CN105225566A - 一种电网应急演练可视化仿真推演系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网应急演练可视化仿真推演系统，包括启动单元、电力系统数字仿真运行模式单元和各仿真应用加入联合仿真单元，所述三个单元的交互过程是由基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台进行统一管理；其中，所述启动单元建立仿真模型并初始化，然后所述仿真模型进入到所述电力系统数字仿真运行模式单元中处理；所述电力系统数字仿真运行模式单元通过所述的基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台服务，周期性发送仿真结果给所述的各仿真应用加入联合仿真单元。因此，所述电网应急演练可视化仿真推演系统能够实现电力事故现场指挥、处置的模拟仿真操作。

Description

一种电网应急演练可视化仿真推演系统

技术领域

本发明涉及计算机领域，特别是指一种电网应急演练可视化仿真推演系统。

背景技术

我国地域辽阔，电网覆盖面积大，各地自然环境和条件迥异，各种自然灾害时有发生，电网大面积停电风险始终存在。电网的安全运行涉及各行各业，涉及千家万户居民的日常生活，关乎社会稳定和国家安全。由于电网规模扩大，电网结构复杂，电源结构多样，以及自然灾害频发、外力破坏增多等原因，我国电网安全运行风险增大。供电企业和电力抢修部门在通过加强管理和技术手段降低电网安全风险的同时，在停电事件来临时的重要职责是快速恢复供电能力，保障居民正常的生产生活。应急演练能够提高各级应急指挥及救援人员对应急职责及流程的熟练程度和反应能力，促进各部门之间的配合，从而有效减少突发事件所造成的人员伤亡和财产损失。

但是，目前的应急演练主要是以按预定脚本实战演练的方式为主，存在以下问题：

1、方式缺乏灵活性，人员按照预先编排的指令执行任务，无法真正检验应急机制运转，训练人员应急能力。

2、方式花费较大，不可能进行多次重复演练，不能对比多种救援方案的后果。

3、由于大型灾害多数为复合性灾害，具有规模大、范围广、情况复杂、损失严重等特点，实战演练无法真实模拟全部灾害场景。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有演练工作的不足，本发明的目的在于提出一种电网应急演练可视化仿真推演系统，能够实现电力事故现场指挥、处置的模拟仿真操作。

基于上述目的本发明提供的电网应急演练可视化仿真推演系统，包括启动单元、电力系统数字仿真运行模式单元和各仿真应用加入联合仿真单元，所述三个单元的交互过程是由基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台进行统一管理；

其中，所述启动单元建立仿真模型并初始化，然后所述仿真模型进入到所述电力系统数字仿真运行模式单元中处理；所述电力系统数字仿真运行模式单元通过所述的基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台服务，周期性发送仿真结果给所述的各仿真应用加入联合仿真单元。

可选地，所述的基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台包括：

仿真应用管理模块：用于支撑在一个运行支撑环境中运行多个仿真应用，每个仿真应用包含分布在不同或相同计算机上的许多应用程序；以及用于提供加入、退出仿真应用的功能接口，建立、撤销、管理仿真应用环境的接口；

仿真对象管理模块:用于仿真进程创建对象、发现对象、删除对象、发送数据、接收数据提供支持和管理，以及根据仿真进程的订购信息把对象的创建、删除事件通知订购进程；

时间管理模块:用于保证在所述电网应急演练可视化仿真模拟系统中事件发生的时间序列和实际生产中事件发生的时间序列相一致，并且使各个仿真进程能够以同样的时间序列感知到事件的发生；

声明管理模块:用于提供仿真对象类的公布和订购管理，自动把类的发布订购消息通知给发布者和订购者。

仿真运行管理模块：用于各个仿真应用之间的交互操作；

数据分发管理模块：用于实现数据订购者和接收者的自动匹配和传输；

系统配置管理模块：用于将分布在通过局域网或广域网联接的多个计算机节点上的功能组成一个应用；

系统用户管理模块：用于所述电网应急演练可视化仿真模拟系统中用户的管理操作。

进一步地，所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台的实施步骤包括：

步骤一，所述系统配置管理模块对所述的仿真运行管理模块进行配置，并所述仿真运行管理模块选择运行模式；

步骤二，所述仿真运行管理模块根据配置的运行模式，加载所述数据分发管理模块；

步骤三，所述仿真运行管理模块启动所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台，并开启所述仿真应用管理模块，加载所述仿真对象管理模块、所述时间管理模块和所述声明管理模块；

步骤四，所述仿真应用管理模块接收所述电力系统数字仿真运行模式单元和所述各仿真应用加入联合仿真单元的数据信息；

步骤五，在所述时间管理模块进行仿真时间协同推进的过程中，所述仿真对象管理模块根据该数据信息响应仿真事件，然后所述声明管理模块和所述数据分发管理模块完成数据分发；

步骤六，所述数据通过仿真应用管理模块将完成的数据分发传送给相对应的所述电力系统数字仿真运行模式单元和所述各仿真应用加入联合仿真单元。

可选地，所述启动单元包括仿真建模模块、初始化模块，所述仿真建模模块建立仿真模型，该仿真模型经过所述初始化模块初始化后，进入所述电力系统数字仿真运行模式单元中处理。

进一步地，所述仿真建模模块需要在现场进行拍照获取模型的纹理和轮廓，然后使用3DMAX软件进行建模，最后将建好的模型进行整体导出。

进一步地，所述初始化模块对所述仿真建模模块建好的模型判断模型格式是否正确，若正确则进行场景加载模型文件，然后读取模型顶点坐标和法向量进行绘制，最后进行模型仿真展示。若不正确则返回所述仿真建模模块重新进行建模。

进一步地，所述电力系统数字仿真运行模式单元包括电力系统实时仿真引擎和仿真数据库，所述的仿真数据库中存储着电力运行数据，所述电力系统实时仿真引擎的数据采集仿真模块获得经过所述初始化模块之后的所述仿真模型，并且从仿真数据库中读取电力运行数据，触发稳态仿真、动态仿真、电磁暂态仿真在电网故障中的发展演化，进行电力实时仿真。

进一步地，所述各仿真应用加入联合仿真单元包括调度自动化仿真、变电站仿真、面向应急虚拟仿真平台服务代理；

其中，所述调度自动化仿真设置有电网实时监控与智能告警模块、智能分析与辅助决策模块，所述电网实时监控与智能告警模块通过所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台得到所述电力系统实时仿真引擎的数据采集仿真模块传送的遥测信息、遥信信息，然后所述电网实时监控与智能告警模块根据所述的遥测信息、遥信信息进行预警；当出现告警情况时则将所述的遥测信息、遥信信息发送给所述智能分析与辅助决策模块对数据进行分析，之后将分析结果发送给所述电网实时监控与智能告警模块；最后所述电网实时监控与智能告警模块将分析结果展示出来；同时，所述智能分析与辅助决策模块将分析结果中的遥控信息、遥调信息和控制指令通过所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台传送给所述电力系统实时仿真引擎中再继续进行仿真推演；

所述变电站仿真应用包括一次设备三维仿真模块和二次设备三维仿真模块，所述一次设备三维仿真模块和所述二次设备三维仿真模块分别通过所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台获得所述电力系统实时仿真引擎发送的遥测信息、遥信信息进行变电站的三维仿真；最后，所述一次设备三维仿真模块和所述二次设备三维仿真模块将三维仿真后发生的设备异常进行自动报警，然后进行调整，并将调整的结果通过所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台传送给所述电力系统实时仿真引擎；

所述面向应急虚拟仿真平台服务代理通过该基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台获得仿真数据信息，然后根据外界展示系统发送的指令将相对应的信息传输给该外界展示系统；或者，所述面向应急虚拟仿真平台服务代理先接收外界展示系统发送的指令，然后根据该指令向所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台的数据分发管理模块取得相应的数据信息。

进一步地，所述调度自动化仿真的工作过程包括：

步骤A，所述电网实时监控与智能告警模块接收所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台发送的遥测信息、遥信信息；

步骤B，所述电网实时监控与智能告警模块实时的展示、观测遥测信息、遥信信息；

步骤C，所述电网实时监控与智能告警模块判断是否存在告警，若存在则进行下一步，若不存在则退出。

步骤D，所述电网实时监控与智能告警模块将所述的遥测信息、遥信信息传送给所述智能分析与辅助决策模块。

步骤E，所述智能分析与辅助决策模块根据所述的遥测信息、遥信信息进行分析，并给出处理建议及分析结果。

步骤F，所述智能分析与辅助决策模块将处理建议及分析结果发送给电网实时监控与智能告警模块进行展示；并且所述智能分析与辅助决策模块将该处置建议及分析结果转换成遥控信息、遥调信息和控制指令通过所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台传送给所述电力系统实时仿真引擎，返回步骤A。

进一步地，所述智能分析与辅助决策模块根据所述的遥测信息、遥信信息进行分析，是对电力网络拓扑分析，并且采用深度、宽度优先搜索法进行电力设备的连通性分析，分为厂站级和系统级拓扑分析，具体过程如下：

步骤一，根据厂站中无阻抗元件状态采用深度优先搜索法将物理节点设置为若干计算节点；

步骤二，建立线路、变压器、串并联容抗器有阻抗设备与计算节点的连接关系；

步骤三，根据有阻抗元件及其计算节点的拓扑连接关系采用深度优先搜索法分析出若干个电气岛。

从上面所述可以看出，本发明提供的电网应急演练可视化仿真推演系统，实现了一套规范、完整的三维现场仿真推演，一方面满足应急组织成员间的沟通需求，提高应急处置的协调能力和效率；另一方面成为基层抢修实践的有力工具，为大规模综合应急演练模拟出真实的演练场景。

附图说明

图1为本发明实施例电网应急演练可视化仿真推演系统的结构示意图；

图2为本发明实施例基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台的实施流程示意图；

图3为本发明实施例调度自动化仿真的工作流程示意图；

图4为本发明实施例智能分析与辅助决策模块对电力网络拓扑分析流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一个实施例，参阅图1所示，为本发明实施例电网应急演练可视化仿真推演系统的结构示意图。所述电网应急演练可视化仿真推演系统(以下简称为“仿真推演系统”)包括启动单元1、电力系统数字仿真运行模式单元2和各仿真应用加入联合仿真单元3，所述三个单元的交互过程是由基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台进行统一管理。

其中，基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台(以下简称为“平台”)是将众多子模块有机结合为一体的基础平台，应确保运行支撑环境实现的功能与具体应用系统无关，具有通用性、开放性和易扩展的特点，并且能实现不同类型、不同时间推进机制的仿真推演系统间的互操作。从体系结构上解决仿真应用的重用性和互操作性，易于新的仿真系统的集成、管理和重构，可以有效地解决电力仿真中的分布性、交互性、开放性、时空一致性问题。作为实施例，所述平台采用基于新一代分布交互仿真技术国际标准――高层体系结构(HLA)和IEEE1516-2010标准，支持电网数字仿真、支持三维视景仿真，支持对动态目标的三维显示和管理，支持整个仿真系统的运行和管理，构建复杂分布式电力应急演练仿真推演系统。较佳地，通过运行时间支撑结构提供通用的、相对独立的支撑服务程序，将仿真推演系统功能、仿真推演系统运行与底层通信支持系统三者分离，使各部分相对独立运行，以充分利用各自领域的先进技术，从而更好地对复杂电力应急演练系统进行精确可信的仿真，揭示电力应急管理的内在规律。具体来说，所述平台的功能模块包括：

仿真应用管理模块:支撑在一个运行支撑环境中运行多个仿真应用，每个仿真应用可以包含分布在不同或相同计算机上的许多应用程序(仿真成员)，仿真应用管理模块为仿真成员提供加入、退出仿真应用的功能接口，以及建立、撤销、管理仿真应用环境的接口。同时提供同步管理功能，实现分布式环境下的进程间的同步策略。

仿真对象管理模块:为仿真进程创建对象、发现对象、删除对象、发送数据、接收数据提供支持和管理，对象管理接收、管理整个仿真推演系统中全部进程创建的对象，并根据仿真进程的订购信息把对象的创建、删除事件通知订购进程。对象数据的更新也通过仿真对象管理模块自动发送给接收者，数据接收进程和发送进程无需知道对方在仿真推演系统中的什么地方，也不知道对象由谁创建，具有位置透明性。

时间管理模块:主要任务是保证在培训模拟系统中事件发生的时间序列和实际生产系统中事件发生的时间序列相一致，使各个仿真进程能够以同样的时间序列感知到事件的发生，并能协调它们之间相关的活动。

声明管理模块:提供仿真对象类的公布和订购管理，自动把类的发布订购消息通知给发布者和订购者。仿真进程使用声明管理服务来声明它们可以产生和希望接收的信息，仿真进程在创建对象实例、更新属性值之前，需要调用合适的声明管理服务通知仿真系统自己可以创建哪种类型的对象并更新它们的属性。仿真进程在获取对象实例、接收实例属性值之前，也必须调用适当的声明管理服务和数据分发管理服务。

仿真运行管理模块：是所述平台的基础，它作为分布式仿真的运行支撑，实现了各个仿真应用之间的交互操作，是联系仿真系统各部分的纽带，是分布式仿真系统的核心。它为各个仿真应用软件提供了位置透明、高效的虚拟运行环境。

数据分发管理模块：实现数据订购者和接收者的自动匹配和传输，它通过基于类的数据过滤和基于值的数据过滤手段来提高数据传输效率。基于类的数据过滤采用兴趣管理技术实现。在声明管理中，仿真进程通过订购对象类表达自己的兴趣，通过发布对象类表明自己的能力。仿真进程只能产生自己所发布的对象类的实例数据，只会“发现”那些满足订购要求、由其它仿真进程产生的对象类实例的数据。数据分发管理将对象的消息主动转发到那些在声明中就已说明对此消息感兴趣的对象，从发送端限制数据的发送范围，有效地降低总线上数据的流量，提高网络数据的传输效率。优选地，该平台的数据分发管理模块还设置有交互接口，能够为各应用仿真，即各仿真应用加入联合仿真单元3中的应用仿真之间的交互服务提供数据传输的通道。

系统配置管理模块：通过系统配置管理，能够将分布在通过局域网或广域网联接的多个计算机节点上的功能分布的子系统组成一个独立的应用，可以灵活地配置成不同的运行模式，实现对不同层次和不同数量人员演练和培训的要求。

所述平台还包括系统用户管理模块：支持多用户、多进程。导调人员能够启动仿真应用，控制演练和培训进度，终止参演人员进程。参演人员是仿真应用中的普通成员，在不同的应用中担当着不同的角色。

作为一实施例，所述平台的实施步骤包括，如图2所示：

步骤一，系统配置管理模块对仿真运行管理模块进行配置，选择运行模式。

步骤二，仿真运行管理模块根据配置的运行模式，加载数据分发管理模块。

步骤三，仿真运行管理模块启动平台，并开启仿真应用管理模块，加载仿真对象管理模块、时间管理模块和声明管理模块。

步骤四，仿真应用管理模块接收电力系统数字仿真运行模式单元2和各仿真应用加入联合仿真单元3的数据信息。

步骤五，在时间管理模块进行仿真时间协同推进的过程中，仿真对象管理模块根据该数据信息响应仿真事件，然后声明管理模块和数据分发管理模块完成数据分发。

步骤六，所述数据通过仿真应用管理模块将完成的数据分发传送给相对应的电力系统数字仿真运行模式单元2和各仿真应用加入联合仿真单元3。

在本发明的实施例中，启动单元1包括仿真建模模块101、初始化模块102，仿真建模模块101建立仿真模型，该仿真模型经过初始化后，进入电力系统数字仿真运行模式，即进入到电力系统数字仿真运行模式单元2中处理。其中，仿真建模模块101需要在现场进行拍照获取模型的纹理和轮廓，然后使用3DMAX软件进行建模，最后将建好的模型进行整体导出。初始化模块102对仿真建模模块101建好的模型判断模型格式是否正确，若正确则进行场景加载模型文件，然后读取模型顶点坐标和法向量进行绘制，最后进行模型仿真展示。若不正确则返回仿真建模模块101重新进行建模。

在本发明的另一个实施例中，电力系统数字仿真运行模式单元2通过电力系统实时仿真引擎从所述的仿真模型以及仿真数据库，读取电力系统模型及运行数据。较佳地，电力系统实时仿真引擎作为该仿真推演系统的引擎，按照预先设定的仿真时步来持续推进该仿真推演系统。优选地，在推进该仿真推演系统的过程中电力系统数字仿真运行模式单元2通过平台服务，周期性发送仿真结果给各仿真应用加入联合仿真单元3，例如调度自动化仿真301和变电站仿真应用302。在实施例中，电力系统数字仿真运行模式单元2通过平台的数据分发管理模块周期性发送仿真结果给各仿真应用加入联合仿真单元3。

具体地来说，电力系统数字仿真运行模式单元2包括电力系统实时仿真引擎201和仿真数据库202。其中，所述的仿真数据库202中存储着电力运行数据，电力系统实时仿真引擎201中的数据采集仿真模块获得经过初始化模块102之后的所述仿真模型，并且从仿真数据库202中读取电力运行数据，然后进行电力实时仿真。同时，将电力实时仿真结果事件存储到所述的仿真数据库202中。需要说明的是，电力系统实时仿真引擎201中的数据采集仿真模块在读取所述的仿真模型以及仿真数据库202并启动仿真运行后，触发不同的电网故障，实现稳态仿真、动态仿真、电磁暂态仿真在电网故障中的发展演化，为预案推演及应急演练提供较为逼真的动态情景。

优选地，仿真数据库202将电力实时仿真指令通过远程读写的方式，将信息经过所述平台发送给各仿真应用加入联合仿真单元3。另外，该平台将遥控信息、遥调信息和控制指令发送给数据采集仿真模块来用于电力实时仿真，并且所述的数据采集仿真模块需要将电力实时仿真动态情景的遥测信息和遥信信息采集并传送给该平台上。其中，遥测信息是指各种电气量(线路上的电压、电流、功率等量值)和负荷潮流等。遥信信息是指各种保护和开关量信息。遥控信息是指接受并执行遥控命令，主要是分合闸，对远程的一些开关控制设备进行远程控制。遥调信息是指接受并执行遥调命令，对远程的控制量设备进行远程调试，如调节发电机输出功率。控制指令是指期望的控制参量的定值。

作为本发明的另一个实施例，各仿真应用加入联合仿真单元3包括调度自动化仿真301、变电站仿真302、面向应急虚拟仿真平台服务代理303等应用模块通过平台的仿真应用管理模块的服务接口函数，申请加入所述的仿真推演系统，并接收该仿真推演系统的同步管理，实现分布式环境下的加入和同步。电力系统数字仿真运行模式单元2通过所述平台将进行完仿真推演的数据结果发送到各仿真应用加入联合仿真单元3中的某个或某些应用中，并且各仿真应用加入联合仿真单元3中的应用可以通过所述平台将遥控信息、遥调信息、控制指令发送给电力系统数字仿真运行模式单元2以便进行仿真推演。

较佳地，调度自动化仿真301、变电站仿真302、面向应急虚拟仿真平台服务代理303等应用模块通过调用平台的声明管理服务接口函数，然后可以在所述平台的数据分发管理模块订购自己关心的仿真及分析结果或信息。同时，调度自动化仿真301、变电站仿真302、面向应急虚拟仿真平台服务代理303等应用模块也可以通过所述平台发布各自生成的仿真数据。

在本发明的另一个实施例中，调度自动化仿真301、变电站仿真302、面向应急虚拟仿真平台服务代理303等应用模块通过调用平台的时间管理接口函数，使各类仿真应用模块严格按照统一时步向前推进，确保仿真事件或信息能以正确的因果顺序在仿真应用间传递。较佳地，调度自动化仿真301、变电站仿真302、面向应急虚拟仿真平台服务代理303等应用模块通过平台的仿真应用管理服务接口函数，申请退出所述的仿真推演系统。

需要说明的是，在交互过程中，各仿真应用模块通过调用平台的仿真应用管理模块的服务接口函数，进行大量仿真数据或事件的分发和交互。然后，所述平台通过数据过滤以缓解仿真推演系统对于网络带宽和计算量的要求。其中，所述的数据过滤能够确保“特定的数据在特定的时间被送到特定的地方”。“特定的数据”是指发送方送到网络中的数据对接收方来说是必须的且不包含冗余信息；“特定的时间”是指网络数据的传输延迟被控制在有限的范围内，满足应用系统的要求；“特定的地点”是指数据报文只被发送到需要该信息的节点，减少无关节点的处理负担。比如，电力系统实时仿真引擎201通过数据采集仿真模块将计算所得到的某电网或变电站遥测、遥信数据通过所述平台发送到感兴趣的调度自动化仿真301或变电站仿真应用302，变电站仿真模块302就地操作指令通过平台发送给电力系统实时仿真引擎201。

作为一个实施例，调度自动化仿真301设置有电网实时监控与智能告警模块、智能分析与辅助决策模块。电网实时监控与智能告警模块通过所述平台得到电力系统实时仿真引擎2的数据采集仿真模块201传送的遥测信息、遥信信息，然后电网实时监控与智能告警模块根据所述的遥测信息、遥信信息进行预警。当出现告警情况时则将所述的遥测信息、遥信信息发送给智能分析与辅助决策模块对数据进行分析，之后将分析结果发送给电网实时监控与智能告警模块，最后电网实时监控与智能告警模块将分析结果展示出来。同时，智能分析与辅助决策模块将分析结果中的遥控信息、遥调信息和控制指令通过所述平台传送给电力系统实时仿真引擎2中再继续进行仿真推演。

优选地，调度自动化仿真301的工作过程包括，如图3所示：

步骤A，电网实时监控与智能告警模块接收所述平台发送的遥测信息、遥信信息。

步骤B，电网实时监控与智能告警模块实时的展示、观测遥测信息、遥信信息。

步骤C，电网实时监控与智能告警模块判断是否存在告警，若存在则进行下一步，若不存在则退出。

在实施例中，电网实时监控与智能告警模块当发现电网发生异常信息后，进行自动报警。

步骤D，电网实时监控与智能告警模块将所述的遥测信息、遥信信息传送给智能分析与辅助决策模块。

步骤E，智能分析与辅助决策模块根据所述的遥测信息、遥信信息进行分析，并给出处理建议及分析结果。

其中，智能分析与辅助决策模块进行电力网络拓扑分析，反映出电网中各个设备之间的联结关系，展示电力系统运行状态的变化。在网络拓扑分析结果基础上，通过电力系统动态潮流仿真或全动态仿真计算有阻抗设备的潮流分布，在此基础之上，根据无阻抗设备与物理节点的连接关系以及有阻抗设备的潮流分部计算无阻抗设备的电流。快速定位故障点及故障影响范围，并智能的给出处置建议及分析结果。

步骤F，智能分析与辅助决策模块将处理建议及分析结果发送给电网实时监控与智能告警模块进行展示。同时，智能分析与辅助决策模块将该处置建议及分析结果转换成遥控信息、遥调信息和控制指令通过所述平台传送给电力系统实时仿真引擎2，返回步骤A。

另外，智能分析与辅助决策模块还可以将处置建议及分析结果通过所述的平台发送给各仿真应用加入联合仿真单元3中的其他应用中。

作为本发明的另一个实施例，智能分析与辅助决策模块可以对电力网络拓扑结构进行分析，电力网络拓扑结构反映着网络中各个设备之间的联结关系，当断路器、隔离开关分合状态发生变化时，会导致电网拓扑结构的改变，进而导致电力系统运行状态的变化。较佳地，智能分析与辅助决策模块对电力网络拓扑分析采用深度或宽度优先搜索法进行电力设备的连通性分析，分为厂站级和系统级拓扑分析，具体过程如下，如图4所示：

步骤一，根据厂站中无阻抗元件状态采用深度优先搜索法将物理节点设置为若干计算节点。

其中，通过无阻抗设备互联的节点属于同一计算节点。所述的无阻抗元件是指断路器和隔离开关。

步骤二，建立线路、变压器、串并联容抗器等有阻抗设备与计算节点的连接关系。

步骤三，根据有阻抗元件及其计算节点的拓扑连接关系采用深度优先搜索法分析出若干个电气岛。

其中，所述的电气岛是指通过有阻抗设备互相连通的电力设备集合。

要指出的是，上面所述的步骤一和二为厂站级拓扑分析，所述的步骤三为系统级拓扑分析。

优选地，智能分析与辅助决策模块在网络拓扑分析结果的基础上，通过电力系统动态潮流仿真或全动态仿真计算有阻抗设备的潮流分布。然后在此基础上，根据无阻抗设备与物理节点的连接关系以及有阻抗设备的潮流分布计算无阻抗设备的电流。具体来说，电力系统动态潮流仿真是基于电力系统稳态模型，在常规潮流计算的基础上加入负荷和发电机的频率特性，是把发电机看成是无机电动态变化过程的电源，也就是计算电力系统在扰动引起的动态变化过程平息后的运行状态。所述的电力系统动态潮流仿真包括潮流计算和频率计算。在动态潮流计算中，电力系统由于功率扰动而产生的不平衡功率按照各发电机和负荷的功频特性在参与调频的发电机和负荷之间进行分配，得到调整后的发电机出力和负荷大小以及电力系统的连续变化的情况。

作为另一实施例，智能分析与辅助决策模块还可以结合模拟、监测等技术，在事态发展即时反馈的基础上，做出总体判断和定量的决策信息。较佳地，在演练进行的不同阶段，智能分析与辅助决策模块能够模拟事故发展和应急响应行动的场景，并向参加模拟演练的人员进行展示。另外，智能分析与辅助决策模块根据不同的演练阶段和演练角色，将用户展示事故发展和应急响应行动的场景。以及综合展示事故发展和现场应急响应部署实施的动态。不同的演练角色可根据需要，选择场景展示的形式、范围、位置和视角等，以利于充分了解事故和应急形势，采取正确的响应行动。

作为另一实施例，智能分析与辅助决策模块还可以记录演练进行的全部过程，包括场景序列、各演练角色的响应动作和现场应急行动的动态等。演练结束后，系统能够对全部演练过程进行回放，以便于进行评估、总结和改进等。最后进行评估指标体系制定、评估打分、演练总结等。其中，采用通用的演练评估指标体系及评估指标参考权重，演练评估人员可根据演练的目标、范围等具体情况，选择相关的评估指标，调整参考权重，形成该次演练适用的评估指标体系。

在本发明的另一个实施例中，变电站仿真应用302包括一次设备三维仿真模块和二次设备三维仿真模块。其中，一次设备三维仿真模块和二次设备三维仿真模块分别通过所述平台获得电力系统实时仿真引擎2发送的遥测信息、遥信信息进行变电站的三维仿真，并可以将数据信息进行可视化展示。最后，一次设备三维仿真模块和二次设备三维仿真模块可以将三维仿真后发生的设备异常进行自动报警，然后进行调整，并将调整的结果通过所述平台传送给平台获得电力系统实时仿真引擎2。需要说明的是，对于变电站来说，承担输送和分配电能的电路，叫一次电路，一次电路里的所有设备都叫一次设备，(或者说直接和高压电接触的设备)例如：变压器、断路器、刀闸、互感器、母线、避雷器等。而对一次设备进行控制、检测、保护的设备叫二次设备，例如：断路器的操作把手，各种指示仪表、继电器、操作电源等。

较佳地，一次设备三维仿真模块和二次设备三维仿真模块可以进行运行监视以及站用电系统的运行监视，对主控室的中央信号屏、控制屏、保护自动装置屏及自动化设备、站用交直流屏等的开关刀闸状态、电压、电流、有功、无功、频率(并列时的频差、压差、同步表)、变压器温度、信号指示灯、光字牌、保护及自动装置的运行状态、压板、切换连片、报警等信号的监视工作。当设备发生异常时，进行自动报警。设备异常仿真分两种情况，一种是在运行中自然发生的，如：变压器过负荷、变压器油温超过允许值、电源消失等；另一种是需要设置的异常，如：变压器漏油、变压器匝间轻微短路、PT断线等。设备异常发生时，将引发相应告警信号，相应画面及监视仪表反应与现场一致。之后展示并监控变电站典型操作中的所有操作，包括主接线图、虚拟现实系统中全部一次设备及保护和自动装置、站用电及系统的操作、直流系统等设备的各种操作；二次设备的小开关、保险的分合、电流端子；保护自动装置的投切、方式切换及其液晶面板的操作、打印、保护定值修改等；并包括验电操作。

在本发明的另一个实施例中，所述各仿真应用加入联合仿真单元3还包括面向应急虚拟仿真平台服务代理303，所述的面向应急虚拟仿真平台服务代理303可以连接外界各种展示系统。也就是说，面向应急虚拟仿真平台服务代理303可以通过该平台获得仿真数据信息，然后根据外界展示系统发送的指令将相对应的信息传输给该外界展示系统。当然，面向应急虚拟仿真平台服务代理303也可以先接收外界展示系统发送的指令，然后根据该指令向所述平台的数据分发管理模块取得相应的数据信息。其中，从该平台获得的仿真数据信息可以为仿真的各种结果和各种分析的结果等等。外界展示系统发送的指令可以为操作指令、导调指令、查询指令等等。

优选地，外界展示系统可以为时空态势展示系统，所述的时空态势展示系统是真实展现电网，例如主要电源厂站、输配电网架、主要变电站、重要用户等的工作场景。还可以结合各类监测、预测、辅助分析和决策建议信息，系统根据应急地区、应急物资等的地理坐标信息以及电网设备名称、电网设备类型等信息，对数据进行运算、分析、展示，结合电网地理空间信息，在电网GIS态势图上进行应急信息的图形化展示。

作为一实施例，时空态势展示系统包括基础服务、态势定位和态势标绘，其中基础服务包括清除标注、清除高亮、几何查询(点查询、矩形查询、圆查询和不规则查询)和几何测量(距离测量和面积测量)。态势定位是指汇总应急演练中的相关资源，按类别分组处理，提供各类定位功能。可以包括：应急资源定位(应急队伍定位、应急物资定位和应急车辆定位)、组织机构定位(应急指挥中心定位和演习单位定位)、故障场景定位(输变电设备定位和应急事件定位)和重要用户定位。

而态势标绘能够实现绘制出影响范围模拟，即应急事件影响范围。具体步骤包括：

步骤一，综合分析电网灾害因子数据，按采集标识进行分组处理。

步骤二，通过对各组信息进行空间概率统计分析，抽取出事件出现最集中的区域。

步骤三，评定影响区域范围，在电网态势图上进行动态标识展示和绘制。

综上所述，本发明提供的电网应急演练可视化仿真推演系统，创造性地利用推理技术和虚拟现实应用技术，实现包括演练配置管理、演练执行、单项技能等功能；并且，各级指挥人员可以体验突发事件处置流程，增强危机管理意识，明确应急管理责任，提高应急决策、指挥和媒体沟通能力，丰富突发事件处置的经验和体验，提高沟通、协调、社会动员及善后恢复等应急能力；另外，为各应急处置部门检验应急预案有效性和可执行性提供了重要保障；通过对突发事件处置进行推演和预测，总结和固化应急处置流程，大幅度提升应急处置部门的应急能力和应急水平；最后，整个所述的电网应急演练可视化仿真推演系统简便、紧凑，易于实现。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电网应急演练可视化仿真推演系统，其特征在于，包括启动单元、电力系统数字仿真运行模式单元和各仿真应用加入联合仿真单元，所述三个单元的交互过程是由基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台进行统一管理；

其中，所述启动单元建立仿真模型并初始化，然后所述仿真模型进入到所述电力系统数字仿真运行模式单元中处理；所述电力系统数字仿真运行模式单元通过所述的基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台服务，周期性发送仿真结果给所述的各仿真应用加入联合仿真单元。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台包括：

仿真应用管理模块：用于支撑在一个运行支撑环境中运行多个仿真应用，每个仿真应用包含分布在不同或相同计算机上的许多应用程序；以及用于提供加入、退出仿真应用的功能接口，建立、撤销、管理仿真应用环境的接口；

仿真对象管理模块:用于仿真进程创建对象、发现对象、删除对象、发送数据、接收数据提供支持和管理，以及根据仿真进程的订购信息把对象的创建、删除事件通知订购进程；

时间管理模块:用于保证在所述电网应急演练可视化仿真模拟系统中事件发生的时间序列和实际生产中事件发生的时间序列相一致，并且使各个仿真进程能够以同样的时间序列感知到事件的发生；

声明管理模块:用于提供仿真对象类的公布和订购管理，自动把类的发布订购消息通知给发布者和订购者。

仿真运行管理模块：用于各个仿真应用之间的交互操作；

数据分发管理模块：用于实现数据订购者和接收者的自动匹配和传输；

系统配置管理模块：用于将分布在通过局域网或广域网联接的多个计算机节点上的功能组成一个应用；

系统用户管理模块：用于所述电网应急演练可视化仿真模拟系统中用户的管理操作。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台的实施步骤包括：

步骤一，所述系统配置管理模块对所述的仿真运行管理模块进行配置，并所述仿真运行管理模块选择运行模式；

步骤二，所述仿真运行管理模块根据配置的运行模式，加载所述数据分发管理模块；

步骤三，所述仿真运行管理模块启动所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台，并开启所述仿真应用管理模块，加载所述仿真对象管理模块、所述时间管理模块和所述声明管理模块；

步骤四，所述仿真应用管理模块接收所述电力系统数字仿真运行模式单元和所述各仿真应用加入联合仿真单元的数据信息；

步骤五，在所述时间管理模块进行仿真时间协同推进的过程中，所述仿真对象管理模块根据该数据信息响应仿真事件，然后所述声明管理模块和所述数据分发管理模块完成数据分发；

步骤六，所述数据通过仿真应用管理模块将完成的数据分发传送给相对应的所述电力系统数字仿真运行模式单元和所述各仿真应用加入联合仿真单元。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述启动单元包括仿真建模模块、初始化模块，所述仿真建模模块建立仿真模型，该仿真模型经过所述初始化模块初始化后，进入所述电力系统数字仿真运行模式单元中处理。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述仿真建模模块需要在现场进行拍照获取模型的纹理和轮廓，然后使用3DMAX软件进行建模，最后将建好的模型进行整体导出。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述初始化模块对所述仿真建模模块建好的模型判断模型格式是否正确，若正确则进行场景加载模型文件，然后读取模型顶点坐标和法向量进行绘制，最后进行模型仿真展示。若不正确则返回所述仿真建模模块重新进行建模。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电力系统数字仿真运行模式单元包括电力系统实时仿真引擎和仿真数据库，所述的仿真数据库中存储着电力运行数据，所述电力系统实时仿真引擎的数据采集仿真模块获得经过所述初始化模块之后的所述仿真模型，并且从仿真数据库中读取电力运行数据，触发稳态仿真、动态仿真、电磁暂态仿真在电网故障中的发展演化，进行电力实时仿真。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述各仿真应用加入联合仿真单元包括调度自动化仿真、变电站仿真、面向应急虚拟仿真平台服务代理；

其中，所述调度自动化仿真设置有电网实时监控与智能告警模块、智能分析与辅助决策模块，所述电网实时监控与智能告警模块通过所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台得到所述电力系统实时仿真引擎的数据采集仿真模块传送的遥测信息、遥信信息，然后所述电网实时监控与智能告警模块根据所述的遥测信息、遥信信息进行预警；当出现告警情况时则将所述的遥测信息、遥信信息发送给所述智能分析与辅助决策模块对数据进行分析，之后将分析结果发送给所述电网实时监控与智能告警模块；最后所述电网实时监控与智能告警模块将分析结果展示出来；同时，所述智能分析与辅助决策模块将分析结果中的遥控信息、遥调信息和控制指令通过所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台传送给所述电力系统实时仿真引擎中再继续进行仿真推演；

所述变电站仿真应用包括一次设备三维仿真模块和二次设备三维仿真模块，所述一次设备三维仿真模块和所述二次设备三维仿真模块分别通过所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台获得所述电力系统实时仿真引擎发送的遥测信息、遥信信息进行变电站的三维仿真；最后，所述一次设备三维仿真模块和所述二次设备三维仿真模块将三维仿真后发生的设备异常进行自动报警，然后进行调整，并将调整的结果通过所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台传送给所述电力系统实时仿真引擎；

所述面向应急虚拟仿真平台服务代理通过该基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台获得仿真数据信息，然后根据外界展示系统发送的指令将相对应的信息传输给该外界展示系统；或者，所述面向应急虚拟仿真平台服务代理先接收外界展示系统发送的指令，然后根据该指令向所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台的数据分发管理模块取得相应的数据信息。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述调度自动化仿真的工作过程包括：

步骤A，所述电网实时监控与智能告警模块接收所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台发送的遥测信息、遥信信息；

步骤B，所述电网实时监控与智能告警模块实时的展示、观测遥测信息、遥信信息；

步骤C，所述电网实时监控与智能告警模块判断是否存在告警，若存在则进行下一步，若不存在则退出。

步骤D，所述电网实时监控与智能告警模块将所述的遥测信息、遥信信息传送给所述智能分析与辅助决策模块。

步骤E，所述智能分析与辅助决策模块根据所述的遥测信息、遥信信息进行分析，并给出处理建议及分析结果。

步骤F，所述智能分析与辅助决策模块将处理建议及分析结果发送给电网实时监控与智能告警模块进行展示；并且所述智能分析与辅助决策模块将该处置建议及分析结果转换成遥控信息、遥调信息和控制指令通过所述基于HLA的分布式、交互式仿真支撑平台传送给所述电力系统实时仿真引擎，返回步骤A。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述智能分析与辅助决策模块根据所述的遥测信息、遥信信息进行分析，是对电力网络拓扑分析，并且采用深度、宽度优先搜索法进行电力设备的连通性分析，分为厂站级和系统级拓扑分析，具体过程如下：

步骤一，根据厂站中无阻抗元件状态采用深度优先搜索法将物理节点设置为若干计算节点；

步骤二，建立线路、变压器、串并联容抗器有阻抗设备与计算节点的连接关系；

步骤三，根据有阻抗元件及其计算节点的拓扑连接关系采用深度优先搜索法分析出若干个电气岛。