CN112260331A - 特高压交直流电网仿真平台及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了特高压交直流电网仿真平台及构建方法。该平台包括：数模仿真系统、数字仿真系统、仿真数据中心及仿真模型库；所述数模仿真系统采用与现场完全一致的控制保护装置和大电网电磁暂态数字仿真装置，生成高精度数模仿真结果；所述数字仿真系统根据从数模仿真系统获取的高精度数模仿真结果，对数字仿真模型进行校正；所述数字仿真系统还利用超算技术实现大规模交、直流电网的高性能数字仿真，并面向各级电网提供远程云服务；所述仿真数据中心与所述仿真模型库为所述数模仿真系统和数字仿真系统提供数据支撑与核心软件研发支撑。该平台提高了建模、实验和电网方式计算的效率；从系统集成和应用角度，实现了软件与硬件同时升级。

Description

特高压交直流电网仿真平台及构建方法

技术领域

本发明属于电力系统仿真技术领域，尤其涉及特高压交直流电网仿真平台及构建方法。

背景技术

为实现能源资源在全国范围内的优化配置，特高压交、直流输电技术近年来广泛应用。目前，大规模直流跨区输电，全网一体化交、直流混联已成为我国输电网的典型特征，且随着电力系统的不断发展，未来我国特高压交、直流电网(ultra-high voltage AC andDC power grid, 简称UHVAC/DC)规模仍将不断扩大。

大规模UHVAC/ DC使电力系统的运行面临着新的挑战：送、受端电网耦合日趋紧密，故障连锁反应范围增大；多馈入直流动态交互特性更加复杂；大规模新能源并网、电网稳定形态更加多样、宽频带振荡问题愈发突出等。若不能及时采取正确的处理措施，就会导致局部或大面积的停电事故，造成巨大的经济损失和社会影响。仿真分析是掌握电网特性的有效手段，只有通过仿真，才能验证理论分析和安全防御策略的准确性，为电网提供定量决策支持。

但是，目前已有的仿真技术在多个方面均存在不足，如功能协同能力不足、数模混合仿真能力不足、数字混合仿真能力不足、软件、数据和模型维护和发布不规范等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供特高压交直流电网仿真平台及构建方法，以克服现有的仿真技术存在的功能协同能力不足、数模混合仿真能力不足、数字混合仿真能力不足、软件、数据和模型维护和发布不规范等问题中的一个或多个。

第一方面，本发明提供一种特高压交直流仿真平台，包括：

数模仿真系统、数字仿真系统、仿真数据中心及仿真模型库；

所述数模仿真系统采用与现场完全一致的控制保护装置和大电网电磁暂态数字仿真装置，通过与电网调试、现场故障数据进行对比，生成高精度数模仿真结果；

所述数字仿真系统根据从数模仿真系统获取的高精度数模仿真结果，对数字仿真模型进行校正，以实现数模仿真系统与数字仿真系统之间的精度传导；

所述数字仿真系统还利用超算技术实现大规模交、直流电网的高性能数字仿真，并面向各级电网提供远程云服务，以支持电网规划运行的安全稳定分析计算；

所述仿真数据中心与所述仿真模型库为所述数模仿真系统和数字仿真系统提供数据支撑与核心软件研发支撑。

第二方面，本发明提供一种特高压交直流仿真平台搭建方法，包括：

构建仿真模型库，所述仿真模型库为数模仿真系统及数字仿真系统提供模型和核心软件支撑，其中，发布的模型是通过与实际参数对比验证了精确性的，仿真模型库使用的数据是由仿真数据中心统一提供的；

构建仿真数据中心，所述仿真数据中心提供面向物理属性的设备拓扑及参数维护、实现对各类电源及控制系统的全面建模、实现对运行方式与电网设备的分开管理、自动生成机电暂态和电磁暂态仿真软件所需模型参数及实现大电网智能化电磁暂态建模；其中，仿真数据中心向数字仿真系统和数模仿真系统提供统一的数据；

构建数模仿真系统，所述数模仿真系统包括海量交互数据的高速串行协议通信数模混合仿真接口，所述数模仿真系统外接各种实际控制保护装置，实现数字仿真与硬件设备的实时闭环仿真；所述数模仿真系统具备大电网电磁暂态模型稳态快速建立与实时仿真能力及分散式硬件接口软同步方法；

构建数字仿真系统，所述数字仿真系统包括基于超算的电力仿真专用系统和电力系统仿真云平台；所述数字仿真系统采用超算资源分级统一调度算法突破单网段IP数量限制、提供电力系统仿真程序函数级和微架构级性能监视分析并实现对大电网仿真计算程序的性能瓶颈分析和仿真效率优化；

相应地，应用所述数模仿真系统生成的仿真结果，对所述数字仿真系统中的控制保护装置的数字仿真模型进行校正，实现数模仿真系统与数字仿真系统之间的精度传导；

相应地，在所述数字仿真系统中利用超算技术实现大规模交、直流电网的高性能数字仿真，并面向各级电网提供远程云服务及支持电网规划和运行的安全稳定分析计算。

本发明提供的特高压交直流电网仿真平台及构建方法，针对电力系统数模仿真系统、数字仿真系统和电力系统模型以及数据的应用方式和工作模式进行改进，一方面从接口技术方面提高现有数模仿真系统的实验能力，从并行算法方面提升现大电网电磁暂态实时仿真能力；另一方面，从工作流程和工作模式方面，提高了建模、实验和电网方式计算的效率。从系统集成和应用角度，实现了软件与硬件同时升级；提高了我国大电网的仿真水平，对于指导电网规划运行具有重要的工程意义。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明优选实施方式的特高压交直流电网仿真平台的组成示意图；

图2是本发明优选实施方式的数模仿真系统的组成及业务图；

图3(a) 为本发明优选实施方式的数字仿真系统的基于超算的电力仿真专用系统技术架构示意图；

图3(b)为本发明优选实施方式的数字仿真系统的电力系统仿真云平台技术架构示意图；

图4 为本发明优选实施方式的电力系统仿真云平台的网络架构图；

图5为本发明优选实施方式的仿真数据中心的组成图；

图6为本发明优选实施方式的仿真数据中心的业务图；

图7(a)为本发明优选实施方式的数模仿真系统生成的宾金交流电压、直流电压、电流、功率的实验曲线；

图7(b)为本发明优选实施方式的数模仿真系统生成的复奉交流电压、直流电压、电流、功率的实验曲线；

图8(a)为本发明优选实施方式的数字仿真系统的验证实验生成的整流侧直流电压对比曲线；

图8(b)为本发明优选实施方式的数字仿真系统的验证实验生成的整流侧直流电流对比曲线；

图8(c)为本发明优选实施方式的数字仿真系统的验证实验生成的整流侧触发角命令值对比曲线。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

以下为部分术语定义：

电力系统分析程序， Power System Analysis Synthesis Program，简称PSASP，是一套历史长久、功能强大、使用方便的电力系统分析程序，资源共享、使用方便、高度集成和开放的大型软件包。该软件在电力行业广泛应用。

电力系统分析软件工具包， Power System Department Power Tools，简称PSD。该软件在电力行业广泛应用。

电力系统全数字仿真装置， Advanced Digital Power System Simulator，简称ADPSS，是基于高性能PC机群的全数字仿真系统。

新一代特高压交直流电网仿真平台，new generation UHVAC/DC power gridsimulation platform, 简称NGSP。

近年来，国际上关于电力系统仿真技术的研究多侧重于特殊元件建模与仿真算法，如风电站、光伏电站、柔性直流输电系统等，对大电网仿真技术的系统性集成与应用研究极少。为保证大规模UHVAC/ DC的安全稳定运行，必须采用高精度高效率的仿真技术分析其特性，特别是采用大规模电网电磁暂态仿真技术。

目前，已有仿真技术存在如下不足：

(1)功能协同能力不足。数模仿真、数字仿真、数据和模型管理各自为政，彼此之间缺乏协同，导致数模仿真的结果无法达到通过修正数字模型或参数来提高仿真精度的目的；数字仿真计算功能缺乏有效的对外发布手段，不适应电网方式计算需求，也不能有效对接数据和模型；而模型和数据依赖工作人员人工维护且多方管理，一致性和准确性差，对其他系统支撑不足。

(2) 数模混合仿真能力不足。大量电力电子设备应用要求在仿真过程中同时对大量装置控制系统进行精确模拟。近年来，特高压直流、柔性直流、STATCOM、SVC、UPFC等电力电子类先进输电技术被广泛应用，其控制系统复杂，原有数模混合仿真工具已无法满足现有电网仿真在电磁暂态仿真规模和控制装置接入方面的需求。

(3) 数字混合仿真能力不足。大电网运行工况复杂多变，且仿真规模已从单个区域向跨区域互联电网进行转变，需开展海量离线仿真计算。从硬件方面看，传统单机模式计算能力已不适应离线计算需要；从软件方面看，除了提升大规模电网机电-电磁混合仿真和电磁暂态仿真能力外，还需要研发具备快速、并行作业处理能力的仿真技术。

(4) 软件、数据和模型多方管理，维护和发布不规范，安全隐患多。为分析结论可靠，长期以来我国电力系统方式计算采取(Power System Analysis Synthesis Program,PSASP)和(Power System Department power tools,PSD)这两套软件独立计算并相互校核的模式。历史经验表明，这种模式行之有效。但随着电网规模扩大，由此带来的软件、数据和模型维护工作越来越复杂，数据安全性低，极易出错。需要建立统一的数据中心和模型库，支撑不同系统和软件之间数据和模型互导，建立软件版本发布机制。

国内外现有仿真技术主要包括机电暂态、电磁暂态、机电-电磁暂态混合、数模混合仿真等几类仿真工具。机电暂态仿真方面由于采用基于相量的准稳态模型，无法准确描述大功率电力电子与交流电网间的交互影响，对解决交直流电网准确分析问题有局限性。电磁暂态离线仿真方面，适用工程分析和小规模电网研究，计算效率较低，不适合大电网计算，且对电力电子复杂控制保护系统的精确模拟困难，影响电网仿真结果准确性。机电-电磁暂态混合仿真方面随接口数量增加，计算量呈几何级数增长，大规模混合仿真计算效率低，且电磁暂态建模和工况调整工作困难，不能快速构建运行工况开展计算，工程实用化程度低。

具体来讲，在特高压交直流大电网的精准高效方面还存在众多困难：①电磁暂态仿真模型复杂且仿真步长极小，消耗大量计算资源，难以用于交直流大电网研究；②电力电子设备复杂控保特性直接影响交直流连锁故障特性，对高比例电力电子设备控保特性的精准仿真非常困难；③对于交直流混联电网，越来越多的工况和故障组合需要运用电磁暂态仿真，计及海量电网工况和故障形态，导致计算量激增，传统的基于单机的仿真技术已经无法满足对计算能力的要求；④基于计算文件管理设备模型参数难以保证数据的准确性，串行准备计算数据效率低下，难以满足大电网仿真数据需求。

针对上述存在的问题，需要解决以下几个关键技术，并在此基础上构建特高压交直流电网仿真平台。

（1）高精度大电网数字实时仿真。电磁暂态仿真要求建模精准度高，参数量大、精细复杂，另外，电磁暂态仿真步长通常在50us左右，随着仿真规模的增大，计算量呈指数上涨，必须解决人工智能建模及高效并行仿真，才能实现大规模电网电磁暂态仿真。

（2）电力电子设备控制系统物理模拟。解决数字实时仿真系统与电力电子设备控制系统的大容量接口信号传输延时大，信号快速交互不顺畅，难以联合仿真的问题；解决分散在不同实验室装置的大量不同种类的交互信号的同步性问题。

（3）高性能并行数字仿真。解决现有电网在运行分析中需要考虑大量电网工况和预想故障的组合，仿真作业数目巨大而导致的计算量大幅增加，计算效率低下的问题。

（4）电力系统云服务平台。用来解决跨区联网的系统分析工作，实现电网方式计算和故障分析由以往的单地区单人工作的独立模式向多人联合协同的模式转变，提高方式计算和故障分析的工作效率。

（5）完整准确的数据和模型支持。基于“国-网-省-地-县”五级电网组织结构的仿真数据管理，实现多级部门对电网设备及其模型参数的异地协同维护和共享，提供准确统一的基础数据；实现高精度丰富的电力系统仿真模型，为数模仿真系统及数字仿真系统提供模型和核心软件支撑。

（6）系统集成技术。数模仿真系统采用与现场完全一致的控制保护装置和大电网电磁暂态数字仿真装置，并与电网调试、现场故障等数据进行对比，保证其仿真结果的高精度；数字仿真系统应用数模仿真系统的仿真结果，对数字仿真模型进行校正，实现数模与数字仿真系统之间的精度传导，保证数字系统的仿真精度；数字仿真系统中利用超算技术实现大规模交、直流电网的高性能数字仿真，并面向各级电网提供远程云服务，支持电网规划运行的安全稳定分析计算；仿真数据中心和仿真模型库为数模、数字仿真系统提供统一的数据、模型和软件支持。

本发明实施例的特高压交直流电网仿真平台，从系统集成和应用角度，实现了软件与硬件同时升级；该特高压交直流电网仿真平台提高了我国大电网的仿真水平，对于指导电网规划运行具有重要的工程意义。

本发明实施例的特高压交直流电网仿真平台，针对电力系统数模仿真系统、数字仿真系统和电力系统模型以及数据的应用方式和工作模式进行改进，一方面从接口技术方面提高现有数模仿真系统的实验能力，从并行算法方面提升现大电网电磁暂态实时仿真能力；另一方面，从工作流程和工作模式方面提高建模、实验和电网方式计算的效率。

本发明实施例的特高压交直流电网仿真平台，具有以下特点：

1）采用多手段协同的特高压交直流电网仿真技术，在仿真数据中心和仿真模型库数据和模型支撑下，实现数模仿真与数字仿真的交互协调、精度传导和效率提升，解决了制约大电网仿真精度和计算效率的矛盾问题；

2）采用基于分解协调理论的大电网电磁暂态建模及实时镜像仿真方法，提高电磁暂态仿真能力，解决了大电网电磁暂态仿真电网的模型快速构建、微扰瞬时启动以及多核任务不均衡和通信延时影响实时性的问题，实现了万节点级交直流互联大电网电磁暂态实时镜像仿真及工程化应用；

3）基于高速串行协议通信的分散式大规模数模混合仿真接口方法，实现了数字信号触发软同步技术，解决了同时接入多回直流控保装置大量信号在50us内完成数模交互难题，实现了区域电网全部在运直流工程控保装置同时接入仿真电网的数模混合精准仿真；

4）采用面向电网计算特征的异构全线速互联超算架构和多级协调优化调度技术，实现基于超算电力仿真专用系统，实现电力系统仿真云平台，解决运行方式组合爆炸和故障集急剧增大带来的计算量剧增和计算功能资源共享问题，实现基于超算的国家电网全网模型万进程级并行仿真；

5）采用基于GIS的图模一体化数据管理和应用技术，以及数据质量综合评估技术，解决方式计算和仿真平台面临的数据和模型多头管理，缺乏统一性维护，缺乏正确性验证和审核机制，缺乏数据发布机制，数据和模型面临参数不准确、时间戳不一致等风险，实现系统性的数据和模型维护和发布功能，为数模仿真系统和数字仿真系统提供数据支撑。

如图1所示，本发明实施例的特高压交直流电网仿真平台，包括：数模仿真系统、数字仿真系统、仿真数据中心以及仿真模型库。

具体地，数模仿真系统主要解决特高压交、直流混联大电网“仿不准”的问题，并对数字仿真系统进行校准，实现NGSP中仿真精度的传导；数字仿真系统则用来形成大规模电网仿真专用的并行计算系统，解决特高压交、直流混联大电网“仿不快”的问题；仿真数据中心与仿真模型库则主要为数模仿真系统和数字仿真系统提供必不可少的数据支撑与核心软件研发支撑。

具体地，在数模仿真系统，得到高精度的数模仿真结果。数模仿真系统采用与现场完全一致的控制保护装置和大电网电磁暂态数字仿真装置，并通过与电网调试、现场故障等数据进行对比，保证数模仿真结果的高精度；具体地，在数字仿真系统，应用数模仿真结果，对数字仿真系统中的数字仿真模型进行校正，实现数模仿真系统与数字仿真系统之间的精度传导，保证数字仿真系统的仿真精度。

具体地，在数字仿真系统中，采用校正及精度提升后、共享在仿真数据中心和模型库的数字仿真模型，利用超算技术实现大规模交、直流电网的高性能数字仿真，并面向各级电网提供远程云服务，支持电网规划运行的安全稳定分析计算。

整体上，NGSP在保证超大规模交、直流电网精细化仿真精度的同时实现仿真效率的大幅度提升，从而满足电网规划运行的发展需求。

如图2所示，数模仿真系统以通用架构的高性能并行计算机为数字实时仿真核心、同时外接各种实际控制保护装置（也即硬件设备），实现数字实时仿真与硬件设备的实时闭环仿真（也即硬件在环仿真）。

如图2所示，数模仿真系统由电磁暂态数字仿真平台、实际控制保护装置、集中监控系统以及高性能数据库四部分组成。电磁暂态数字仿真平台实现自动分网，自动计算所需CPU核数目和仿真的最小步长。电磁暂态数字仿真平台的软件基于国际通用的电磁暂态分析程序（Electro-Magnetic Transient Program，简称EMTP），通过代码生成器分析网络拓扑，分解线路、母线、控制元件及其子系统为不同的计算任务，并自动将任务合理分配给各并行处理器，使各任务之间通信负载最小。

为保证数模仿真的高精度，数模仿真系统的实际控制保护装置配置与实际系统完全相同的硬件设备，并通过管理措施保证当现场控制保护装置发生软件升级或定值修改等改变之前，在实验室同步改变控制保护装置并验证。

具体地，各控制保护装置与电磁暂态数字仿真平台之间采用光纤通讯，并通过I/O接口进行数据的转换与传输。具体地，集中监控系统实时监控整个数模仿真系统的运行状态以保证数模仿真系统运行良好。具体地，高性能数据库为数模仿真系统提供了高效的数据存储与计算支持。

整体上，数模仿真系统可以实现6000个三相节点以上的超大规模电网电磁暂态实时仿真，并具备同时接入36条直流系统控制保护装置与电磁暂态数字仿真平台开展闭环仿真的能力。

具体地，数模仿真系统实现了大电网镜像仿真，为数字仿真系统提供仿真精度校准传递，成为仿真用“校准钟”。

具体实施时，该数模仿真平台为目前世界上仿真规模最大的全电磁暂态实时仿真系统，实现了特高压交直流电网运行特性的准确模拟，为数字仿真提供了“校准钟”功能。

具体地，数模仿真系统提供并实现了基于人工智能的大电网电磁暂态建模。通过参数自动转换、智能化网络拓扑及可复用解耦技术，实现了电磁暂态模型的智能容错、批量调整、自动校核，大幅度提高了建模效率及建模精度。

具体地，数模仿真系统提供并实现了多任务多维度高效并行实时仿真技术。通过网络拓扑分析自动生成任务块，并评估各任务块中电网元件的计算占用资源，自动合理分配各任务块并行计算核，达到最小化任务间的通信负载的目标；能够灵活锁定与硬件相关联的接口任务计算承载核，实现高达270个计算核同步以50us计算步长进行大规模电网电磁暂态实时仿真。

具体地，承载核就是指的是承担与硬件相关联的接口任务计算的CPU核。

具体地，数模仿真系统还提供大电网电磁暂态模型稳态快速建立方法；提供发电机参数及调速和励磁系统控制器参数的多维度初始化计算方法及多回直流稳态启动策略，提高了模型稳态启动效率和可靠性。

具体地，数模仿真系统还提供适用于海量交互数据的高速串行协议通信数模混合仿真接口。具体地，多回直流控制保护装置接入仿真电网的接口信号量通过光纤连接到分布式PCIE接口，采用串行高速通信Aurora协议与电磁暂态数字仿真平台进行信号交互。与传统电缆并行传输相比，单根光纤传输信号数量增加200倍。

进一步地，利用超级计算机多核并行架构，实现海量信号的汇集，有效解决了接口信号量大造成的交互阻塞及延时大的问题。

具体地，数模仿真系统还提供分散式硬件接口软同步方法。利用多核并行计算机内部时钟对时的软同步方式，实现了多个分散位置硬件接口的同步数据交互，满足了数模混合仿真的准确性和可靠性要求，实现了10回直流控制保护装置同时接入超大规模电网的数模混合仿真。与传统硬接线同步相比，控制保护装置与仿真器之间的物理距离可增加100倍。

数字仿真系统包括基于超算的电力仿真专用系统和电力系统仿真云平台。

数字仿真系统针对电力系统仿真浮点计算多、核间通信密集和存储依赖低等特点，提供超算集群架构，所有计算节点间采用超高速全互联网络，并构建包含资源层、平台层、应用层的超级计算机软件体系，实现核心仿真计算程序的并行化重构，具备万进程级的并行仿真计算加速能力。具体地，数字仿真系统针对大电网仿真中任务并行和子网并行混合共存的特点，提供了超算资源分级统一调度算法，解决了单网段IP数量限制导致的调度范围受限问题。具体地，数字仿真系统设计基于计算负载指标的硬件动态节能策略，实现数万进程级电力系统仿真作业的优化调度。具体地，数字仿真系统提供电力系统仿真程序函数级和微架构级性能监视分析技术，实现对大电网仿真计算程序指令向量化水平、浮点计算效率、内存读写延迟等多维度指标的综合分析，支撑性能瓶颈分析和仿真效率优化。

图3(a)示出了基于超算的电力仿真专用系统的技术架构。该电力仿真专用系统包括：超算硬件及定制化操作系统、并行计算平台、监控平台以及应用功能模块。

超算硬件包括集群服务器、存储系统、集群网络系统、供电系统及UPS、空调水冷系统和监控安防系统。其中，集群服务器提供计算资源和功能节点；存储系统提供高速稳定可靠的存储单元；集群网络系统将集群服务器和存储系统互联，组成高速可用的超级计算系统。供电系统及UPS为超级计算系统提供市电电力供应以及故障状态临时备用电源；空调水冷系统保证室内空间保持适当的环境温度，保证超级计算系统满负载下仍能安全稳定可用；监控安防系统为超级计算系统提供可靠的日常安全维护。

并行计算平台作为基本功能组件，在电力仿真专用系统起着关键、基本的平台支撑作用；通过优化计算资源，降低超级计算系统的运行成本。

监控平台对整个超级计算系统的所有设备进行管理和监控，其包括运行监控子系统、设备监控管理子系统和统一信息展示子系统。监控平台实现对超级计算系统的应用程序监视、超算资源体检和预警、运行数据统计等基本功能，并在统一界面上综合显示超级计算系统的软硬件告警信息、仿真计算作业信息等。

应用功能模块针对电网仿真计算提供全面技术支撑，包括：协同机电暂态计算、协同批处理、机电/电磁暂态混合仿真批处理、潮流计算、混合计算扫描、运维管理等。应用功能模块使得电力仿真专用系统提供的仿真计算涵盖面更广、内容更丰富、结果信息更为细致、及计算过程更为高效。

随着特高压电网和跨区互联电网的建设，电网规模不断增大，电网复杂度剧增，要求电网方式计算和故障分析由以往的单地区单人工作的独立模式向多人联合协同的模式转变。电力系统仿真云平台是适合多人异地联合计算的协同计算平台，全面提高了电网方式计算和故障分析的工作效率，解决了传统的集中办公式联合计算方法效率低、成本高的问题。

具体地，电力系统仿真云平台用来完成跨区联网的电网方式计算与系统分析工作。3(b)示出了NGSP中电力系统仿真云平台的技术架构。

电力系统仿真云平台包括前端交互层、业务应用层及数据存储层。前端交互层采用动态网页、静态网页和富网络应用（Rich Internet Application ，简称RIA）技术，通过表格、表单、图表等组件为系统提供人机交互支持；业务应用层采用控制反转技术（Inversion of Control，简称为IOC）管理Web、业务、数据访问等组件，提供基础数据、作业数据等数据管理类业务应用接口，并通过消息中间件、Webservice等远程通信技术为潮流计算、暂稳/暂态稳定性分析以及混合仿真计算等业务提供支持；数据存储层采用关系数据库、内存数据库、分布式文件系统技术存储基础数据、作业数据和计算数据等。

具体地，内存数据库中的数据储存在内存中，因此针对数据库数据的存取检索效率极快。

图4示出了电力系统仿真云平台的整体网络架构。依托超级计算系统强大的计算能力，仿真云平台实现了国调中心、6个分中心、27个省调与中国电科院的仿真计算业务互联互通，可以满足各级调度人员异地联合开展日常电网规划、电网运行的安全稳定分析工作。

综上，数字仿真系统解决了机电-电磁混合仿真计算速度慢、海量计算任务并行处理难，以及无法进行大规模电磁仿真的问题，实现了大规模电网电磁仿真从科研工具到生产工具、电网预警工具以及系统规划工具等的转变。

进一步地，数字仿真平台作为基于超算技术的电力仿真专用系统，实现了大电网海量仿真快速计算分析和远程云计算服务，解决了大规模电网仿真中电磁暂态计算的工程实用化问题和大电网仿真计算效率问题。

仿真数据中心提供了基于“国-网-省-地-县”五级电网组织结构的仿真数据管理方法，实现了多级部门对电网设备及其模型参数的异地协同维护和共享。为数模仿真系统及数字仿真系统提供数据支撑，同时也为各类规划、运行计算及分析工作提供准确统一的基础数据。

图5示出了仿真数据中心的功能架构图。其数据管理系统的软件包括：基础数据管理模块、运行方式管理模块、基于地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）的图模一体化数据管理与应用模块、典型模型参数管理模块、文档资料管理模块、数据质量综合评估模块以及数据库。仿真数据中心可以实现面向物理属性的设备拓扑及参数维护、对各类电源及控制系统的全面建模、运行方式与电网设备分开管理、自动生成机电暂态和电磁暂态仿真软件所需模型参数以及基于GIS的图模一体化数据维护等功能，从而支持以可视化的方式搭建电网，实现图模一体化的电网数据维护，大大提高了电网构建的工作效率和仿真计算数据编制的质量。

图6示出了仿真数据中心的硬件架构示例。其数据管理系统的硬件包括8台服务器，每台服务器具有不同的功能分配，其中，包括2台数据库服务器组建集群、2台web生产集群服务器、1台历史数据web服务器、1台PSDB-GIS服务器、1台计算服务器、1台系统验证服务器。

为了改善数据库系统及资料读写速度，有效提升系统响应速度，使用运行数据盘阵、备份数据盘阵这两台固态数据盘阵，其中，运行数据盘阵用于web生产集群服务器使用，备份数据盘阵则用于备份数据文件及其它文档资料。仿真数据中心的数据管理系统整体采用千兆交换机与外部系统(如数字仿真系统、数模仿真系统)相连，且通过访问授权系统对其进行安全保证。

仿真模型库为NGSP的数模仿真系统及数字仿真系统提供模型和核心软件支撑。仿真模型库包括：直流电网潮流计算模型、两电平VSC模型、模块化多电平换流器(ModularMultilevel Converter, 简称MMC)模型、风机模型、光伏模型等新型的关键设备模型，且均通过与实际参数对比验证了其精确性。同时，仿真模型库允许用户自定义建模，形成自己的模型库。通过以上模块化、结构化建模方式，仿真模型库可以实现电磁暂态仿真模型的快速智能构建和初始不平衡量的快速收敛，提高NGSP的实用性。仿真数据中心和仿真模型库解决了仿真数据支持、新模型及核心软件研发问题。

以下利用新一代特高压交直流电网仿真平台进行实验，验证提供的NGSP设计方案的合理性、科学性及先进性。具体地，综合利用NGSP多组件协调仿真，生成的仿真结果与实际工程录波数据进行了对比分析，实验结果如下。

1）数模仿真系统仿真精度验证

2017年9月22日，华东电网练塘站1000kV T022开关B相接地故障，1.3秒后，重合成功，故障共造成2回特高压直流及3回常规直流发生换相失败。按照故障前电网运行方式，利用新一代特高压交直流电网仿真平台的数模仿真系统建立了数模混合仿真模型，模拟了整个故障过程。2回特高压直流中的宾金直流系统和复奉直流系统的故障仿真结果与故障现场录波的对比分别如图7(a) 和图7(b)所示。图7(a)中，自上而下，4张子图的图例分别为：UAC_L2 0: 宾金直流系统换流站交流母线电压实际录波；BinJin.ACF_I.Vb: 宾金直流系统换流站交流母线电压仿真录波；C11Ud 0: 宾金直流系统直流母线电压实际录；BinJin.Vdc_r_p1.V: 宾金直流系统直流母线电压仿真录波；C11DDC_IDNC 0: 宾金直流系统直流线电流实际录波；BinJin.IDL_R1.y[HYP1]: 宾金直流系统直流线电流仿真录波；BJ:Pxc: 宾金直流系统直流线功率实际录波；BinJin.P: 宾金直流系统直流线功率仿真录波。图7(b)中，自上而下，4张子图的图例分别为：UAC_L2: 复奉直流系统换流站交流母线电压实际录波；XS.ACF_I.Vb: 复奉直流系统换流站交流母线电压仿真录波；UDL2: 复奉直流系统直流母线电压实际录波；XS.UDLinv.V: 复奉直流系统直流母线电压仿真录波；IDL2:复奉直流系统直流线电流实际录波；XS.Br_DL_I1.I[HYP1]: 复奉直流系统直流线电流仿真录波；Pwr: 复奉直流系统直流线功率实际录波；XS.P: 复奉直流系统直流线功率仿真录波。从图中可知，无论是故障相电压曲线、电流曲线，还是故障后造成的连续直流换相失败，NGSP的数模仿真系统均能准确模拟该过程，具有良好的仿真精度，说明了该数模仿真系统的正确性与有效性。

2）数字仿真系统仿真精度验证

以天中特高压直流输电工程系统调试期间稳态运行方式为例，控制方式采用双极功率控制方式，功率定值为8000MW，功率方向为天山送中州，试验故障为天中直流极1直流线路瞬时接地。为验证直流输电工程数字模型的准确性，根据录取的故障现场录波数据，按照试验时运行方式在实验室搭建接入天中特高压直流的实际物理控制保护装置的数模混合仿真模型和全数字电磁暂态仿真模型，开展故障仿真试验。整流侧直流电压、直流电流和触发角命令值各自的实际录波、数字仿真波形和数模仿真波形依次如图8(a)、8(b)和图8(c)所示。

由图中可知，实际录波、数字仿真波形和数模仿真波形在稳态期间趋势高度吻合，故障暂态期间趋势基本一致。以实际录波数据为基准，可以发现数模仿真波形的逼近效果优于数字仿真波形。这不仅验证了天中直流控制保护装置数字模型的准确性，也提供了数模仿真系统可以作为数字仿真系统“校准钟”的实践依据，可起到仿真精度传导作用；同时也说明了NGSP设计结构/工作逻辑的合理性与有效性。

3）数字仿真系统仿真效率验证

采用曙光2路E5-2680V3高性能服务器，单核2.4GHz，共计10080计算核。其单机为24计算核，内存128GB。采用传统工具工作模式和超算工作模式进行仿真效率对比。传统工具工作模式只投入单机（即机电暂态投入1个计算核，机电-电磁混合投入2个计算核），超算工作模式投入所有计算核并启用超算资源分级统一调度算法。两种工作模式在相同计算量下耗时及加速比结果如表1所示。从表1中可知，NGSP数字仿真系统进行大批量机电暂态、机电-电磁混合仿真作业扫描时，只需35分钟即可同时完成多个工况的全部故障计算。与传统仿真工具相比，NGSP机电-电磁混合仿真加速比可以达到3180，机电暂态仿真加速比可以达到2954.7。

表1 NGSP与传统仿真工具仿真效率比较结果

计算类型	作业数	传统工具耗时	超算耗时	加速比
					机电暂态	12000	32,000分钟	10.83分钟	2954.7
机电-电磁	50	111,0分钟	35分钟	3180.2

上述结果表明NGSP具有极其优越的仿真效率，可以明显提高大规模交、直流电网精细化仿真的仿真速度，提升仿真分析能力。

NGSP利用构建的完整仿真体系，系统性解决了特高压交直流混联电网缺少有效仿真工具的突出问题，全面提升了电网分析的计算精度和效率，为实际电力系统的规划、建设、运行和维护提供了有效的技术支撑手段。NGSP应用于电网安全稳定分析，在支撑电网安全运行和发挥电网输电效益方面将发挥重要作用。

具体实施方式1：华东电网运行控制策略制定

针对夏季水电大发情况下，华东电网交流故障引发多回直流换相失败并威胁系统安全的问题，应用新一代仿真平台开展了专题研究。首先，基于NGSP的数模仿真系统，建立了与华东电网直流系统实际控制保护装置构成及参数完全一致的数模模型；然后通过与实际实验波形的对比，校准了NGSP中电磁模型一次电路的仿真精度；最后，利用校准后的一次电路电磁模型与数模仿真结果，完成数字仿真中直流模型整体参数校准，实现数模仿真与数字仿真之间精度的传导。基于校准后的数字模型，通过海量精准仿真分析，准确掌握了电网运行特性，制定了相应的送受端电网运行控制策略，提高了电网风险精准管控能力，在确保电网安全稳定运行前提下，保障了三大直流长时间满功率运行，在相同工况下提升输电通道能力约300万千瓦，社会经济效益显著。

具体实施方式2：天中直流输电能力提升

针对天中直流输电工程能力受限的问题，应用新一代仿真平台开展研究，精准分析了电网对直流的接纳能力，制定了运行控制措施，总计提升直流输电能力约140万千瓦。

具体实施方式3：大幅提高大电网滚动分析深度

应用新一代仿真平台开展电网大型联合计算，依托计算效率的提高，大幅提升仿真分析的广度和深度，仿真基础运行方式由原来的100个提高到400个，细化分析水电季节性丰枯、风电大发小发、负荷高峰低谷、设备停电组合等各种实际可能出现的工况，根据不同工况有针对性的制定策略，保障电网运行安全，显著提升运行效益。

该新一代仿真平台可应用于国家电网运行分析、策略制定、严重事故反演等多个重要方面，为支撑电网安全运行和提升电网输电效益发挥关键作用。

该新一代仿真平台可同时提供大电网镜像、电力电子控制系统精确模拟、海量任务并行计算、云计算服务等功能，系统性解决了特高压交直流混联大电网仿真面临的电磁暂态仿真规模需求大、电力电子设备控制保护仿真精度要求高、海量计算任务仿真效率要求高等世界级难题，能够满足新型电力系统仿真的需要，为我国现有的交直流混联大电网运行提供规划参考，为输电能力核算以及运行风险分析等实际应用提供理论依据。

该新一代仿真平台全面提升了对复杂电力系统的认知和控制能力，必将在引领我国电工领域技术进步，保障特高压交直流混联电网安全运行和清洁能源高效发展，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系中发挥重要作用。

综上，为了解决大规模电网，尤其是大规模特高压交直流电网的仿真精度与仿真效率问题，建成了包括数模仿真、数字仿真、数据中心和模型库四大部分的新一代特高压交直流电网仿真平台，并通过大量的对比实验，验证了NGSP的仿真精度与仿真效率。

综上，该特高压交直流仿真平台由数模仿真系统、数字仿真系统、仿真数据中心和仿真模型库四部分相互协同、共同提高仿真精度和效率。

本发明实施例的特高压交直流仿真平台搭建方法，包括：

步骤1：构建仿真模型库，为数模仿真系统及数字仿真系统提供模型和核心软件支撑，包括模型研发和升级、软件版本维护和软件更新等功能。只有通过与实际参数对比验证了精确性的模型才允许发布；

步骤2：基于可视化和GIS的图模一体化电网数据维护思想构建仿真数据中心，向用户提供面向物理属性的设备拓扑及参数维护、实现对各类电源及控制系统的全面建模、实现对运行方式与电网设备的分开管理、并自动生成机电暂态和电磁暂态仿真软件所需模型参数，实现大电网智能化电磁暂态建模。仿真数据中心向数字仿真系统和数模仿真系统提供统一的数据；

步骤3：构建数模仿真系统，具备大电网电磁暂态模型稳态快速建立与实时仿真能力，具备海量交互数据的高速串行协议通信数模混合仿真接口，具备分散式硬件接口软同步方法，并外接各种实际控制保护装置，实现数字仿真与硬件设备的实时闭环仿真；

步骤4：构建数字仿真系统，该数字仿真系统包括基于超算的电力仿真专用系统和电力系统仿真云平台，采用超算资源分级统一调度算法突破单网段IP数量限制，实现万进程级的任务并行和子网并行；提供电力系统仿真程序函数级和微架构级性能监视分析技术，实现对大电网仿真计算程序的性能瓶颈分析和仿真效率优化；

步骤5：应用数模的仿真结果，对数字仿真系统中的控制保护装置的数字仿真模型进行校正，实现数模与数字仿真系统之间的精度传导，保证数字仿真系统的仿真精度；

步骤6：在数字仿真系统中利用超算技术实现大规模交、直流电网的高性能数字仿真，并面向各级电网提供远程云服务，支持电网规划和运行的安全稳定分析计算。

具体地，该特高压交直流仿真平台搭建方法中构建数模仿真系统的步骤包括：

步骤11：按照“一比一”、与实际系统一致的原则购置实际控制保护装置，并分散安装在实验室；

步骤12：构建电磁暂态数字仿真平台，具备大电网电磁暂态人工智能建模、高达270个计算核的计算任务和通信负载自动分配与均衡的大电网电磁暂态实时仿真和大电网电磁暂态模型稳态快速建立的能力；

步骤13：构建高性能数据库，为数模仿真系统提供高效的数据存储与计算支持；

步骤14：构建集中监控系统，监控数模仿真系统中各个实际控制保护装置、仿真进程、数据库、高性能服务器、用户终端等的运行状态，并提供可视化的大屏展示；

步骤15：采用分布式多PCIE接口和串行高速通信Aurora协议实现电磁暂态数字仿真平台和实际控制保护装置的互联；

步骤16：采用分散式硬件接口软同步方法，实现电磁暂态数字仿真平台和实际控制保护装置在仿真过程中每50us的同步，同步精度小于2us。

具体地，该特高压交直流仿真平台搭建方法中构建数字仿真系统中基于超算的电力仿真专用系统的步骤包括：

步骤21：完成超算硬件及定制化操作系统建设，主要包括集群服务器、存储系统、集群网络系统、以及供电系统和UPS、空调水冷系统、监控安防系统等部分。其中，集群服务器主要提供计算资源和功能节点；存储系统为整个集群系统提供高速稳定可靠的存储单元；集群网络系统保证系统中的服务器和存储系统互联组成整体高速可用的超算系统；供电系统和UPS为超算集群提供电力供应以及故障状态临时的备用电源；空调水冷系统保证超算系统集群满负载下仍能安全稳定可用；监控安防系统为集群的安全日常维护提供可靠的保障；

步骤22：构建并行计算平台。并行计算平台采用超算资源分级统一调度算法突破单网段IP数量限制，实现万进程级的任务并行和子网并行，是超算的电力仿真专用系统的基本功能组件，在电力仿真专用系统起着关键、基本的平台支撑作用，并且可以优化仿真专用系统的计算资源，降低超算中心的运行成本；

步骤23：构建监控平台，采用电力系统仿真程序函数级和微架构级性能监视分析技术，实现对整个超级计算系统所有设备进行管理和监控，包括运行监控子系统、设备监控管理子系统，统一信息展示子系统三个部分；

步骤24：定制化应用功能模块。面向电网仿真计算提供全面技术支撑，具备协同机电暂态计算、机电/电磁暂态混合仿真扫描、潮流计算、运维管理等内容；

具体地，该特高压交直流仿真平台搭建方法中构建数字仿真系统中电力系统仿真云平台的步骤包括：

步骤31：采用关系数据库、内存数据库、分布式文件系统技术存储基础数据、作业数据、计算数据等，构建数据存储层；

步骤32：在数据存储层基础上，采用IOC技术管理Web、业务、数据访问等组件，提供基础数据、作业数据等数据管理类业务应用接口，并通过消息中间件、Webservice等远程通信技术为潮流、暂稳以及混合仿真计算类业务提供支持，构建业务应用层；

步骤33：采用动态网页、静态网页和RIA技术，通过表格、表单、图表等组件提供人机交互支持，构建前端交互层；

步骤34：将基于超算的电力仿真专用系统作为电力系统仿真云平台的数据和应用基础，构建仿真云平台的资源层；

步骤35：电力仿真专用系统采用信息内网和仿真中心局域网两种形式为用户提供资源共享功能，构成电力系统仿真云平台的网络层；

步骤36：信息内网面向国调、分调、省调用户以Web浏览器形式提供资源共享服务，仿真中心局域网面向仿真中心团队和集中计算团队以客户端的形式提供资源共享服务，共同构成用户层。

具体地，该特高压交直流仿真平台搭建方法中构建仿真数据中心的步骤包括：

步骤41：构建基础数据库，包括电网设备及参数库、运行方式库、典型模型参数库、历史版本库、文档资料库和外网计算文件库；

步骤42：构建典型模型参数管理模块，实现基础数据库中典型模型参数库的维护，支持线路、变压器、发电机等，支持用户自定义维护；

步骤43：构建文档资料管理模块，实现基础数据库中文档资料库的维护，实现与设备关联和按集中分类两种管理模式管理文档；

步骤44：构建基础数据管理模块，实现设备维护权限管理、电网设备及参数维护、工程管理、增量信息提取、设备参数检查校核和基本统计功能与报表功能，实现对基础数据库中电网设备及参数库的数据提取和数据维护；

步骤45：在数据库电网设备级参数库和运行方式库的基础上，构建运行方式管理模块，实现运行方式管理、设备运行状态调整、运行方式比较和检查、运行方式拼接、运行方式基本计算校核和导入导出运行方式功能；

步骤46：通过运行方式管理模块，实现PSD和PSASP格式的计算文件的导出与导入。导出方面，根据方式时间形成计算电网，能够生成潮流数据和稳定数据，并能实现PSD格式和PSASP格式数据的自动转换；导入方面，根据导入文件识别计算文件中的设备运行状态，并自动匹配基础数据库中设备，以最小误差写入运行方式库；

步骤47：构建数据质量综合评估模块，实现对计算文件的潮流合理性评估、暂态稳定无扰动合理性评估和短路电流合理性评估；

步骤48：构建基于GIS的图模一体化数据管理与应用模块，实现基本的地图浏览、查询等功能，实现图形化的电网结构维护与参数编辑和展示，实现图形化的运行方式编辑与基本计算结构的可视化展示，实现自动生成站内设备拓扑图与母线连接设备图，实现电网发展演变动态时序展示，实现图形化的电网结构拓扑分析与运行方式拓扑分析；

步骤49：采用8台服务器实现上述8个功能模块；使用两台固态数据盘阵，运行数据盘阵用于生产服务器使用，备份数据盘阵则用于备份数据文件及其它文档资料，改善数据库系统及资料读写速度，提升系统响应速度；采用千兆交换机与外部系统相连，且通过访问授权系统对其进行安全保证。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种特高压交直流仿真平台，包括：

数模仿真系统、数字仿真系统、仿真数据中心及仿真模型库；

所述数模仿真系统采用与现场完全一致的控制保护装置和大电网电磁暂态数字仿真装置，通过与电网调试、现场故障数据进行对比，生成高精度数模仿真结果；

所述数字仿真系统根据从数模仿真系统获取的高精度数模仿真结果，对数字仿真模型进行校正，以实现数模仿真系统与数字仿真系统之间的精度传导；

所述数字仿真系统还利用超算技术实现大规模交、直流电网的高性能数字仿真，并面向各级电网提供远程云服务，以支持电网规划运行的安全稳定分析计算；

所述仿真数据中心与所述仿真模型库为所述数模仿真系统和数字仿真系统提供数据支撑与核心软件研发支撑。

2.根据权利要求1所述的平台，

所述数模仿真系统包括：电磁暂态数字仿真平台、实际控制保护装置、集中监控系统及高性能数据库；

所述电磁暂态数字仿真平台以通用架构的高性能多核并行计算机为数字实时仿真核心，与实际控制保护装置连接，实现数字实时仿真与硬件设备的实时闭环仿真；

所述控制保护装置与所述电磁暂态数字仿真平台之间采用光纤通讯，并通过I/O接口进行数据传输；

所述电磁暂态数字仿真平台通过代码生成器分析网络拓扑，将线路、母线、控制元件及其子系统分解为不同的计算任务，并将计算任务合理分配给各高性能多核并行计算机内的并行处理器，使各任务之间通信负载最小；

所述集中监控系统实时个数模仿真系统的运行状态，以保证数模仿真系统运行良好；

所述高性能数据库为数模仿真系统提供数据存储与计算支持。

3.根据权利要求1所述的平台，

所述数字仿真系统包括基于超算的电力仿真专用系统和电力系统仿真云平台；

数字仿真系统采用超算集群架构，所有计算节点间采用超高速全互联网络，并构建包含资源层、平台层、应用层的超级计算机软件体系，实现核心仿真计算程序的并行化重构；

数字仿真系统提供超算资源分级统一调度算法解决单网段IP数量限制，扩大调度范围；

所述电力仿真专用系统包括：超算硬件及定制化操作系统、并行计算平台、监控平台以及应用功能模块；

所述超算硬件包括集群服务器、存储系统、集群网络系统、供电系统及UPS、空调水冷系统和监控安防系统；

所述监控平台包括运行监控子系统、设备监控管理子系统和统一信息展示子系统；所述监控平台在统一界面上综合显示超算硬件及定制化操作系统的软硬件告警信息及仿真计算作业信息；

所述应用功能模块运行协同机电暂态计算、协同批处理、机电/电磁暂态混合仿真批处理、潮流计算、混合计算扫描及运维管理步骤；

电力系统仿真云平台用来完成跨区联网的电网方式计算与系统分析工作，其包括前端交互层、业务应用层及数据存储层，用来完成跨区联网的电网方式计算与系统分析工作；

所述前端交互层采用动态网页、静态网页和富网络应用技术，通过表格、表单及图表组件为系统提供人机交互支持；

所述业务应用层采用IOC技术管理Web、业务、数据访问组件，提供基础数据、作业数据等数据管理类业务应用接口，并通过远程通信技术为潮流计算、暂稳/暂态稳定性分析以及混合仿真计算业务提供支持；

所述数据存储层采用关系数据库、内存数据库、分布式文件系统技术存储基础数据、作业数据和计算数据。

4.根据权利要求1所述的平台，

所述仿真数据中心包括：基础数据管理模块、运行方式管理模块、基于地理信息系统的图模一体化数据管理与应用模块、典型模型参数管理模块、文档资料管理模块、数据质量综合评估模块以及数据库；

所述仿真数据中心用来实现面向物理属性的设备拓扑及参数维护、对各类电源及控制系统的全面建模、运行方式与电网设备分开管理、自动生成机电暂态和电磁暂态仿真软件所需模型参数以及基于GIS的图模一体化数据维护，支持以可视化的方式搭建电网，实现图模一体化的电网数据维护；

所述仿真数据中心包括2台数据库服务器组建集群、2台web生产集群服务器、1台历史数据web服务器、1台PSDB-GIS服务器、1台计算服务器和1台系统验证服务器；

所述仿真数据中心还包括为运行数据盘阵和备份数据盘阵这两台固态数据盘阵；

所述仿真数据中心采用千兆交换机与外部系统相连，且通过运行在所述系统验证服务器上的访问授权系统对外部系统进行安全保证。

5.根据权利要求1所述的平台，

所述仿真模型库为所述数模仿真系统及所述数字仿真系统提供模型和核心软件支撑

所述仿真模型库包括：直流电网潮流计算模型、两电平VSC模型、模块化多电平换流器模型、风机模型及光伏模型；

所述仿真模型库内的各模型均已通过与实际参数对比验证过其精确性，以实现电磁暂态仿真模型的快速智能构建和初始不平衡量的快速收敛。

6.一种特高压交直流仿真平台搭建方法，包括：

构建仿真模型库，所述仿真模型库为数模仿真系统及数字仿真系统提供模型和核心软件支撑，其中，发布的模型是通过与实际参数对比验证了精确性的，仿真模型库使用的数据是由仿真数据中心统一提供的；

构建仿真数据中心，所述仿真数据中心提供面向物理属性的设备拓扑及参数维护、实现对各类电源及控制系统的全面建模、实现对运行方式与电网设备的分开管理、自动生成机电暂态和电磁暂态仿真软件所需模型参数及实现大电网智能化电磁暂态建模；其中，仿真数据中心向数字仿真系统和数模仿真系统提供统一的数据；

构建数模仿真系统，所述数模仿真系统包括海量交互数据的高速串行协议通信数模混合仿真接口，所述数模仿真系统外接各种实际控制保护装置，实现数字仿真与硬件设备的实时闭环仿真；所述数模仿真系统具备大电网电磁暂态模型稳态快速建立与实时仿真能力及分散式硬件接口软同步方法；

构建数字仿真系统，所述数字仿真系统包括基于超算的电力仿真专用系统和电力系统仿真云平台；所述数字仿真系统采用超算资源分级统一调度算法突破单网段IP数量限制、提供电力系统仿真程序函数级和微架构级性能监视分析并实现对大电网仿真计算程序的性能瓶颈分析和仿真效率优化；

相应地，应用所述数模仿真系统生成的仿真结果，对所述数字仿真系统中的控制保护装置的数字仿真模型进行校正，实现数模仿真系统与数字仿真系统之间的精度传导；

相应地，在所述数字仿真系统中利用超算技术实现大规模交、直流电网的高性能数字仿真，并面向各级电网提供远程云服务及支持电网规划和运行的安全稳定分析计算。

7.根据权利要求6所述的搭建方法，

构建数模仿真系统，具体包括：

按照一比一且与实际系统一致的原则购置实际控制保护装置，并分散安装在实验室；

构建电磁暂态数字仿真平台，所述电磁暂态数字仿真平台具备大电网电磁暂态人工智能建模能力、高达270个计算核的计算任务和通信负载自动分配与均衡能力、大电网电磁暂态实时仿真能力和大电网电磁暂态模型稳态快速建立能力；

构建高性能数据库，所述高性能数据库为所述数模仿真系统提供高效的数据存储与计算支持；

构建集中监控系统，所述集中监控系统监控所述数模仿真系统中各个实际控制保护装置、仿真进程、数据库、高性能服务器及用户终端的运行状态，并提供可视化的大屏展示；

相应地，采用分布式多PCIE接口和串行高速通信Aurora协议实现所述电磁暂态数字仿真平台和实际控制保护装置的互联；

相应地，采用分散式硬件接口软同步方法，实现所述电磁暂态数字仿真平台和实际控制保护装置在仿真过程中每50us的同步，且同步精度小于2us。

8.根据权利要求6所述的搭建方法，

构建基于超算的电力仿真专用系统，具体包括：

建设超算硬件及定制化操作系统，所述超算硬件及定制化操作系统包括集群服务器、存储系统、集群网络系统、供电系统和UPS、空调水冷系统、及监控安防系统；其中，集群服务器提供计算资源和功能节点；存储系统为整个集群系统提供高速稳定可靠的存储单元；集群网络系统保证系统中的服务器和存储系统互联组成整体高速可用的超算系统；供电系统和UPS为超算集群提供电力供应以及故障状态临时的备用电源；空调水冷系统保证超算系统集群满负载下仍能安全稳定可用；监控安防系统为集群的安全日常维护提供可靠的保障；

构建并行计算平台，所述并行计算平台采用超算资源分级统一调度算法突破单网段IP数量限制，实现万进程级的任务并行和子网并行，并优化仿真专用系统的计算资源；

构建监控平台，所述监控平台包括运行监控子系统、设备监控管理子系统及统一信息展示子系统；所述监控平台采用电力系统仿真程序函数级和微架构级性能监视分析方法，对整个超级计算系统所有设备进行管理和监控；

定制应用功能模块，所述应用功能模块面向电网仿真计算提供技术支撑，具备协同机电暂态计算功能、机电/电磁暂态混合仿真扫描功能、潮流计算功能及运维管理功能。

9.根据权利要求8所述的搭建方法，

构建电力系统仿真云平台，具体包括：

构建数据存储层，包括：采用关系数据库、内存数据库及分布式文件系统存储基础数据、作业数据及计算数据；

构建业务应用层，包括：在数据存储层之上，采用IOC方法管理Web组件、业务组件和数据访问组件，提供数据管理类业务应用接口，通过远程通信方法为潮流、暂稳以及混合仿真计算类业务提供支持；

构建前端交互层，包括：采用动态网页、静态网页和RIA方法，通过表格组件、表单组件及图表组件提供人机交互支持；

构建仿真云平台的资源层，其中，将所述基于超算的电力仿真专用系统作为电力系统仿真云平台的数据和应用基础；

相应地，所述电力仿真专用系统采用信息内网和/或仿真中心局域网为用户提供资源共享功能，构成电力系统仿真云平台的网络层；

其中，所述信息内网面向国调、分调、省调用户以Web浏览器形式提供资源共享服务；所述仿真中心局域网面向仿真中心团队和集中计算团队以客户端的形式提供资源共享服务。

10.根据权利要求8所述的搭建方法，

构建仿真数据中心，具体包括：

构建基础数据库，所述基础数据库包括电网设备及参数库、运行方式库、典型模型参数库、历史版本库、文档资料库和外网计算文件库；

构建典型模型参数管理模块，所述典型模型参数管理模块实现典型模型参数库的维护，并支持线路、变压器及发电机，并支持用户自定义维护；

构建文档资料管理模块，构建文档资料管理模块实现文档资料库的维护，按照与设备关联或按集中分类的管理模式管理文档；

构建基础数据管理模块，所述基础数据管理模块实现设备维护权限管理、电网设备及参数维护、工程管理、增量信息提取、设备参数检查校核和基本统计功能与报表功能，并实现对基础数据库中电网设备及参数库的数据提取和数据维护；

构建运行方式管理模块，所述运行方式管理模块在数据库电网设备级参数库和运行方式库的基础上，实现运行方式管理、设备运行状态调整、运行方式比较和检查、运行方式拼接、运行方式基本计算校核和导入导出运行方式功能，并实现PSD和PSASP格式的计算文件的导出与导入；

构建数据质量综合评估模块，所述数据质量综合评估模块实现对计算文件的潮流合理性评估、暂态稳定无扰动合理性评估和短路电流合理性评估；

构建基于GIS的图模一体化数据管理与应用模块，所述图模一体化数据管理与应用模块实现地图浏览、查询，实现图形化的电网结构维护与参数编辑和展示，实现图形化的运行方式编辑与基本计算结构的可视化展示，实现自动生成站内设备拓扑图与母线连接设备图，实现电网发展演变动态时序展示，及实现图形化的电网结构拓扑分析与运行方式拓扑分析。

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