tǒng)仿真工具步驟：對通信系統(tǒng)進(jìn)行離散時步仿真，并將其每一步仿真結(jié)果打上仿真時間標(biāo)簽傳輸至仿真同步模塊；仿真同步模塊步驟：選擇同步方式并根據(jù)同步方式將電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)傳輸至通信系統(tǒng)仿真工具或?qū)⑼ㄐ畔到y(tǒng)仿真結(jié)果傳輸至電力系統(tǒng)仿真工具；其中，選擇同步方式過程如下：步驟(1)：根據(jù)電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)以及通信系統(tǒng)仿真結(jié)果判斷電力通信聯(lián)合仿真平臺是否滿足同步方式觸發(fā)條件；若滿足，則電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方式選擇步進(jìn)式；若不滿足，進(jìn)入步驟(2)；步驟(2)：判斷在切換死區(qū)時間內(nèi)，電力通信聯(lián)合仿真平臺是否達(dá)到同步方式觸發(fā)條件，如果滿足，則繼續(xù)選擇步進(jìn)式為電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方式；如果不滿足，則選擇全局步長式為電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方式；其中，切換死區(qū)時間為用戶設(shè)定時間。有益效果：采用本專利技術(shù)的仿真平臺和同步方法，能夠在電力通信聯(lián)合系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時采用全局步長式進(jìn)行快速仿真，而在出現(xiàn)電力系統(tǒng)故障時間或者通信系統(tǒng)事件時采用步進(jìn)式進(jìn)行精確仿真。該平臺兼顧了仿真精度和速度，有助于研究電力通信系統(tǒng)交互影響特性。附圖說明圖1為本專利技術(shù)提出的仿真平臺的架構(gòu)圖。圖2為本專利技術(shù)的同步方式選擇方法流程圖。圖3為本專利技術(shù)的實(shí)施例電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：圖1為本專利技術(shù)提出的混合仿真平臺的架構(gòu)圖。如圖1所示，本專利技術(shù)的一種電力通信聯(lián)合仿真平臺具體包括電力系統(tǒng)仿真工具、通信系統(tǒng)仿真工具和仿真同步模塊。電力系統(tǒng)仿真工具，采用現(xiàn)有電力系統(tǒng)仿真軟件對電力系統(tǒng)動態(tài)特性進(jìn)行連續(xù)時步仿真，采集每一步仿真數(shù)據(jù)，并將其打上仿真時間標(biāo)簽傳輸至仿真同步模塊；通信系統(tǒng)仿真工具，采用現(xiàn)有通信系統(tǒng)仿真軟件對通信系統(tǒng)進(jìn)行離散時步仿真，并將每一步仿真結(jié)果打上仿真時間標(biāo)簽傳輸至仿真同步模塊；仿真同步模塊，接收帶時標(biāo)的電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)和帶時標(biāo)的信息通信系統(tǒng)仿真結(jié)果，選擇電力系統(tǒng)仿真工具和通信系統(tǒng)仿真工具之間的同步方式，根據(jù)同步方式在設(shè)定時間將電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)傳輸至通信系統(tǒng)仿真工具或?qū)⑼ㄐ畔到y(tǒng)仿真結(jié)果傳輸至電力系統(tǒng)仿真工具。仿真同步模塊需具備快速數(shù)據(jù)輸入輸出功能、數(shù)據(jù)存儲功能和高速計算功能；在本專利技術(shù)實(shí)施例中，采用三臺安裝個人電腦作為仿真平臺：一臺安裝PSCAD軟件的電腦作為電力系統(tǒng)仿真工具，一臺安裝OPNET軟件的電腦作為通信系統(tǒng)仿真工具和一臺安裝MATLAB軟件的電腦作為仿真同步模塊。圖3為本專利技術(shù)的實(shí)施例電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。仿真前準(zhǔn)備，設(shè)置電力系統(tǒng)和信息通信混合仿真的相關(guān)參數(shù)：電力系統(tǒng)仿真步長設(shè)置為0.0002，系統(tǒng)仿真時間設(shè)置為3秒，電力系統(tǒng)故障時間為1秒，電力系統(tǒng)發(fā)生的故障為N1母線上發(fā)電機(jī)跳開。圖2為本專利技術(shù)的同步方式選擇方法流程圖。如圖2所示，仿真同步模塊的同步方式選擇方法為：(1)用戶設(shè)定仿真同步模塊同步方式觸發(fā)條件為三者之一：仿真時間觸發(fā)式、電<本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種自適應(yīng)同步方式的電力通信聯(lián)合仿真平臺，包括電力系統(tǒng)仿真工具、通信系統(tǒng)仿真工具；所述電力系統(tǒng)仿真工具對電力系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)時步仿真，采集每一步仿真數(shù)據(jù)；所述通信系統(tǒng)仿真工具對通信系統(tǒng)進(jìn)行離散時步仿真；其特征在于：還包括仿真同步模塊；所述電力系統(tǒng)仿真工具將其每一步的電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)打上仿真時間標(biāo)簽傳輸至所述仿真同步模塊；所述通信系統(tǒng)仿真工具將其每一步仿真結(jié)果打上仿真時間標(biāo)簽傳輸至仿真同步模塊；所述仿真同步模塊包括同步模塊及同步方式選擇模塊；所述同步方式選擇模塊在電力通信聯(lián)合仿真平臺滿足同步方式觸發(fā)條件時選擇步進(jìn)式作為電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方式；在切換死區(qū)時間內(nèi)電力通信聯(lián)合仿真平臺不滿足同步方式觸發(fā)條件時選擇全局步長式作為電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方式；所述切換死區(qū)時間為用戶設(shè)定時間；所述同步模塊根據(jù)所述同步方式選擇模塊切換電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方式，并根據(jù)同步方式將電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)傳輸至通信系統(tǒng)仿真工具或?qū)⑼ㄐ畔到y(tǒng)仿真結(jié)果傳輸至電力系統(tǒng)仿真工具。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種自適應(yīng)同步方式的電力通信聯(lián)合仿真平臺，包括電力系統(tǒng)仿真工具、通
信系統(tǒng)仿真工具；所述電力系統(tǒng)仿真工具對電力系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)時步仿真，采集每
一步仿真數(shù)據(jù)；所述通信系統(tǒng)仿真工具對通信系統(tǒng)進(jìn)行離散時步仿真；其特征在
于：還包括仿真同步模塊；所述電力系統(tǒng)仿真工具將其每一步的電力系統(tǒng)仿真數(shù)
據(jù)打上仿真時間標(biāo)簽傳輸至所述仿真同步模塊；所述通信系統(tǒng)仿真工具將其每一
步仿真結(jié)果打上仿真時間標(biāo)簽傳輸至仿真同步模塊；
所述仿真同步模塊包括同步模塊及同步方式選擇模塊；所述同步方式選擇模
塊在電力通信聯(lián)合仿真平臺滿足同步方式觸發(fā)條件時選擇步進(jìn)式作為電力通信
聯(lián)合仿真平臺的同步方式；在切換死區(qū)時間內(nèi)電力通信聯(lián)合仿真平臺不滿足同步
方式觸發(fā)條件時選擇全局步長式作為電力通信聯(lián)合仿真平臺的同步方式；所述切
換死區(qū)時間為用戶設(shè)定時間；
所述同步模塊根據(jù)所述同步方式選擇模塊切換電力通信聯(lián)合仿真平臺的同
步方式，并根據(jù)同步方式將電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)傳輸至通信系統(tǒng)仿真工具或?qū)⑼ㄐ?br>系統(tǒng)仿真結(jié)果傳輸至電力系統(tǒng)仿真工具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力通信聯(lián)合仿真平臺，其特征在于：所述同步方式
觸發(fā)條件為仿真時間觸發(fā)式、電力系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)觸發(fā)式或通信系統(tǒng)仿真結(jié)果觸發(fā)
式；所述仿真時間觸發(fā)式為用戶按照仿真需求確定在設(shè)定時刻進(jìn)行同步方式切換；
所述電力系統(tǒng)仿真...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王琦，湯奕，李峰，
申請(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
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