CN110377958B - 微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统及方法 - Google Patents

微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110377958B
CN110377958B CN201910541071.5A CN201910541071A CN110377958B CN 110377958 B CN110377958 B CN 110377958B CN 201910541071 A CN201910541071 A CN 201910541071A CN 110377958 B CN110377958 B CN 110377958B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cluster
power
real
communication
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910541071.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110377958A (zh
Inventor
黄强
杨晓梅
陈亮
袁晓冬
顾晨骁
顾伟
曹戈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Southeast University
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Southeast University
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Southeast University, State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd, Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201910541071.5A priority Critical patent/CN110377958B/zh
Publication of CN110377958A publication Critical patent/CN110377958A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110377958B publication Critical patent/CN110377958B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种面向微网群/虚拟电源群调控模式的电力信息物理系统实时仿真系统，包括电力系统仿真器、电力系统仿真器上位机、通信系统仿真器、集中控制器和交换机；所述电力系统仿真器、电力系统仿真器上位机和通信系统仿真器连接到交换机上形成局域网，所述集中控制器和通信系统仿真器连接；所述电力系统仿真器通信系统仿真器和交换机之间通过以太网传输数据，通信接口之间使用Socket套接字通信方式，采取并行式事件触发方式进行时间同步；本申请模拟真实通信环境，分析不同通信环境下电力系统运行工况，研究通信状况对电力系统影响，验证集群调控策略的有效性，克服了实物系统受现实条件的限制，提高了电力信息物理系统的仿真能力。

Description

微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统及方法
技术领域
本发明属于电力系统仿真领域，涉及面向微网群/虚拟电源群调控模式的电力信息物理系统实时仿真系统及其方法。
背景技术
目前，电力系统物理网络与通信网络之间的数据交互更为复杂，智能电网已经可以看作是电力网络和通信网络相互耦合的电力信息物理系统；分布式能源由于自身具备的优势和国家政策的鼓励，大量集中地出现在配电网中，形成微网群/虚拟电源群，单个集群中可能含有几十个甚至上百个分布式电源。但由于分布式电源出力的间歇性和不确定性，高分布式电源渗透率会对电力系统的运行稳定性、可靠性提出更大的挑战，同时数据规模的扩大也可能对现有的通信系统的稳定运行造成不利影响。
但是目前流行的电力系统仿真软件，如PSCAD、Matlab/Simulink、PowerWorld都不考虑通信系统的影响，常见的通信仿真系统也不能提供电力系统分析。传统的电力系统仿真是采用离散时间触发的机制，而通信系统仿真通常是离散事件进行驱动，两个系统的运行机理完全不同，要实现二者之间数据的实时交互非常复杂。
现有的电力信息物理系统仿真平台不具有针对性，不能满足特定场合下大规模高速数据传输及处理，例如：CN 105739324 A，一种电力信息物理融合系统实时仿真平台及其方法现，现有的仿真平台模拟通信系统状况的能力不足，不能完全再现各种通信网络场景。
发明内容
为了精确模拟微网群/虚拟电源群的实时动态特性，提高电力信息物理系统仿真效率，本发明提供了一种面向微网群/虚拟电源群调控模式的电力信息物理系统实时仿真系统及其方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种微网群或者虚拟电源群的电力信息物理仿真系统，包括电力仿真系统、通信系统仿真器和集中控制器和交换机，电力仿真系统包括电力系统仿真器和电力系统仿真器上位机；所述电力系统仿真器、电力系统仿真器上位机和通信系统仿真器连接到交换机上形成局域网，所述集中控制器和通信系统仿真器连接。
电力系统仿真器用于仿真电力系统模型，模拟电力信息物理系统下微网群或者虚拟电源群的实时动态特性；
电力系统仿真器上位机用于控制电力系统仿真模型参数；
通信系统仿真器用于仿真电力系统通信，模拟真实通信环境；
集中控制器用于进行集群调控处理，分析不同通信环境下微网群或者虚拟电源群运行工况，分析通信状况对电力系统影响，监测集群调控策略的有效性。
电力系统仿真器中的电力系统模型包括分布式电源模型、线路模型、负荷模型和通信模块；
电力系统仿真器对电力系统模型进行实时仿真，对分布式电源模型进行集群划分，形成微网群或者虚拟电源群，设置不同的电力系统运行工况，基于多核并行将电力系统模型编译为代码实时运行，实时采集各微网群/虚拟电源群的状态信息。
所述电力系统仿真器工作过程具体包括以下步骤：
11)建立分布式电源的模型，分布式电源的模型包括光伏、储能、燃气轮机和风机；
12)对配电网内的分布式电源进行集群划分：根据电压等级和电气距离对电网进行初步划分，将电压等级相同、电气距离在距离阈值范围内的多个分布式电源划分为同一个集群；对初步划分的各集群进行组合，若电气距离在阈值范围内的集群整体负荷特性一致，无时空互补关系，则组合为一个组合集群；若电气距离在阈值范围内的集群其整体负荷特性不一致，具有时空互补关系，则不进行集群组合，得到微网群或者虚拟电源群划分结果；
13)对各个集群内的电源进行聚类等值:确定各个集群内的同类分布式的电源的输入参数后，将输出特性一致的电源等效合并为一个组合电源，并对聚类后的集群进行等值计算，得到模型参数；
14)设置通信场景参数，将各集群内的电源出力信息和关键母线电压信息打包成标准UDP数据包；
15)对聚类等值计算后的配电网进行实时仿真，得到集群实时状态信息，并通过以太网发送到通信系统仿真器。
电力系统仿真器上位机将集群实时状态信息拆分发给对应的集群控制子站，集群控制子站对接收到的数据提取集群的实时状态，发送给集中控制器。
电力系统仿真器上位机工作过程具体包括以下步骤：
21)搭建通信网络，配置路由器和通信线路参数，分配各个集群控制子站的IP；
22)控制通信接口接收到来自电力系统仿真器的集群实时状态信息，根据IP将各个集群的实时状态信息分发到对应的集群控制子站中；
23)对集群控制子站对收到的数据包进行解析，检测是否是正确的集群实时状态信息的数据包，并判断集群内母线电压是否在正常允许范围内，并将故障信息和集群实时状态信息打包；
24)判断各个集群内是否发生故障，若没有发生故障，将预设的电源出力指令发送到通信系统仿真装置；若单个集群中发生故障，调整本地集群中的电源出力情况，并设置等待响应时间，若在等待响应时间内集群内母线电压恢复正常值，则不改变邻近集群的电源出力水平，若超出等待响应时间故障仍未消失，则发送指令调整邻近集群内电源出力，直到故障消失。
所述通信系统仿真器中的模型包括集群控制子站模型、通信接口模型、路由器模型、线路模型。所述通信系统仿真器基于离散事件触发机制模拟通信事件，设置通信场景(通信堵塞、通信时延、通信线路断线和通信误码)，模拟电力系统状态信息在通信网络中的传输过程。
所述集中控制器包括数据采集单元、状态监控单元和集群调控算法单元，数据采集单元采集通信系统仿真器获取的仿真模型的集群实时状态信息，将集群实时状态信息发送给状态监控单元，状态监控单元分析集群实时状态信息的变化，集群调控算法单元运行集群调控策略，采用基于集中式框架的电压偏差控制方法，当检测到部分节点电压偏离正常值时，调整本地或邻近集群的电源出力使得电压回到正常值，根据出力与电压的关系产生集群控制指令，监测下达集群控制指令后电力系统状态信息的变化。
一种微网群/虚拟电源群的电力信息物理系统仿真方法，具体包括以下步骤：
步骤A，对电力系统模型进行实时仿真，划分分布式电源模型进行集群，形成微网群/虚拟电源群，模拟微网群/虚拟电源群的动态实时特性，设置不同的电力系统运行工况，所述仿真器基于多核并行技术将模型编译为代码实时运行，实时采集各微网群/虚拟电源群的状态信息；输出网群/虚拟电源群(集群)实时状态信息；
步骤B，将集群实时状态信息拆分发给对应的集群控制子站，集群控制子站对接收到的数据提取集群的实时状态，发送给集中控制器；
步骤C，将集群实时状态信息(集群状态信息)进行调控算法处理，运行集群调控策略，采用基于集中式框架的电压偏差控制方法，当检测到部分节点电压偏离正常值时，调整本地或邻近集群的电源出力使得电压回到正常值，根据出力与电压的关系产生集群控制指令；
步骤D，将集群控制指令分发到集群控制子站；
步骤E，将集群控制指令下发到相应的微网群或者虚拟电源，调整群内电源出力特性监测下达指令后电力系统状态信息的变化。并判断仿真是否结束，若尚未结束则返回步骤A，若结束，则仿真停止。步骤A具体包括以下步骤：
11)建立分布式电源的模型，分布式电源的模型包括光伏、储能、燃气轮机和风机；
12)对配电网内的分布式电源进行集群划分：根据电压等级和电气距离对电网进行初步划分，将电压等级相同、电气距离在距离阈值范围内的多个分布式电源划分为同一个集群；对初步划分的各集群进行组合，若电气距离在阈值范围内的集群整体负荷特性一致，无时空互补关系，则组合为一个组合集群；若电气距离在阈值范围内的集群其整体负荷特性不一致，具有时空互补关系，则不进行集群组合，得到微网群/虚拟电源群划分结果；
13)对各个集群内的电源进行聚类等值:确定各个集群内的同类分布式的电源的输入参数后，将输出特性一致的电源等效合并为一个组合电源，并对聚类后的集群进行等值计算，得到模型参数；
14)设置通信场景参数，将各集群内的电源出力信息和关键母线电压信息打包成标准UDP数据包；
15)对聚类等值计算后的配电网进行实时仿真，得到集群实时状态信息，并通过以太网发送到通信系统仿真器。
步骤B具体包括以下步骤：
21)搭建通信网络，配置路由器和通信线路参数，分配各个集群控制子站的IP；
22)控制通信接口接收到来自电力系统仿真器的集群实时状态信息，根据IP将各个集群的实时状态信息分发到对应的集群控制子站中；
23)对集群控制子站对收到的数据包进行解析，检测是否是正确的集群实时状态信息的数据包，并判断集群内母线电压是否在正常允许范围内，并将故障信息和集群实时状态信息打包。
步骤C包括以下步骤：判断各个集群内是否发生故障，若没有发生故障，将预设的电源出力指令发送到通信系统仿真装置；若单个集群中发生故障，调整本地集群中的电源出力情况，并设置等待响应时间，若在等待响应时间内集群内母线电压恢复正常值，则不改变邻近集群的电源出力水平，若超出等待响应时间故障仍未消失，则发送指令调整邻近集群内电源出力，直到故障消失。
本发明的有益效果为：
本发明公开一种微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统，能够精确模拟电力信息物理系统下微网群/虚拟电源群的实时动态特性，模拟真实通信环境，分析不同通信环境下微网群/虚拟电源群运行工况，研究通信状况对电力系统影响，验证集群调控策略的有效性；克服了实物系统受现实条件的限制，提高了电力信息物理系统的仿真能力。
所述电力系统仿真器能精确模拟微网群/虚拟电源群实时运行状况，得到准确的集群实时状态信息；所述通信系统仿真器能精确模拟通信堵塞、误码、断线、网络攻击等不同通信场景；所述集中控制器能正确处理集群实时状态信息，通过群内自治和群间协调算法得到有效的控制指令。
本发明公开一种微网群/虚拟电源群的电力信息物理系统仿真方法，基于电力信息物理系统，实现了微网群/虚拟电源群场景下大规模高速数据传输及运算处理，基于通信网络仿真工具，提高了仿真平台模拟通信状况的能力，验证集群调控策略的有效性；克服了实物系统受现实条件的限制，提高了电力信息物理系统的仿真能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1是本发明的面向微网群/虚拟电源群调控模式的电力信息物理系统实时仿真系统架构图；
图2是本发明实施例微网群/虚拟电源群的电力信息物理系统仿真方法示意图；
图3是本发明实施例电网结构图；
图4是本发明实施例仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1为一种微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统，包括电力仿真系统、通信系统仿真器和集中控制器和交换机，电力仿真系统包括电力系统仿真器和电力系统仿真器上位机；所述电力系统仿真器、电力系统仿真器上位机和通信系统仿真器连接到交换机上形成局域网，所述集中控制器和通信系统仿真器连接；所述电力系统仿真器通信系统仿真器和交换机之间通过以太网传输数据，通信接口之间使用Socket套接字通信方式，采取并行式事件触发方式进行时间同步。
电力系统仿真器上位机用于控制电力系统仿真模型参数；
通信系统仿真器用于仿真电力系统通信，模拟真实通信环境；
集中控制器用于进行集群调控处理，分析不同通信环境下微网群或者虚拟电源群运行工况，分析通信状况对电力系统影响，监测集群调控策略的有效性。
电力系统仿真器中的电力系统模型包括不同种类的分布式电源模型、线路模型、负荷模型和通信模块；
电力系统仿真器对电力系统模型进行实时仿真，对分布式电源模型进行集群划分，形成微网群或者虚拟电源群，设置不同的电力系统运行工况，基于多核并行将电力系统模型编译为代码实时运行，实时采集各微网群/虚拟电源群的状态信息。
所述电力系统仿真器工作过程具体包括以下步骤：
11)建立分布式电源的模型，分布式电源的模型包括光伏、储能、燃气轮机和风机；
12)对配电网内的分布式电源进行集群划分：根据电压等级和电气距离对电网进行初步划分，将电压等级相同、电气距离在距离阈值范围内的多个分布式电源划分为同一个集群；对初步划分的各集群进行组合，若电气距离在阈值范围内的集群整体负荷特性一致，无时空互补关系，则组合为一个组合集群；若电气距离在阈值范围内的集群其整体负荷特性不一致，具有时空互补关系，则不进行集群组合，得到微网群或者虚拟电源群划分结果；
13)对各个集群内的电源进行聚类等值:确定各个集群内的同类分布式的电源的输入参数后，将输出特性一致的电源等效合并为一个组合电源，并对聚类后的集群进行等值计算，得到模型参数；
14)设置通信场景参数，将各集群内的电源出力信息和关键母线电压信息打包成标准UDP数据包；
15)对聚类等值计算后的配电网进行实时仿真，得到集群实时状态信息，并通过以太网发送到通信系统仿真器。
电力系统仿真器上位机将集群实时状态信息拆分发给对应的集群控制子站，集群控制子站对接收到的数据提取集群的实时状态，发送给集中控制器。
电力系统仿真器上位机工作过程具体包括以下步骤：
21)搭建通信网络，配置路由器和通信线路参数，分配各个集群控制子站的IP；
22)控制通信接口接收到来自电力系统仿真器的集群实时状态信息，根据IP将各个集群的实时状态信息分发到对应的集群控制子站中；
23)对集群控制子站对收到的数据包进行解析，检测是否是正确的集群实时状态信息的数据包，并判断集群内母线电压是否在正常允许范围内，并将故障信息和集群实时状态信息打包；
24)判断各个集群内是否发生故障，若没有发生故障，将预设的电源出力指令发送到通信系统仿真装置；若单个集群中发生故障，调整本地集群中的电源出力情况，并设置等待响应时间，若在等待响应时间内集群内母线电压恢复正常值，则不改变邻近集群的电源出力水平，若超出等待响应时间故障仍未消失，则发送指令调整邻近集群内电源出力，直到故障消失。
通信系统仿真器中的模型包括集群控制子站模型、通信接口模型、路由器模型、线路模型。
所述通信系统仿真器基于离散事件触发机制模拟通信事件，设置通信场景(通信堵塞、通信时延、通信线路断线和通信误码)，模拟电力系统状态信息在通信网络中的传输过程。
所述集中控制器包括数据采集单元、状态监控单元和集群调控算法单元，数据采集单元采集通信系统仿真器获取的仿真模型的集群实时状态信息，将集群实时状态信息发送给状态监控单元，状态监控单元分析集群实时状态信息的变化，集群调控算法单元运行集群调控策略，采用基于集中式框架的电压偏差控制方法，当检测到部分节点电压偏离正常值时，调整本地或邻近集群的电源出力使得电压回到正常值，根据出力与电压的关系产生集群控制指令。监测下达集群控制指令后电力系统状态信息的变化。
图2为本发明的一种仿真平台实例。eMEGAsim仿真器作为电力系统仿真器，装有RT-LAB的计算机作为电力系统仿真器上位机，装有OPNET的计算机作为通信系统仿真器，核心器件为TMS320F28377DSP芯片的DSP开发板作为集中控制器，各仿真器以及交换机之间通过以太网连接。
仿真步骤如下：
步骤(1)eMEGAsim仿真器对电力系统模型进行实时仿真，模拟微网群/虚拟电源群的动态实时特性，RT-LAB主机监测运行状况，并将集群实时状态信息发送到OPNET主机；
步骤(2)OPNET主机将接收到的集群实时状态信息拆分发给对应的集群控制子站，各集群控制子站对数据进行一定处理后发送给DSP；
步骤(3)DSP将接收的集群实时状态信息进行调控控制算法处理，产生集群控制指令，并发送给所述OPNET主机；
步骤(4)OPNET主机将接收到的集群控制指令分发到相应集群控制子站，发送到RT-LAB主机；
步骤(5)RT-LAB主机根据接收到的集群控制指令下发到相应的微网群/虚拟电源，调整群内电源出力特性。
图3为本发明实施例电网结构图，共有4条母线。正常运行期间投入的电源有22个，其节点位置为{1,4,7,13,18,24,26,31,35,37,40,42,45,46,51,57,62,65,77,78,81,
82}，备用分布式发电单元9个，节点位置信息为{5,10,25,38,49,55,63,67,77}，负荷有37处，节点位置为{6,11,12,13,14,15,16,18,19,21,22,23,24,26,27,28,29,
30,36,37,38,39,41,43,44,46,49,50,54,57,59,61,62,63,64,69,70,71,72,73,76,77,78,79,80,81,82}。5s时在80号母线处投入负荷，导致母线上电压波动。DSP监测53号母线的电压，电压下降则将备用电源投入，抑制电压波动。
采用本发明仿真平台和方法对该例进行仿真，效果如图4，当电压下降时，DSP控制器下发控制指令，投入备用电源，提升母线电压。
一种微网群/虚拟电源群的电力信息物理系统仿真方法,具体包括以下步骤：
步骤A，电力系统仿真器对电力系统模型进行实时仿真，对分布式电源模型进行集群划分，形成微网群/虚拟电源群，模拟微网群/虚拟电源群的动态实时特性，设置不同的电力系统运行工况，所述仿真器基于多核并行技术将模型编译为代码实时运行，实时采集各微网群/虚拟电源群的状态信息；将微网群/虚拟电源群(集群)实时状态信息发送到通信系统仿真器；
步骤B，通信系统仿真器将接收到的集群实时状态信息拆分发给对应的集群控制子站，集群控制子站对接收到的数据提取集群的实时状态，发送给集中控制器；
步骤C，所述集中控制器将接收的集群实时状态信息(集群状态信息)运行集群调控策略，采用基于集中式框架的电压偏差控制方法，当检测到部分节点电压偏离正常值时，调整本地或邻近集群的电源出力使得电压回到正常值，根据出力与电压的关系产生集群控制指令；
步骤D，所述通信系统仿真器将接收到的集群控制指令分发到集群控制子站，同时，将集群控制指令发送到所述电力系统仿真器中；
步骤E，将接收到的集群控制指令下发到相应的微网群/虚拟电源，调整群内电源出力特性，并判断仿真是否结束，若尚未结束则返回步骤A，若结束，则仿真停止。
所述步骤A具体包括以下步骤：
11)建立分布式电源的模型，分布式电源的模型包括光伏、储能、燃气轮机和风机；
12)对配电网内的分布式电源进行集群划分：根据电压等级和电气距离对电网进行初步划分，将电压等级相同、电气距离在距离阈值范围内的多个分布式电源划分为同一个集群；对初步划分的各集群进行组合，若电气距离在阈值范围内的集群整体负荷特性一致，无时空互补关系，则组合为一个组合集群；若电气距离在阈值范围内的集群其整体负荷特性不一致，具有时空互补关系，则不进行集群组合，得到微网群/虚拟电源群(集群)划分结果；
13)对各个集群内的电源进行聚类等值:确定各个集群内的同类分布式的电源的输入参数后，将输出特性一致的电源等效合并为一个组合电源，并对聚类后的集群进行等值计算，得到新的模型参数；
14)设置通信场景参数，将各集群内的电源出力信息和关键母线电压信息打包成标准UDP数据包；
15)对聚类等值计算后的配电网进行实时仿真，得到集群实时状态信息，并通过以太网发送到通信系统仿真器。
所述步骤B具体包括以下步骤：
21)搭建通信网络，配置路由器和通信线路参数，分配各个集群控制子站的IP；
22)控制通信接口接收到来自电力系统仿真器的集群实时状态信息，根据IP将各个集群的状态信息分发到对应的集群控制子站中；
23)对集群控制子站对收到的数据包进行解析，检测是否是正确的集群实时状态信息的数据包，并判断集群内母线电压是否在正常允许范围内，并将故障信息和集群实时状态信息打包发送到集中控制器。
所述步骤C包括以下步骤：集中控制器判断各个集群内是否发生故障，若没有发生故障，将预设的电源出力指令发送到通信系统仿真器；若单个集群中发生故障，调整本地集群中的电源出力情况，并设置等待响应时间，若在等待响应时间内集群内母线电压恢复正常值，则不改变邻近集群的电源出力水平，若超出等待响应时间故障仍未消失，则发送指令调整邻近集群内电源出力，直到故障消失。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组间可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组间组合成一个模块或单元或组间，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组间。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本发明的光伏消纳能力的评价方法。
以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。
如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
本领域内的技术人员可以对本发明进行改动或变型的设计但不脱离本发明的思想和范围。因此，如果本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统，其特征在于，
包括电力仿真系统、通信系统仿真器、集中控制器和交换机，电力仿真系统包括电力系统仿真器和电力系统仿真器上位机；所述电力系统仿真器、电力系统仿真器上位机和通信系统仿真器连接到交换机上形成局域网，所述集中控制器和通信系统仿真器连接；
电力系统仿真器用于仿真电力系统模型，模拟电力信息物理系统下微网群或者虚拟电源群的实时动态特性；
电力系统仿真器上位机用于控制电力系统仿真模型参数；
通信系统仿真器用于仿真电力系统通信，模拟真实通信环境；
集中控制器用于进行集群调控处理，分析不同通信环境下微网群或者虚拟电源群运行工况，分析通信状况对电力系统影响，监测集群调控策略的有效性；
所述电力系统仿真器中的电力系统模型包括不同种类的分布式电源模型、线路模型、负荷模型和通信模块；
电力系统仿真器对电力系统模型进行实时仿真，对分布式电源模型进行集群划分，形成微网群或者虚拟电源群，设置不同的电力系统运行工况，基于多核并行将电力系统模型编译为代码实时运行，实时采集各微网群/虚拟电源群的状态信息；
所述电力系统仿真器工作过程具体包括以下步骤：
11)建立分布式电源的模型，分布式电源的模型包括光伏、储能、燃气轮机和风机；
12)对配电网内的分布式电源进行集群划分：根据电压等级和电气距离对电网进行初步划分，将电压等级相同、电气距离在距离阈值范围内的多个分布式电源划分为同一个集群；对初步划分的各集群进行组合，若电气距离在阈值范围内的集群整体负荷特性一致，无时空互补关系，则组合为一个组合集群；若电气距离在阈值范围内的集群其整体负荷特性不一致，具有时空互补关系，则不进行集群组合，得到微网群或者虚拟电源群划分结果；
13)对各个集群内的电源进行聚类等值:确定各个集群内的同类分布式的电源的输入参数后，将输出特性一致的电源等效合并为一个组合电源，并对聚类后的集群进行等值计算，得到模型参数；
14)设置通信场景参数，将各集群内的电源出力信息和关键母线电压信息打包成标准UDP数据包；
15)对聚类等值计算后的配电网进行实时仿真，得到集群实时状态信息，并通过以太网发送到通信系统仿真器。
2.根据权利要求1所述的微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统，其特征在于，
所述通信系统仿真器中的模型包括集群控制子站模型、通信接口模型、路由器模型、线路模型；
所述通信系统仿真器基于离散事件触发机制模拟通信事件，设置通信场景，模拟电力系统集群状态信息在通信网络中的传输过程。
3.根据权利要求2所述的微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统，其特征在于，
电力系统仿真器上位机将集群实时状态信息拆分发给对应的集群控制子站，集群控制子站对接收到的数据提取集群的实时状态，发送给集中控制器；
电力系统仿真器上位机工作过程具体包括以下步骤：
21)搭建通信网络，配置路由器和通信线路参数，分配各个集群控制子站的IP；
22)控制通信接口接收到来自电力系统仿真器的集群实时状态信息，根据IP将各个集群的实时状态信息分发到对应的集群控制子站中；
23)对集群控制子站对收到的数据包进行解析，检测是否是正确的集群实时状态信息的数据包，并判断集群内母线电压是否在正常允许范围内，并将故障信息和集群实时状态信息打包；
24)判断各个集群内是否发生故障，若没有发生故障，将预设的电源出力指令发送到通信系统仿真装置；若单个集群中发生故障，调整本地集群中的电源出力情况，并设置等待响应时间，若在等待响应时间内集群内母线电压恢复正常值，则不改变邻近集群的电源出力水平，若超出等待响应时间故障仍未消失，则发送指令调整邻近集群内电源出力，直到故障消失。
4.根据权利要求1所述的微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统，其特征在于，
所述集中控制器包括数据采集单元、状态监控单元和集群调控算法单元，数据采集单元采集通信系统仿真器获取的仿真模型的集群实时状态信息，将集群实时状态信息发送给状态监控单元，状态监控单元分析集群实时状态信息的变化，集群调控算法单元运行集群调控策略，采用基于集中式框架的电压偏差控制方法，当检测到部分节点电压偏离正常值时，调整本地或邻近集群的电源出力使得电压回到正常值，根据出力与电压的关系产生集群控制指令，监测下达集群控制指令后电力系统集群状态信息的变化。
5.一种微网群/虚拟电源群的电力信息物理系统仿真方法，其特征在于，基于权利要求2或者3任一项所述的微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统进行仿真，
具体包括以下步骤：
步骤A，对电力系统模型进行实时仿真，划分分布式电源模型进行集群，形成微网群或者虚拟电源群，模拟微网群或者虚拟电源群的动态实时特性，设置不同的电力系统运行工况，所述电力系统仿真器基于多核并行技术将模型编译为代码实时运行，实时采集各微网群/虚拟电源群的集群实时状态信息；
步骤B，将集群实时状态信息拆分发给对应的集群控制子站，集群控制子站对接收到的数据提取集群的实时状态，发送给集中控制器；
步骤C，将集群实时状态信息运行集群调控策略，采用基于集中式框架的电压偏差控制方法，当检测到部分节点电压偏离正常值时，调整本地或邻近集群的电源出力使得电压回到正常值，根据出力与电压的关系产生集群控制指令，
步骤D，将集群控制指令分发到集群控制子站；
步骤E，将集群控制指令下发到相应的微网群或者虚拟电源，调整群内电源出力特性监测下达指令后电力系统状态信息的变化，并判断仿真是否结束，若尚未结束则返回步骤A，若结束，则仿真停止。
6.根据权利要求5所述的微网群/虚拟电源群的电力信息物理系统仿真方法，其特征在于，
所述步骤A具体包括以下步骤：
11)建立分布式电源的模型，分布式电源的模型包括光伏、储能、燃气轮机和风机；
12)对配电网内的分布式电源进行集群划分：根据电压等级和电气距离对电网进行初步划分，将电压等级相同、电气距离在距离阈值范围内的多个分布式电源划分为同一个集群；对初步划分的各集群进行组合，若电气距离在阈值范围内的集群整体负荷特性一致，无时空互补关系，则组合为一个组合集群；若电气距离在阈值范围内的集群其整体负荷特性不一致，具有时空互补关系，则不进行集群组合，得到微网群或者虚拟电源群划分结果；
13)对各个集群内的电源进行聚类等值:确定各个集群内的同类分布式的电源的输入参数后，将输出特性一致的电源等效合并为一个组合电源，并对聚类后的集群进行等值计算，得到模型参数；
14)设置通信场景参数，将各集群内的电源出力信息和关键母线电压信息打包成标准UDP数据包；
15)对聚类等值计算后的配电网进行实时仿真，得到集群实时状态信息，并通过以太网发送到通信系统仿真器。
7.根据权利要求5所述的微网群/虚拟电源群的电力信息物理系统仿真方法，其特征在于，
所述步骤B具体包括以下步骤：
21)搭建通信网络，配置路由器和通信线路参数，分配各个集群控制子站的IP；
22)控制通信接口接收到来自电力系统仿真器的集群实时状态信息，根据IP将各个集群的实时状态信息分发到对应的集群控制子站中；
23)对集群控制子站对收到的数据包进行解析，检测是否是正确的集群实时状态信息的数据包，并判断集群内母线电压是否在正常允许范围内，并将故障信息和集群实时状态信息打包。
8.根据权利要求5所述的微网群/虚拟电源群的电力信息物理系统仿真方法，其特征在于，
所述步骤C包括以下步骤：判断各个集群内是否发生故障，若没有发生故障，将预设的电源出力指令发送到通信系统仿真装置；若单个集群中发生故障，调整本地集群中的电源出力情况，并设置等待响应时间，若在等待响应时间内集群内母线电压恢复正常值，则不改变邻近集群的电源出力水平，若超出等待响应时间故障仍未消失，则发送指令调整邻近集群内电源出力，直到故障消失。
CN201910541071.5A 2019-06-21 2019-06-21 微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统及方法 Active CN110377958B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910541071.5A CN110377958B (zh) 2019-06-21 2019-06-21 微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910541071.5A CN110377958B (zh) 2019-06-21 2019-06-21 微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110377958A CN110377958A (zh) 2019-10-25
CN110377958B true CN110377958B (zh) 2022-09-06

Family

ID=68250516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910541071.5A Active CN110377958B (zh) 2019-06-21 2019-06-21 微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110377958B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111736573B (zh) * 2020-06-24 2022-03-29 清科优能(深圳)技术有限公司 一种适用于微电网中央控制器闭环测试的模拟系统
CN116702523B (zh) * 2023-08-08 2023-10-27 北京中电普华信息技术有限公司 用于电力资源调控的仿真方法、电子设备和计算机介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107359617A (zh) * 2017-08-08 2017-11-17 国网江苏省电力公司盐城供电公司 一种包含微网群的主动配电网源‑网‑荷协调控制系统
CN107390547A (zh) * 2017-08-08 2017-11-24 国网江苏省电力公司盐城供电公司 一种包含微网群的主动配电网性能测试方法
CN109768572A (zh) * 2019-02-01 2019-05-17 东南大学 面向光伏直流升压汇集系统的电力信息数模混合仿真平台

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107359617A (zh) * 2017-08-08 2017-11-17 国网江苏省电力公司盐城供电公司 一种包含微网群的主动配电网源‑网‑荷协调控制系统
CN107390547A (zh) * 2017-08-08 2017-11-24 国网江苏省电力公司盐城供电公司 一种包含微网群的主动配电网性能测试方法
CN109768572A (zh) * 2019-02-01 2019-05-17 东南大学 面向光伏直流升压汇集系统的电力信息数模混合仿真平台

Also Published As

Publication number Publication date
CN110377958A (zh) 2019-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106650072B (zh) 一种基于半实物仿真的虚拟同发电机并网检测系统及方法
CN107330056B (zh) 基于大数据云计算平台的风电场scada系统及其运行方法
CN102436534B (zh) 一种电力系统仿真方法
CN112260331B (zh) 特高压交直流电网仿真平台及构建方法
CN104570768A (zh) 基于Rt-Lab和OPNET的信息物理半实物仿真系统
CN111459136A (zh) 一种柔性直流阀基控制设备的闭环测试装置及测试方法
Duerr et al. Load balancing with energy storage systems based on co-simulation of multiple smart buildings and distribution networks
CN110377958B (zh) 微网群/虚拟电源群的电力信息物理仿真系统及方法
CN107678356A (zh) 基于fpga芯片平台的柔性直流输电系统仿真实验装置及方法
CN107991902B (zh) 一种航天器的供电系统的建模及仿真方法
CN102664399A (zh) Rtds-ems系统级闭环控制实验仿真平台搭建方法
CN102983594A (zh) 电网合环操作冲击电流的控制方法
CN105718686A (zh) 一种基于事件驱动的配电网仿真系统及其仿真方法
CN108873734A (zh) 一种配电网信息物理联合仿真平台及方法
CN104463465A (zh) 一种基于分布式模型的实时监控集群处理方法
CN203117778U (zh) 一种电力系统无功补偿控制算法实现与验证的平台
CN108764645A (zh) 一种光伏发电站低电压穿越性能评估方法及系统
Wang et al. Real-time controller hardware-in-the-loop co-simulation testbed for cooperative control strategy for cyber-physical power system
CN101404040B (zh) 基于子图同构的对电力系统实时仿真的计算资源划分方法
Xie et al. An asynchronous real-time co-simulation platform for modeling interaction between microgrids and power distribution systems
Nutaro et al. Integrated modeling of the electric grid, communications, and control
CN103605560A (zh) 一种继电保护与安全自动装置的连锁故障并行仿真方法
CN106651113A (zh) 一种基于超前n‑1分析的调度员操作风险评估方法
CN111176135A (zh) 一种含电源全动力过程的实时仿真模型构建方法
CN106254438B (zh) 一种基于开放式通信的配电网cps主站

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant