电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法及装置，包括：将通信仿真事件和电力仿真事件按发生顺序加入全局事件轴，通过传递带有时间戳的仿真数据包，并计算通信传输延时，实现通信仿真与电力仿真在虚拟时间轴上的仿真同步。本发明专利技术提供的技术方案主要解决了电力仿真速度和通信仿真速度不一致的问题，有利于实现非实时的电力仿真软件与实时的通信仿真软件进行联合仿真，实现了非实时联合仿真系统中接入实物设备进行半实物仿真的目标。

Synchronization method and device of non real time hardware in the loop simulation of power grid information physical fusion system

【技术实现步骤摘要】
电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法及装置
本专利技术涉及信息物理融合系统领域和计算机仿真
，具体涉及电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法及装置。
技术介绍
随着网络通信技术和计算机科学技术的飞速发展，其应用不断渗入到包括自动控制、电力、医疗、建筑在内的多学科领域中，各领域对智能化的要求不断提高。在此需求基础上，信息物理融合系统应运而生并迅速获得了各界的广泛关注和高度重视。信息物理融合系统CPS(Cyber-PhysicalSystems)是综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C(Computation、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS系统把计算与通信深深地嵌入实物过程、使之与实物过程密切互动，从而给实物系统添加新的能力，尤其是在国家电网领域。当今电网已经进入智能化时代，智能电网广泛使用广域传感和测量、高速信息通信、先进计算和柔性控制等技术，实现发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的信息化、自动化、互动化。随着越来越多的电力设备采用嵌入式系统结构，大量的电气设备、数据采集设备和计算设备通过电网、通信网两个实体网络互连，智能电网已经具备CPS的基本特征。随着电网自动化系统、大容量传输网、泛在传感网的建设，与互联网、能源网等的深度融合，智能电网将持续演进形成广域协同、具有自主行为的复杂网络，从而构成电网信息物理融合系统GCPS(GridCyber-PhysicalSystems)。GCPS通过电网信息空间与物理空间的深度融合和实时交互来扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或控制电网物理设备或系统。目前，已有多家研究机构开展了对GCPS仿真的研究，并在电网和通信网联合仿真领域取得了一定进展，但是目前存在的一个普遍问题是，电力仿真一般速度慢于实际的物理时钟，而通信仿真软件的运行速度与物理时钟同步，在接入实物系统的电力仿真软件和通信仿真软件构成的半实物联合仿真系统中，难以实现非实时的电力仿真与实时的实物设备和实时的通信仿真的仿真同步；另外，考虑到部分通信仿真软件的仿真进程难以由外部程序控制，这就将增加电力仿真与通信仿真同步的难度。
技术实现思路
为了解决非实时的电力仿真与实时的实物设备和实时的通信仿真的仿真同步问题，以及通信仿真软件和实物设备难以通过外部控制程序控制仿真进程的问题，本专利技术提出电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法及装置。通过本方法，可有效解决电力仿真和通信仿真的同步问题，为实现电网智能化的目标提供了新的思路和实现途径。本专利技术提供的电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法，其改进之处在于，包括：步骤1：当在全局事件轴上依序发现新的电力仿真事件时，电力仿真系统暂停电力仿真进程，将加入电力仿真时间戳和电力时间戳的仿真数据包发送至通信仿真系统；步骤2：通信仿真系统以所述仿真数据包中的电力仿真时间戳为通信仿真开始时间，通信仿真结束后将加入通信仿真系统收包时间戳和通信仿真时间戳的仿真数据包发送至总控制台；步骤3：总控制台在包含电力仿真时间戳、电力时间戳、通信仿真收包时间戳和通信仿真时间戳的所述仿真数据包中加入接收时间戳，并根据所述电力时间戳、通信仿真收包时间戳、通信仿真时间戳和接收时间戳计算通信传输延时，电力仿真系统在所述通信传输延时之后启动电力仿真进程。优选的，所述电力仿真时间戳为从全局事件轴上读取的电力仿真系统向通信仿真系统发送数据的仿真时间TE；所述电力时间戳为总控制台向通信仿真系统发送数据时，读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TG；所述通信仿真收包时间戳为通信仿真系统接收到数据包后，读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TR；所述通信仿真时间戳为通信仿真系统完成预想故障的初始化并实现与仿真时间TE同步的同时，读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TC；所述接收时间戳为当总控制台收到通信仿真系统发送的数据包时，总控制台读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TA。优选的，所述步骤3中，按下式计算通信传输延时T：T＝(TR–TG)+(TA–TC)。电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步装置，其改进之处在于，包括：总控制模块：用于在包含电力仿真时间戳、电力时间戳、通信仿真收包时间戳和通信仿真时间戳的所述仿真数据包中加入接收时间戳，并根据所述电力时间戳、通信仿真收包时间戳、通信仿真时间戳和接收时间戳计算通信传输延时；电力仿真模块：用于在全局事件轴中出现新的电力仿真事件时，暂停电力仿真进程，将加入电力仿真时间戳和电力时间戳的仿真数据包发送至通信仿真系统，并在通信传输延时之后启动电力仿真进程；通信仿真模块：用于以所述仿真数据包中的电力仿真时间戳为通信仿真开始时间，并在通信仿真结束后将加入通信仿真收包时间戳和通信仿真时间戳的仿真数据包发送至总控制台；实物通信设备A：用于从总控制台接收包含电力仿真时间戳、电力时间戳的仿真数据包，转发给通信仿真模块；实物通信设备B：用于从通信仿真模块接收包含电力仿真时间戳、电力时间戳、通信仿真收包时间戳和通信仿真时间戳的仿真数据包，转发给总控制台。优选的，所述电力仿真时间戳为从全局事件轴上读取的电力仿真系统向通信仿真系统发送数据的仿真时间TE；所述电力时间戳为总控制台向通信仿真系统发送数据时，读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TG；所述通信仿真收包时间戳为通信仿真系统接收到数据包后，读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TR；所述通信仿真时间戳为通信仿真系统完成预想故障的初始化并实现与仿真时间TE同步的同时，读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TC；所述接收时间戳为当总控制台收到通信仿真系统发送的数据包时，总控制台读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TA。优选的，所述通信传输延时T按下式计算：T＝(TR–TG)+(TA–TC)。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：本专利技术提供了电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法及装置，通过电力仿真系统和通信仿真系统之间传递带有时间戳的仿真数据包，使电力仿真系统和通信仿真系统的同步性更好，有效解决了实时仿真软件和实物设备无法通过外部程序进行控制的问题，为实现电网智能化的目标提供了新的思路和实现途径。附图说明图1为本专利技术提供的电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法的流程图；图2为本专利技术定义的数据包格式；图3为本专利技术提供的电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步装置的结构图；图4为本专利技术实施例中非实时半实物仿真系统的仿真流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细说明。实施例一本专利技术实施例提出一种电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法，流程图如图1所示，包括以下步骤：步骤1：将通信仿真事件和电力仿真事件按发生顺序加入全局事件轴；步骤2：当在所述全局事件轴上依序发现新的电力仿真事件时，电力仿真系统暂停电力仿真进程，并向总控制台发送加入电力仿真时间戳的仿真数据包；电力仿真系统发送的数据包的数据格式如图2所示，其中仿真数据和时间戳表共同构成仿真数据包，时间戳表的结构包括5部分：1)电力仿真时间戳：从全局事件轴上读取的电力仿真系统向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：当在全局事件轴上依序发现新的电力仿真事件时，电力仿真系统暂停电力仿真进程，将加入电力仿真时间戳和电力时间戳的仿真数据包发送至通信仿真系统；步骤2：通信仿真系统以所述仿真数据包中的电力仿真时间戳为通信仿真开始时间，通信仿真结束后将加入通信仿真收包时间戳和通信仿真时间戳的仿真数据包发送至总控制台；步骤3：总控制台在包含电力仿真时间戳、电力时间戳、通信仿真收包时间戳和通信仿真时间戳的所述仿真数据包中加入接收时间戳，并根据所述电力时间戳、通信仿真收包时间戳、通信仿真时间戳和接收时间戳计算通信传输延时，电力仿真系统在所述通信传输延时之后启动电力仿真进程。

【技术特征摘要】
1.电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：当在全局事件轴上依序发现新的电力仿真事件时，电力仿真系统暂停电力仿真进程，将加入电力仿真时间戳和电力时间戳的仿真数据包发送至通信仿真系统；步骤2：通信仿真系统以所述仿真数据包中的电力仿真时间戳为通信仿真开始时间，通信仿真结束后将加入通信仿真收包时间戳和通信仿真时间戳的仿真数据包发送至总控制台；步骤3：总控制台在包含电力仿真时间戳、电力时间戳、通信仿真收包时间戳和通信仿真时间戳的所述仿真数据包中加入接收时间戳，并根据所述电力时间戳、通信仿真收包时间戳、通信仿真时间戳和接收时间戳计算通信传输延时，电力仿真系统在所述通信传输延时之后启动电力仿真进程。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力仿真时间戳为从全局事件轴上读取的电力仿真系统向通信仿真系统发送数据的仿真时间TE；所述电力时间戳为向通信仿真系统发送数据时，读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TG；所述通信仿真收包时间戳为通信仿真系统接收到数据包后，读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TR；所述通信仿真时间戳为通信仿真系统完成预想故障的初始化并实现与仿真时间TE同步的同时，读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TC；所述接收时间戳为当总控制台收到通信仿真系统发送的数据包时，读取由GPS对时后的计算机当前时间信息TA。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，按下式计算通信传输延时T：T＝(TR–TG)+(TA–TC)。4.电网信息物理融合系统非实时半实物仿真同步装置，其特征在于，包括：总控制模块：用于在包含电力仿真时间戳...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄莉，梁云，童和钦，倪明，缪巍巍，李悦岑，黄凤，鲁开中，汪大洋，李沛，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网公司，国网江苏省电力有限公司，国网江苏省电力有限公司信息通信分公司，南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11