一种电站全数字综合仿真平台制造技术

一种电站图形化建模综合仿真平台，实现了电站电网部分、流网系统、及控制系统的图形化建模。所建立的仿真模型既可以进行子系统、或装置等的独立仿真计算，又可以进行整个电站全系统模型的联合闭环计算；可以进行全数字实时仿真，也可进行仿真分析实验；平台包括仿真机模块，实时计算数据可自动与仿真机虚拟电站监控画面或虚拟设备或物理子系统中的设备变量链接，实现实时数字仿真机功能。本发明专利技术在分析计算中直接调用仿真模型，方便地实现对电站暂态过程、中长期过程、流体网络、控制系统等仿真的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种电站全数字综合仿真平台，属于电力系统数字仿真领域。
技术介绍
现有的实时数字仿真系统一般采用成熟的机电暂态仿真程序或电磁暂态仿真程 序，实时数字仿真侧重于实现与物理系统的接口，从而实现用数字仿真系统对物理系统的 测试和检验，且采用专用的硬件平台，价格昂贵，例如RTDS，ADPSS等，突出仿真结果的准确 性及计算的实时性。以ADPSS为例，采用的是PSASP成熟的机电暂态仿真程序为核心计算 程序；以RTDS为例，采用的是EMTD成熟的电磁暂态仿真程序为核心计算程序。现有的电 力系统实时数字仿真平台能够外接监控装置实物进行闭环计算，从而实现用仿真电力系统 对实物监控装置进行测试的目的，具有很重要的应用价值。对于完整的电站系统，包括了电 网、辅机系统、原动机能量转换、控制等系统，若需要对这个完整系统进行研宄和学习，需要 实现电网、流网、控制等系统跨学科的建模和仿真，现有的实时数字仿真平台没有这样的功 能。 现有的电力系统稳定分析程序是为了实现电力系统某种初始状态下经历扰动时 的暂态过程研宄的需要，例如PSASP，EMTP等，是通过仿真对电力系统某种具体工况进行分 析研宄的工具，突出仿真结果的精确性。但是电力系统中某些运行状态及其初始工况有时 很难获得。实时计算程序较分析计算程序更易观察系统的动态行为，可以为物理系统动态 特性的分析计算提供初始工况。 现有的仿真工具很大程度上达到了专业人员对电力系统进行研宄的目的，例如 PSASP，EMTP等，他们的共同特点是建模时采用严格的数学模型。但绝大多数初学者或初 中级水平的专业人员，例如许多运行人员，电力专业的学生，他们缺乏一个采用严格数学模 型建模的代表着真实的完整电力系统的模型进行研宄、学习和实验，也缺乏对各类实际发 电装置（如水力发电机组、自动装置等）进行研宄、学习和实验的合适对象，实时仿真工 具可能解决上述问题，但是I) :RTDS，ADPSS采用专用的硬件平台，价格昂贵；2):这些仿真 工具通常只能解决单一学科的仿真问题不具备其他系统如流网等系统的仿真功能等；3): RTDS，ADPSS等专业软件侧重于对实际物理装置的实验，并不定位于广大用户进行教学、实 验和学习的需要。目前的仿真工具通常只能解决单一学科的仿真问题，电站系统是一个包 括流网、电网、保护和控制的大系统，人们很难找到合适的仿真工具建立这种完整完善的电 站模型进行研宄和学习。 现有的电站仿真培训系统包含了电网、辅机系统、能量转化系统、控制保护系统 等，因此更像一个真实的虚拟电力系统，但是一般采用非严格的数学模型或逻辑模型或非 闭环的严格计算等，很难具有研宄的意义或帮助领悟理论的效果，通常只适合于设备操作 的培训。现有的类似的包括电网、流网的仿真机平台主要以仿真机的开发为目的，电网部分 的图形化建模一般采用的是潮流计算模型，电网计算、发电机组计算、保护控制系统计算很 难关联为电站电气部分模型的严格闭环计算；流网的图形化建模一般采用的是单相流或均 相流的数学模型。整个系统联合计算时子系统计算模型之间的关联计算并非严格的关联、 闭环计算，某些子系统仿真模型甚至基于逻辑模型等而非物理系统的数学模型。传统的电 力系统仿真机特点：仿真计算模型采用的是非严格数学模型或逻辑模型，因而仿真的数据 缺乏研宄意义或对生产的参考意义，适合进行中低级培训，仿真计算模型通常采用高速服 务器进行计算，培训终端机只是数据接收者及学员的操作终端，即便是一机多模的形式，也 很难改变多个学员在练习操作时使用同一个仿真培训系统的事实，培训效率低，而且服务 器启动时间长，造成重新恢复初始工况时间长，影响培训效率。
技术实现思路
本专利技术一种电站全数字综合仿真平台，采用严格数学模型的基础上，用图形化建 模方式形成完整、完善的电站仿真模型。可采用普通商用PC机作为运行平台，实现电站全 系统全过程的全数字实时仿真；不仅满足用户对电站完整系统及各分系统、子系统的运行 和控制进行研宄、学习和实验的需要，也可满足用户对系统中各种类型的发电装置、自动装 置等进行研宄、学习和实验的需要。实时仿真数据可自动对应电站监控画面的设备变量，用 户可通过与实际的监控系统一样的画面操作、监控整个虚拟电站的运行，达到培训、教学、 考核的目的，实现电站实时数字仿真机的功能，由于采用严格的数学模型，也解决了传统仿 真机一般只适合初中级培训的问题。 -种电站全数字综合仿真平台，包括电站主系统图形化建模、控制系统图形化建 模，电站主系统图形化建模用于实现电气主系统、流体网络的图形化建模，分别形成电气主 系统仿真模型、辅机系统仿真模型、能量转化系统仿真模型，在实时计算或分析计算中实现 电站全系统闭环计算，控制系统图形化建模按电机、励磁系统、原动机及其调速系统、自动 装置、保护装置、监控装置、整流逆变装置等实际的物理子系统或装置形成仿真模型，该仿 真模型在电站主系统形成仿真模型前可由相关的主系统元件调用或启用，参与到电站全系 统闭环计算中，电站全系统实时闭环计算中各级画面，如：各主系统、物理子系统或装置的 图形画面均可打开进行监控； 包括实时计算和分析计算功能，分析计算通过调用各仿真模型实现，其初始工况 可在图形化建模过程中设定，或导入实时计算中按各子系统或分系统等仿真模型保存的断 面数据，电气主系统实时计算或分析计算实现电气主系统及其控制系统仿真模型的计算或 调试，辅机系统实时计算或分析计算实现辅机系统及其控制系统仿真模型的计算或调试， 能量转化系统实时计算或分析计算实现能量转化系统及其控制系统仿真模型的计算或调 试，控制系统实时计算或分析计算实现控制系统仿真模型的计算或调试，电站全系统实时 计算或分析计算实现电站全系统仿真模型的联合闭环计算或调试； 包括仿真机模块，仿真机模块可控制电站系统仿真模型的实时计算功能，实时计 算数据可自动与仿真机虚拟电站监控画面或虚拟设备或物理子系统中的设备变量链接，实 现实时数字仿真机功能。 所述全系统闭环计算：包括电气主系统仿真模型、辅机系统仿真模型、能量转化系 统仿真模型间的迭代计算及与相关控制系统仿真模型的联合闭环计算。 所述电站主系统图形化建模，是为了形成电力系统的暂态稳定仿真模型及流网系 统例如辅机系统、原动机侧能量转化系统的仿真模型，流网系统仿真模型被处理成与电网 系统仿真模型一致的形式；图形元件连接后构成元件拓扑关系，元件库中除节点图形元件 外均代表物理系统中的元件，母线或节点共同构成电网/流网节点，其他元件只能与母线 或节点相连，节点或母线的类型需标明，如电网中的PQ节点、PV节点、SLACK节点，流网的与 其类似，用于仿真模型的初始化计算，元件参数设置均可在电网/流网图上对应的图形元 件上修改或保存，元件参数不仅包括元件本身的参数，也包括该图形元件与其他图或其他 图上的某元件的关联的标注、元件模型类型的选择、故障设置等，实时计算数据可在各级图 上对应的图形元件上进行监控。 所述控制系统图形化建模，是为了实现发电机组、电机、励磁系统、原动机及其调 速系统、自动装置、保护装置、监控装置、整流逆变装置等实际的物理子系统或装置的仿真 模型，在控制系统实时计算或分析计算中实现控制系统仿真模型的计算或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电站全数字综合仿真平台，包括电站主系统图形化建模、控制系统图形化建模，其特征在于，电站主系统图形化建模用于实现电气主系统、流体网络的图形化建模，分别形成电气主系统仿真模型、辅机系统仿真模型、能量转化系统仿真模型，在实时计算或分析计算中实现电站全系统闭环计算，控制系统图形化建模按电机、励磁系统、原动机及其调速系统、自动装置、保护装置、监控装置、整流逆变装置等实际的物理子系统或装置形成仿真模型，该仿真模型在电站主系统形成仿真模型前可由相关的主系统元件调用或启用，参与到电站全系统闭环计算中，电站全系统实时闭环计算中各级画面，如：各主系统、物理子系统或装置的图形画面均可打开进行监控；包括实时计算和分析计算功能，分析计算通过调用各仿真模型实现，其初始工况可在图形化建模过程中设定，或导入实时计算中按各子系统或分系统等仿真模型保存的断面数据，电气主系统实时计算或分析计算实现电气主系统及其控制系统仿真模型的计算或调试，辅机系统实时计算或分析计算实现辅机系统及其控制系统仿真模型的计算或调试，能量转化系统实时计算或分析计算实现能量转化系统及其控制系统仿真模型的计算或调试，控制系统实时计算或分析计算实现控制系统仿真模型的计算或调试，电站全系统实时计算或分析计算实现电站全系统仿真模型的联合闭环计算或调试；包括仿真机模块，仿真机模块可控制电站系统仿真模型的实时计算功能，实时计算数据可自动与仿真机虚拟电站监控画面或虚拟设备或物理子系统中的设备变量链接，实现实时数字仿真机功能。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建国，鲁明芳，汪长林，危雪，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42