CN109670247A

CN109670247A - 一种柔性配电网实时仿真信息建模方法

Info

Publication number: CN109670247A
Application number: CN201811574498.7A
Authority: CN
Inventors: 郝正航; 鞠炜
Original assignee: Guizhou University
Current assignee: Guizhou University
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2019-04-23

Abstract

本发明公开了一种柔性配电网实时仿真信息建模方法，它包括将实时仿真平台作为一个IED进行整体建模，将各仿真器作为一个逻辑设备，通过面向对象的方法将柔性配电网系统的具体功能按照“四遥”功能分解并建立相应的逻辑节点；通过对数据的再次封装与对象映射，将仿真平台UDP格式的数据转换为IEC 61850标准格式的数据；通过IEC 61850服务器实现ACSI到MMS的模型与服务映射；根据相应映射启动MMS服务，在收到仿真器传来数据，找到相应的IEC61850映射节点后，修改到相应的数据对象属性中；使得IEC61850客户端或设备成功读取和写入仿真器中电网模型的相关模拟量与数字量信息，实现柔性配电网模型中部分数据的“遥测、遥信、遥控、遥调”功能。

Description

一种柔性配电网实时仿真信息建模方法

技术领域

本发明涉及一种柔性配电网实时仿真信息建模方法，属于智能配电网装备技术领域。

背景技术

传统配电网中存在着一二次设备间互操作性差、信息难以实时共享等问题，系统可扩展性差、二次电缆回路安全隐患较多。为保障电网经济、安全、稳定地运行，IEC TC 57委员会公布了IEC 61850系列标准，旨在对变电站内不同设备提供的开放的信息交换与互操作功能进行规范。随着微电网、配电网自动化、电动汽车、风力发电和分布式电源研究的深入，IEC 61850系列标准已开始涉及新能源自动化领域。大量分布式电源与微电网系统的接入，为传统配电网带来了更复杂多样的结构形式与运行模式，为保证配电网的可靠运行，工程投运前需对系统进行模型仿真与工况分析，大量电力电子设备的接入与系统规模的增长也对系统级实时仿真提出了更高的要求。同时，现有仿真平台也存在着通信与模型不符合IEC 61850标准的问题，无法与其他IEC 61850设备进行相应数据的正常收发与功能交互。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种柔性配电网实时仿真信息建模方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种柔性配电网实时仿真信息建模方法的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、将内置城市柔性配电网模型的实时仿真平台作为一个智能电子设备IED进行整体建模，将用于模型仿真并与外界进行数据交换的仿真器作为一个逻辑设备，通过面向对象的方法将城市配电网柔性互联系统的具体功能按照“四遥”功能分解，形成遥测AO_MMXU、遥信DO_XCBR、遥控DI_CSWI、遥调AI_MMXU四个功能逻辑节点；

步骤2、将实时仿真器中的电网模型数据转化为包含模拟量与数字量的UDP格式数据包，通过对数据的再次封装与服务映射，生成数据包说明文档，将UDP格式的数据转换为符合IEC 61850标准的数据；

步骤3、仿真器中的一系列电网模型数据以UDP包格式通过私有协议向外发出，实时存储于Windows平台上的IEC 61850服务器实时数据库中，服务器根据步骤2中的数据包说明文档进行相应的信息建模，自动生成智能电子设备能力描述文件于内存中，随后建立与IEC61850节点之间的对象映射，进而建立抽象通信服务接口ACSI到制造报文规范MMS的模型与服务映射；

步骤4、待制造报文规范MMS服务器建立连接后，根据智能电子设备能力描述文件的映射启动制造报文规范MMS服务，在收到仿真器传来的数据后，找到相应的IEC 61850映射节点，修改到相应的数据对象属性中，完成协议转换，通过IEC 61850客户端或设备读取或写入仿真器中电网模型的相关模拟量与数字量信息，实现“四遥”功能。

步骤1中“四遥”功能逻辑节点，其中遥测AO_MMXU包含可及时刷新与显示各类模拟量变化的遥测量；遥信DO_XCBR包含可刷新与显示各断路器开关状态的遥信量；遥控DI_CSWI包含可控制各断路器分合的遥控量；遥调AI_MMXU包含可调节控制与模拟量的遥调量，并设计成描述整个设备的数据对象属性，遥测AO_MMXU和遥调AI_MMXU涉及的模拟量，包括电网中的电流值、电压值、设备状态值、设备温度值、有功值、无功值、风机风速、光伏光照值；遥信DO_XCBR和遥控DI_CSWI涉及的开关量，包括对断路器和隔离开关的分合控制与状态信息。

步骤3中IEC 61850服务器软件实时数据库接收UDP数据包的方法为：IEC 61850服务器软件创建数据接收线程接收UDP数据包，对UDP格式数据包进行解析，根据编写的符合电网模型实际的数据包说明文档将解析出来的包含“四遥”相关量的数据信息存入IEC61850服务器中的实时数据库中。

步骤3中IEC 61850服务器提取数据库中数据包信息，并按照IEC 61850格式标准生成智能电子设备能力描述文件的方法为：IEC 61850服务器提取数据库中数据包信息，并按照IEC 61850 Ed2.0格式标准对实时仿真器进行信息建模，依次创建逻辑设备、逻辑节点、数据对象和属性，并自动生成基于变电站配置描述语言SCL的智能电子设备能力描述文件，即ICD文件；数据库作为IEC 61850服务器软件的一部分，能够缓存UDP格式数据包和对存入数据进行定期更新与覆盖。

一种柔性配电网实时仿真信息建模方法，它还包括：仿真器与IEC 61850服务器软件共同形成IEC 61850服务器主体，能够收到作为调度中心的客户端的请求和命令，上送至支持IEC 61850标准的通用客户端进行“遥测、遥信”量的读取，当其他IEC 61850装置或客户端与该装置通信时，服务器能将IEC 61850格式的数据或服务转化为UDP格式，存入数据库或转化为相应的控制信息并执行，实现对仿真器及内部模型的“遥控、遥调”功能。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明将实时仿真平台作为一个IED进行整体建模，将用于模型仿真并与外界进行数据交换的仿真器作为一个逻辑设备，通过面向对象的方法将城市配电网柔性互联系统的具体功能按照“四遥”功能分解进行了信息建模，建模过程简单高效；实现实时仿真器中的电网模型数据从UDP到IEC 61850标准的规约转换，解决协议不同无法直接通信的问题；按照IEC 61850 Ed2.0标准中的逻辑节点和数据属性实现自动建模与智能电子设备能力描述文件生成；建立抽象通信服务接口ACSI到MMS的映射，通过MMS服务实现交互功能，使得IEC 61850客户端或设备可直接与仿真器进行数据传输和信息交互，实现两者间的互操作；仿真器与IEC 61850服务器软件共同形成IEC 61850服务器主体，可收到作为调度中心的客户端的请求和命令，并适用于第三方支持IEC 61850标准的通用客户端；解决了柔性配电网与仿真平台中电网模型和相关设备的IEC 61850标准化问题，实现与其他IEC 61850客户端或装置的互联互通，基于IEC 61850实现了柔性配电网模型中部分数据的“遥测、遥信、遥控、遥调”功能。

附图说明

图1为本发明实施例采用的柔性配电网结构图；

图2为本发明实施例建立的主要逻辑节点图。

图3为本发明实施例生成的部分UDP数据包说明文档图；

图4为本发明的IEC 61850服务器软件解决方案图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍。

实施例：一种柔性配电网实时仿真信息建模方法的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、将内置城市柔性配电网模型的实时仿真平台作为一个智能电子设备进行整体建模，将用于模型仿真并与外界进行数据交换的仿真器作为一个逻辑设备，通过面向对象的方法将城市配电网柔性互联系统的具体功能按照“四遥”功能分解，形成遥测AO_MMXU、遥信DO_XCBR、遥控DI_CSWI、遥调AI_MMXU四个功能逻辑节点；

一种柔性配电网实时仿真信息建模方法还包括：仿真器与IEC 61850服务器软件共同形成IEC 61850服务器主体，能够收到作为调度中心的客户端的请求和命令，上送至支持IEC 61850标准的通用客户端进行“遥测、遥信”量的读取，当其他IEC 61850装置或客户端与该装置通信时，服务器能将IEC 61850格式的数据或服务转化为UDP格式，存入数据库或转化为相应的控制信息并执行，实现对仿真器及内部模型的“遥控、遥调”功能。

具体实例：图1是实时仿真平台中的城市柔性配电网示范工程模型结构，系统主要由10kV交流配电网、±10kV直流配电中心、380V交流微电网和±375V直流微电网构成，各部分均受专用控制器监控和调节。如图1所示，10kV中压馈线经3个1MVA的模块化多电平换流器MMC1、MMC2、MMC3柔性互联，±10kV直流母线与±375V直流微网系统经500kW的DAB直流变压器连接，直流微网系统主要包含混合储能电池、光伏系统、直流充电桩、电力电子设备等。500kVA的MMC4换流器经过隔离变压器与380V交流微电网系统相连，交流微电网系统则主要包含混合储能电池、交流充电桩、风机发电系统、电力电子设备等。

在IEC 61850标准的指导下，把内置城市柔性配电网模型的实时仿真平台作为一个IED进行整体建模，将用于模型仿真并与外界进行数据交换的仿真器作为一个逻辑设备，通过面向对象的方法将城市配电网柔性互联系统的具体功能按照“四遥”功能分解，形成AO_MMXU、DO_XCBR、DI_CSWI、AI_MMXU四个主要功能逻辑节点。其中AO_MMXU包含可及时刷新与显示各类模拟量变化的遥测量；DO_XCBR包含可刷新与显示各断路器开关状态的遥信量；DI_CSWI包含可控制各断路器分合的遥控量；AI_MMXU包含可调节控制与模拟量的遥调量，并设计成描述整个设备的数据对象属性。“遥测、遥调”所涉及的模拟量，包括电网中的各种电流值、电压值、设备状态值、设备温度值、有功值、无功值、风机风速、光伏光照值等；而“遥控、遥信”所涉及的开关量，包括对断路器和隔离开关的分合控制与状态信息等，主要逻辑节点和数据对象描述如图2所示。

为实现仿真平台中的仿真器的IEC61850标准化，需要将UDP格式的数据转换为符合IEC 61850标准的数据，通过对数据的再次封装，将传统协议转换为IEC 61850标准协议。对此在Windows平台上服务器的实时数据库中实时存储一系列数据，根据图3所示的自主编写的符合电网模型实际。的UDP数据包说明文档对配电网模型“四遥”功能中涉及的模拟量和开关量数据进行分组和再次封装，根据IEC 61850标准中的逻辑节点和数据属性进行信息建模并体现在说明文档中，后通过服务器软件程序自动生成ICD文件，建立起所用协议节点与IEC 61850标准协议节点相对应的映射和ACSI到MMS的映射，通过MMS服务实现交互功能，使得IEC 61850客户端或设备成功读取并显示仿真器中电网模型的相关模拟量与开关量信息，实现“遥测、遥信”功能。另一方面，当其他IEC 61850装置与该装置通信时，服务器软件能将IEC 61850格式的数据或服务转化为UDP格式，并转化为相应的控制信息和定值信息发送到仿真器上执行，进行模拟量与开关量数据信息的修改，从而实现“遥控、遥调”功能，至此则可以实现柔性配电网系统实时仿真IEC 61850标准化下的“四遥”功能。IEC61850服务器软件解决方案图如图4所示。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种柔性配电网实时仿真信息建模方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种柔性配电网实时仿真信息建模方法，其特征在于：步骤1中 “四遥”功能逻辑节点，其中遥测AO_MMXU包含可及时刷新与显示各类模拟量变化的遥测量；遥信DO_XCBR包含可刷新与显示各断路器开关状态的遥信量；遥控DI_CSWI包含可控制各断路器分合的遥控量；遥调AI_MMXU包含可调节控制与模拟量的遥调量，并设计成描述整个设备的数据对象属性，遥测AO_MMXU和遥调AI_MMXU涉及的模拟量，包括电网中的电流值、电压值、设备状态值、设备温度值、有功值、无功值、风机风速、光伏光照值；遥信DO_XCBR和遥控DI_CSWI涉及的开关量，包括对断路器和隔离开关的分合控制与状态信息。

3.根据权利要求1所述的一种柔性配电网实时仿真信息建模方法，其特征在于：步骤3中IEC 61850服务器软件实时数据库接收UDP数据包的方法为：IEC 61850服务器软件创建数据接收线程接收UDP数据包，对UDP格式数据包进行解析，根据编写的符合电网模型实际的数据包说明文档将解析出来的包含“四遥”相关量的数据信息存入IEC 61850服务器中的实时数据库中。

4.根据权利要求1所述的一种柔性配电网实时仿真信息建模方法，其特征在于：步骤3中IEC 61850服务器提取数据库中数据包信息，并按照IEC 61850格式标准生成智能电子设备能力描述文件的方法为：IEC 61850服务器提取数据库中数据包信息，并按照IEC 61850Ed2.0格式标准对实时仿真器进行信息建模，依次创建逻辑设备、逻辑节点、数据对象和属性，并自动生成基于变电站配置描述语言SCL的智能电子设备能力描述文件，即ICD文件；数据库作为IEC 61850服务器软件的一部分，能够缓存UDP格式数据包和对存入数据进行定期更新与覆盖。

5.根据权利要求1所述的一种柔性配电网实时仿真信息建模方法，其特征在于：它还包括：仿真器与IEC 61850服务器软件共同形成IEC 61850服务器主体，能够收到作为调度中心的客户端的请求和命令，上送至支持IEC 61850标准的通用客户端进行“遥测、遥信”量的读取，当其他IEC 61850装置或客户端与该装置通信时，服务器能将IEC 61850格式的数据或服务转化为UDP格式，存入数据库或转化为相应的控制信息并执行，实现对仿真器及内部模型的“遥控、遥调”功能。