新疆電網(wǎng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)的建設(shè)及思考

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(1.新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047； 2.國(guó)網(wǎng)新疆電力調(diào)度通信中心，新疆 烏魯木齊 830002)

0 引 言

隨新疆電網(wǎng)的大發(fā)展，融入風(fēng)電、光伏等新能源，傳統(tǒng)的方法對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行分析和監(jiān)測(cè)難以滿足要求。加上互聯(lián)系統(tǒng)中含有交直流輸電線路，而且廣泛應(yīng)用了電力電子裝置，電網(wǎng)的穩(wěn)控運(yùn)行更復(fù)雜[1]。目前，新疆電網(wǎng)形成了750～220 kV的主網(wǎng)架和UHVDC(哈密—鄭州± 800 kV)的投運(yùn)，加上750 kV超高壓交流輸電建設(shè)將發(fā)展構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。整個(gè)新疆電網(wǎng)的復(fù)雜程度更高，對(duì)新疆電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、規(guī)劃預(yù)測(cè)能力及調(diào)度控制等提出了更高的技術(shù)要求。建設(shè)新疆對(duì)電網(wǎng)全數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)中心，實(shí)現(xiàn)有效的仿真和分析研究，對(duì)新疆電網(wǎng)甚至是全國(guó)電網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有著重要意義[2]。

1 電力系統(tǒng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)的概況

電力系統(tǒng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)(下面稱全數(shù)字仿真系統(tǒng))是電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)經(jīng)歷了動(dòng)態(tài)模擬仿真、數(shù)模混合實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)后，發(fā)展的一項(xiàng)新的仿真技術(shù)。20世紀(jì)90年代初,隨數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的興起，加拿大RTDS公司首先推出的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)(RTDS)。隨后法國(guó)電力公司(EDF)開發(fā)的有實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)(ARENE)、加拿大魁北克水電研究所研發(fā)的數(shù)字實(shí)時(shí)仿真器(HYPERSIM)、深圳殷圖科技發(fā)展有限公司開發(fā)的數(shù)字動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)(DDRTS)及中國(guó)電科院研發(fā)的全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置(ADPSS)[2]。它們都是依托各種設(shè)備為硬件平臺(tái)，采用CPU并行處理技術(shù)。通過軟件在CPU上運(yùn)行來(lái)模擬電力元件，基于這個(gè)特點(diǎn)給未來(lái)元件仿真帶來(lái)了發(fā)展空間[1]。

目前，全數(shù)字仿真系統(tǒng)依托計(jì)算機(jī)技術(shù)、建模技術(shù)以及數(shù)值算法的發(fā)展，開展了電力系統(tǒng)的電網(wǎng)分析計(jì)算，使得硬件處理速度更快，模型、參數(shù)更準(zhǔn)確和適應(yīng)性更強(qiáng)。另外，全數(shù)字仿真系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)基本仿真的同時(shí)，需要更深的發(fā)展大規(guī)模實(shí)時(shí)與超實(shí)時(shí)仿真、在線應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)全過程動(dòng)態(tài)模擬仿真，使仿真可信度與精度更高、功能性與綜合性更強(qiáng)。

2 數(shù)字仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 分網(wǎng)并行計(jì)算技術(shù)

在大規(guī)模復(fù)雜的交直流電網(wǎng)中為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)與超實(shí)時(shí)仿真，應(yīng)用分網(wǎng)并行計(jì)算技術(shù)提高了仿真能力。由于仿真中沒有網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際接線，針對(duì)變電站中刀閘、開關(guān)的影響難以模擬，通過把廠站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與電網(wǎng)中變化的拓?fù)浣Y(jié)合分析來(lái)考慮刀閘、開關(guān)的動(dòng)作影響；電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)設(shè)備的投切、參數(shù)變化及母線的分裂與合并等變化，均可采用并行仿真模式，可更真實(shí)地模擬電力系統(tǒng)運(yùn)行。比如機(jī)電-電磁混合仿真，不再單純地進(jìn)行機(jī)電與電磁仿真，避免了較大的誤差[3,4]。但文獻(xiàn)(1)提出，由于CPU并行處理技術(shù)的應(yīng)用，相應(yīng)地它們之間的通信、數(shù)據(jù)交換及不同模型的算法等因素，因而數(shù)值不穩(wěn)定成了仿真規(guī)模的限制。電力系統(tǒng)分網(wǎng)并行計(jì)算示意圖如圖1所示。

圖1 電力系統(tǒng)分網(wǎng)并行計(jì)算示意圖

2.2 系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)

系統(tǒng)辨識(shí)(system identification)，即“動(dòng)態(tài)建模”，也就是利用被控制系統(tǒng)的輸入、輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理后，估計(jì)出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在電力系統(tǒng)仿真中，通過系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)中的參數(shù)辨識(shí)，來(lái)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ褪欠裾_(或者接近)描述了原系統(tǒng)。即模型輸入/輸出是否充分接近原型系統(tǒng)的輸入/輸出行為。這樣檢驗(yàn)了仿真模型在多大程度反應(yīng)真實(shí)系統(tǒng)，有助于提高全數(shù)字仿真系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可信度。

3 典型的全數(shù)字仿真系統(tǒng)的功能比較

目前主要應(yīng)用典型的全數(shù)字仿真系統(tǒng)是RDTS、HYPERSIM及ADPSS系統(tǒng)，介紹如下。

1)RTDS系統(tǒng)以電磁暫態(tài)仿真為研究，既可進(jìn)行繼電保護(hù)裝置及控制系統(tǒng)的閉環(huán)測(cè)試，也可進(jìn)行大規(guī)模的動(dòng)態(tài)模擬仿真分析。具有友好的界面支持，給學(xué)習(xí)人員提供方法、工具[7]；

2)HYPERSIM系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)的實(shí)時(shí)仿真，也可進(jìn)行裝置實(shí)驗(yàn)，但目前對(duì)于二者的混合仿真卻實(shí)現(xiàn)不了[1,2]；

3)ADPSS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)機(jī)電暫態(tài)與電磁暫態(tài)的實(shí)時(shí)、離線仿真，還可實(shí)現(xiàn)機(jī)電暫態(tài)的分網(wǎng)并行計(jì)算、繼電保護(hù)試驗(yàn)；它利用EMS和SCADA系統(tǒng)接收測(cè)得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),處理后連接至繼電保護(hù)、PSS等裝置實(shí)現(xiàn)閉環(huán)測(cè)試，它與MATLAB的聯(lián)合性很強(qiáng),可自定義完成功能任務(wù)[5,6]。

對(duì)RDTS、HYPERSIM及ADPSS系統(tǒng)的技術(shù)功能進(jìn)行比較，如表1所示[1,5,6]。

根據(jù)表中3種典型系統(tǒng)的比較可知，在全數(shù)字仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基本功能的前提下，ADPSS系統(tǒng)突出特點(diǎn)是能夠進(jìn)行大規(guī)模的機(jī)電暫態(tài)仿真、機(jī)電-電磁混合仿真；在實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全自動(dòng)(安全穩(wěn)定)裝置的協(xié)調(diào)控制策略研究中，ADPSS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的效果則更優(yōu)；勵(lì)磁系統(tǒng)仿真和裝置試驗(yàn)中，ADPSS系統(tǒng)具有豐富的勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型。包括直流勵(lì)磁機(jī)、交流勵(lì)磁機(jī)和靜止勵(lì)磁系統(tǒng)等30多種同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)模型，在中國(guó)可以進(jìn)行絕大部分勵(lì)磁系統(tǒng)的模擬仿真，滿足電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算的要求；在其他方面的應(yīng)用也更廣泛。而對(duì)于RDTS與HYPERSIM系統(tǒng)，它們實(shí)現(xiàn)機(jī)電暫態(tài)仿真的規(guī)模要??；機(jī)電-電磁混合仿真、機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)功能也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

4 新疆電網(wǎng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)的建設(shè)

4.1 新疆電網(wǎng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)的構(gòu)建

新疆電網(wǎng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)在硬件上提出了高要求，以ADPSS裝置為核心設(shè)備，加上40臺(tái)高性能的計(jì)算服務(wù)器、8臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器、6臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器、1個(gè)磁盤陣列和12臺(tái)PC終端機(jī)構(gòu)成的機(jī)群。利用機(jī)群和并行計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模復(fù)雜交、直流的電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)仿真、電磁-機(jī)電暫態(tài)混合仿真及對(duì)外接物理裝置進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。高性能的機(jī)群服務(wù)用戶還可由需求擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)；并可以把數(shù)據(jù)網(wǎng)與管理網(wǎng)絡(luò)分離，提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度與可用性。新疆電網(wǎng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理采用PSDB電網(wǎng)計(jì)算數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)劃與調(diào)度數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，協(xié)同調(diào)試運(yùn)行方式。通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與應(yīng)用數(shù)據(jù)平臺(tái)，能夠協(xié)同多地部門異地共同維護(hù)和管理電網(wǎng)各類數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行和電網(wǎng)規(guī)劃的相關(guān)計(jì)算分析。PSDB電網(wǎng)計(jì)算數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 PSDB電網(wǎng)計(jì)算數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

4.2 新疆電網(wǎng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)的研究

目前，新疆電網(wǎng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能有全數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)、綜合仿真應(yīng)用及全過程仿真安全評(píng)估3個(gè)方面。針對(duì)仿真，該仿真系統(tǒng)進(jìn)行了風(fēng)電并網(wǎng)中SVC并列運(yùn)行仿真。

當(dāng)前新疆電網(wǎng)投入大量的SVC裝置,實(shí)際上由于系統(tǒng)電壓波動(dòng)，SVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間慢，協(xié)調(diào)性、可靠性和穩(wěn)定性能差，嚴(yán)重影響SVC裝置功能發(fā)揮，從而影響了風(fēng)電發(fā)展。在新疆全數(shù)字仿真系統(tǒng)仿真中應(yīng)用發(fā)電廠并列運(yùn)行機(jī)組的調(diào)差理論，對(duì)并列運(yùn)行的SVC進(jìn)行仿真。圖4是在模擬風(fēng)電場(chǎng)35 kV低壓側(cè)把1號(hào)與2號(hào)SVC裝置并列運(yùn)行，當(dāng) SVC無(wú)調(diào)差情況下進(jìn)行階躍性擾動(dòng)時(shí)電流的輸出曲線。由圖4可見，兩臺(tái)SVC無(wú)功補(bǔ)償裝置不具有進(jìn)行相互協(xié)調(diào)的調(diào)節(jié)能力，故系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行平衡運(yùn)行。

表1 數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)中心3種系統(tǒng)的比較

圖3 無(wú)調(diào)差時(shí)階躍擾動(dòng)并列運(yùn)行時(shí)SVC電流輸出

圖4 有調(diào)差時(shí)并列運(yùn)行SVC的無(wú)功輸出

圖4是2臺(tái)SVC無(wú)功補(bǔ)償裝置在故障前以恒調(diào)差為5%時(shí)進(jìn)行并列運(yùn)行。當(dāng)模擬風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)110 kV高壓側(cè)發(fā)生短路故障，110 kV電壓突然跌落到0.4(p.u.)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)處于低電壓狀態(tài)，此時(shí)SVC無(wú)功補(bǔ)償裝置發(fā)出正確的動(dòng)作且進(jìn)行及時(shí)電壓調(diào)整，因此保證SVC合理動(dòng)作。故障消除后，2臺(tái)SVC無(wú)功補(bǔ)償裝置都能恢復(fù)穩(wěn)定，進(jìn)行并列運(yùn)行

由上看出，仿真中解決了SVC調(diào)差系數(shù)的難題。并且，在新疆華電十三間房風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證，驗(yàn)證了在并列運(yùn)行的SVC設(shè)置合理調(diào)差時(shí)提供合理的電壓波動(dòng)阻尼，并實(shí)現(xiàn)SVC無(wú)功裝置合理的無(wú)功分配能力。

此外，一方面應(yīng)用該系統(tǒng)還進(jìn)行了大規(guī)模交直流混聯(lián)系的仿真分析。如圖5所示，新疆電網(wǎng)建設(shè)了新疆與西北主網(wǎng)的750 kV的第二通道工程及哈鄭直流輸電線路。

圖5 接線圖

應(yīng)用新疆電網(wǎng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)建立了包含(±800 kV)哈鄭直流在內(nèi)的交直流混聯(lián)系統(tǒng)的仿真模型，進(jìn)行了交、直流混聯(lián)系統(tǒng)的潮流、暫態(tài)穩(wěn)定及暫態(tài)穩(wěn)定的仿真研究，得知了混聯(lián)電網(wǎng)的特性。并對(duì)哈鄭直流模型還進(jìn)行了單極閉鎖故障、雙極閉鎖故障的仿真，研究了系統(tǒng)中的穩(wěn)定性，并綜合評(píng)估分析后，應(yīng)用于運(yùn)行的大電網(wǎng)。

另一方面，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心與協(xié)同計(jì)算。該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心是將仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行劃規(guī)、研究，并建立了數(shù)據(jù)中心維護(hù)機(jī)制，定期進(jìn)行維護(hù)、校核；為了實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)異地并行的數(shù)據(jù)管理以及聯(lián)合方式計(jì)算。首先對(duì)新疆地區(qū)分區(qū)，再對(duì)每一個(gè)地區(qū)的元件參數(shù)，比如發(fā)電機(jī)、變壓器及輸電線路的參數(shù)通過仿真軟件進(jìn)行校核，對(duì)不同電壓等級(jí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分壓處理。再利用調(diào)度數(shù)據(jù)管理平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一整理，形成原始的數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)處理好的數(shù)據(jù)通過協(xié)同計(jì)算，與國(guó)網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接、分割，通過分布聯(lián)合工作，提高效率和管理水平。

最后，應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行了風(fēng)電的低電壓穿越、電力系統(tǒng)故障的分析與反演、安全自動(dòng)裝置的協(xié)調(diào)控制策略研究、繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的檢驗(yàn)和試驗(yàn)研究等。

5 全數(shù)字仿真系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用的幾點(diǎn)思考

(1) 數(shù)據(jù)中心的升級(jí)處理——云技術(shù)

目前全國(guó)各電網(wǎng)應(yīng)用全數(shù)字仿真系統(tǒng)是建立數(shù)據(jù)中心對(duì)自身的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，需要硬件上配備高性能的服務(wù)器構(gòu)成PC機(jī)群；對(duì)數(shù)據(jù)的管理需要采用數(shù)據(jù)管理軟件進(jìn)行管理應(yīng)用。再就是地域性因素導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)分散，數(shù)據(jù)管理不集中及消耗大量的人力資源。云技術(shù)在信息技術(shù)的處理能力方面強(qiáng)大，采用多個(gè)用戶計(jì)算服務(wù)的方式，為用戶提供計(jì)算力、各種軟件服務(wù)和存儲(chǔ)空間?？梢娫摷夹g(shù)善于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算服務(wù)功能。

基于電網(wǎng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)中數(shù)據(jù)中心的問題，借鑒目前云計(jì)算技術(shù)在谷歌、雅虎等搜索引擎中處理海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用，來(lái)對(duì)全數(shù)字仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行云技術(shù)處理。用戶可以通過云數(shù)據(jù)中的節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)，比如說(shuō)進(jìn)行仿真試驗(yàn)、安全評(píng)估及與調(diào)度配合進(jìn)行任務(wù)的分配和資源管理等。云結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 云結(jié)構(gòu)

首先，形成自己的數(shù)據(jù)云。就是用大量的服務(wù)器形成大規(guī)模用戶終端系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用服務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用多副本糾錯(cuò)，結(jié)構(gòu)相同的節(jié)點(diǎn)可進(jìn)行交替，保證數(shù)據(jù)的可靠性；接著是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)，在這兩類數(shù)據(jù)中，可對(duì)每一類的公共數(shù)據(jù)統(tǒng)一某一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)。如發(fā)電機(jī)、變壓器及線路的參數(shù)模型數(shù)據(jù)，對(duì)各個(gè)地區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分開存儲(chǔ)。當(dāng)進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)分類時(shí)，可分為正常運(yùn)行、故障的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及仿真試驗(yàn)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)等；再就是，數(shù)據(jù)的管理維護(hù)。在數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)上，可設(shè)置訪問權(quán)限，不同的部門設(shè)置不同的訪問等級(jí)。如國(guó)調(diào)部門可以調(diào)用全國(guó)各地區(qū)的數(shù)據(jù)，而省調(diào)只能訪問到新疆電網(wǎng)的數(shù)據(jù)和共享的數(shù)據(jù)資源，地調(diào)的權(quán)限則更低。當(dāng)不同的地區(qū)間訪問時(shí)，可以通過訪問申請(qǐng)或設(shè)置其他賬號(hào)來(lái)訪問，并且在各個(gè)地區(qū)通過云對(duì)自已的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新處理。以訪問日志的形式監(jiān)管云數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問及流動(dòng)情況；最后，需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全和保密措施。

(2)可視化的深度處理——視景仿真

隨著電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展，通過具有可視化的EMS系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理。因而可視化技術(shù)不斷研究發(fā)展。根據(jù)這一思路，可應(yīng)用可視化技術(shù)在全數(shù)字仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)仿真過程的直觀逼近模擬。

如全網(wǎng)的潮流動(dòng)態(tài)圖中，依據(jù)視景仿真形成潮流三維圖。首先，建立三維模型。建立發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器、母線等設(shè)備及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的其他信息模型數(shù)據(jù)，為了增強(qiáng)效果還可以建立地理圖的模型數(shù)據(jù)；接著應(yīng)用圖像圖形處理技術(shù)，構(gòu)造出電網(wǎng)的三維地理接線圖；再就是仿真的再現(xiàn)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在仿真系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，不僅形成三維潮流的動(dòng)態(tài)畫面，還顯示電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。并且，利用拼接技術(shù)進(jìn)行仿真圖形的縮放處理，調(diào)出廠站及變壓器的接線情況。當(dāng)仿真過程中進(jìn)行故障分析，可以進(jìn)行預(yù)警、警告的可視化顯示。視景仿真模塊圖如圖7所示。

圖7 視景仿真模塊

它包含人為操作模塊，能提供仿真界面環(huán)境，在窗口觀察、顯示重要數(shù)據(jù)功能；數(shù)據(jù)模塊可分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)。該模塊把獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，歸類、篩選、過濾；仿真環(huán)境模塊是導(dǎo)入仿真的地理圖及實(shí)體圖，顯示模擬的三維仿真環(huán)境；驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景模塊是模擬環(huán)境的動(dòng)態(tài)化驅(qū)動(dòng)；結(jié)果評(píng)估模塊將仿真數(shù)據(jù)與正?；蚬收线\(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)比對(duì)，進(jìn)行驗(yàn)證和試驗(yàn)，顯示評(píng)估結(jié)果?？梢?，視景仿真更能真實(shí)逼近的模擬仿真，視覺上給人強(qiáng)烈的沖擊，使調(diào)度人員快速獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，提高工作效率。

(3)智能化仿真分析報(bào)告

由全數(shù)字仿真系統(tǒng)知道，它能夠進(jìn)行電網(wǎng)分析一系列功能的試驗(yàn)與驗(yàn)證。至于仿真數(shù)據(jù)的分析，需要人為的通過波形、數(shù)據(jù)等的分析得出結(jié)論。當(dāng)電網(wǎng)變得更加復(fù)雜及需要處理的數(shù)據(jù)較多時(shí)，人為的因素可能影響到工作效率和質(zhì)量。因此，提出了全數(shù)字仿真智能化仿真分析報(bào)告的自動(dòng)生成思路。

智能化仿真分析就是自動(dòng)的分析仿真結(jié)果而生成報(bào)告文件。比如，在勵(lì)磁系統(tǒng)仿真和裝置的試驗(yàn)研究中。首先是數(shù)據(jù)的獲取，將電網(wǎng)中實(shí)際運(yùn)行的勵(lì)磁系統(tǒng)通過勵(lì)磁方式、控制方式及發(fā)電機(jī)PSS穩(wěn)定性進(jìn)行分類，利用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)獲取數(shù)據(jù)，如發(fā)電機(jī)在不同的出力時(shí)，對(duì)應(yīng)的定子電壓、電流、轉(zhuǎn)子電流是多大以及相序參數(shù)。并且，對(duì)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行及受到干擾情況下，通過功角穩(wěn)定性分析，哪些情況下失穩(wěn)，哪些情況下穩(wěn)定。這時(shí)所獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)是相對(duì)比較精確的，也就是在一個(gè)特定的范圍內(nèi)能保證勵(lì)磁系統(tǒng)的正常工作，因而形成一個(gè)梯度的數(shù)據(jù)庫(kù)；接著數(shù)據(jù)分析，比如在發(fā)電機(jī)功角穩(wěn)定性分析中，正常運(yùn)行能保證系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)電壓幅值、頻率大小以及功率傳輸為穩(wěn)定值；受到擾動(dòng)時(shí)功角發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步等分析結(jié)果形成典型的分析文件。并且，對(duì)于發(fā)電機(jī)失穩(wěn)時(shí)，建議應(yīng)該采取怎樣的操作措施也提出在分析報(bào)告文件中。因而對(duì)各種分析形成分析報(bào)告文件庫(kù)。

這樣，在全數(shù)字仿真對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)模型進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，就可以直接得到模型參數(shù)與實(shí)際參數(shù)的差別，并且通過智能化分析直觀地看到分析結(jié)果。此外，在電力系統(tǒng)故障的分析與反演等其他研究中，同樣建立數(shù)據(jù)庫(kù)和分析文件庫(kù)進(jìn)行智能化分析。智能化分析結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 智能化分析結(jié)構(gòu)

(4)與繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的配合

當(dāng)運(yùn)行的電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，在SCADA/EMS平臺(tái)取得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，全數(shù)字仿真系統(tǒng)是進(jìn)行故障的分析和實(shí)現(xiàn)該故障的再現(xiàn)；而繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)(下面稱保信系統(tǒng))是將數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、篩選，智能分析故障并作出處理決策。發(fā)現(xiàn)兩者可以依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，但處理側(cè)重點(diǎn)不一樣，因而形成兩個(gè)系統(tǒng)在功能上配合的思路。對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的故障數(shù)據(jù)，利用全數(shù)字仿真系統(tǒng)分析和反演驗(yàn)證后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類、過濾及篩選，建立保信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息；而保信系統(tǒng)在對(duì)故障分析處理作出決策后，反過來(lái)可利用全數(shù)字仿真系統(tǒng)來(lái)驗(yàn)證處理決策是否正確，能否恢復(fù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。兩者相互配合，對(duì)調(diào)度人員提供詳細(xì)分析依據(jù)的同時(shí)，在電網(wǎng)安全運(yùn)行及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)中提供子系統(tǒng)，從而有力支撐電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，還可以建立調(diào)度人員培訓(xùn)平臺(tái)，通過截取數(shù)據(jù)對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)、廠站監(jiān)控及模擬真實(shí)環(huán)境仿真等一系列培訓(xùn)；多直流輸電系統(tǒng)的仿真、風(fēng)光儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)及負(fù)荷模型的搭建方面可以利用全數(shù)字仿真系統(tǒng)進(jìn)行更深的研究。因而不斷完善全數(shù)字仿真系統(tǒng)的功能建設(shè)，有助于提高調(diào)度一體化的能力水平。

6 結(jié) 論

電力系統(tǒng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)對(duì)于電力系統(tǒng)的運(yùn)行與安全監(jiān)測(cè)發(fā)揮著重要作用。仿真系統(tǒng)與故障信息系統(tǒng)、安全評(píng)估預(yù)警系統(tǒng)以及安全穩(wěn)定控制測(cè)試系統(tǒng)一起共同作用，構(gòu)建了大電網(wǎng)的運(yùn)行仿真、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估等功能。新疆電網(wǎng)全數(shù)字仿真系統(tǒng)需要?jiǎng)?chuàng)新提升、完善建設(shè)，實(shí)現(xiàn)從電網(wǎng)規(guī)劃到生產(chǎn)運(yùn)行、科研研發(fā)應(yīng)用服務(wù)一體的全數(shù)字仿真中心?；谠摲抡嫦到y(tǒng)建設(shè)的思考，提出了云技術(shù)、視景仿真技術(shù)、智能化分析及保信系統(tǒng)間的配合等應(yīng)用的新思路。無(wú)論通過什么方式完善全數(shù)字仿真系統(tǒng)功能建設(shè)，在如今的大電網(wǎng)發(fā)展中，都具有廣闊的應(yīng)用前景。

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作者簡(jiǎn)介：

鐘 顯(1989)，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定與控制；

樊艷芳(1971)，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定與控制；

常喜強(qiáng)(1976)，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定與控制；

王 衡(1984)，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定與控制。