面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统及方法技术方案

一种面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统及方法，系统包括仿真控制模块、数据交互模块、时间同步模块、通信系统仿真模块及电力系统仿真模块；仿真控制模块的内部包括仿真场景初始化子模块、仿真器启动子模块、指令下发子模块及仿真结果展示子模块，通信系统仿真模块与电力系统仿真模块的内部均包括依次相连的配置文件子模块、拓扑网络仿真子模块及仿真结果提取子模块；仿真器启动子模块与指令下发子模块通过数据交互模块分别与拓扑网络仿真子模块相连，时间同步模块设置在通信系统与电力系统仿真模块的拓扑网络仿真子模块之间。本发明专利技术还提出一种联合仿真方法以及仿真数据传输方法。本发明专利技术为电力信息物理系统故障理论研究提供了验证支撑。理论研究提供了验证支撑。理论研究提供了验证支撑。

【技术实现步骤摘要】
面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统及方法


[0001]本专利技术属于电力信息物理系统故障分析
，具体涉及一种面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统及方法。

技术介绍

[0002]随着计算技术、通信技术和控制技术的快速发展，信息物理系统CPS受到国内外研究学者的广泛关注。而电力信息物理系统是CPS在电力系统领域发展所取得的成果。电力CPS继承了CPS大规模、分布式和异构等特点，结构复杂，由大量的计算设备、数据采集设备和物理设备组成，各部分之间电能流和数据流实时、高效的流通，维持整体系统的稳定，是多维异构耦合系统。电力CPS的结构特点，导致其无论是电力系统故障还是信息系统故障都会对整体系统造成巨大的影响，产生巨大的经济损失以及电力事故，电力系统和信息系统在整个电力信息物理系统中均起着重要的作用。目前对于电力信息物理系统故障理论方面的研究并没有重大突破，而仿真技术能为理论研究提供验证支撑。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统及方法，能够支撑验证电力信息物理系统的故障理论研究。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
[0005]第一方面，提供一种面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统，包括：
[0006]仿真控制模块，用于对通信系统仿真和电力系统仿真进行仿真场景初始化，与通信系统仿真模块和电力系统仿真模块建立交互，启动通信系统仿真或电力系统仿真所需的仿真器，下发相应的仿真运行指令以及读取仿真结果；
[0007]数据交互模块，用于实现仿真控制模块与通信系统仿真模块和电力系统仿真模块之间的数据交互功能；
[0008]时间同步模块，用于处理通信系统仿真模块的仿真过程是离散时间驱动，以及电力系统仿真模块的仿真过程是连续时间驱动所需的时间同步；
[0009]通信系统仿真模块，用于搭建通信网络，模拟调控网络的信息系统数据传输；
[0010]电力系统仿真模块，用于搭建电力网络，模拟调控网络的电力系统数据传输。
[0011]作为本专利技术联合仿真系统的一种优选方案，所述仿真控制模块的内部包括：
[0012]仿真场景初始化子模块，用于对通信系统仿真和电力系统仿真进行仿真场景初始化；
[0013]仿真器启动子模块，用于启动通信系统仿真或电力系统仿真所需的仿真器；
[0014]指令下发子模块，用于下发仿真运行指令执行通信系统仿真或电力系统仿真；
[0015]仿真结果展示子模块，用于读取通信系统仿真或电力系统仿真的仿真结果进行展示；
[0016]所述通信系统仿真模块与电力系统仿真模块的内部均包括：
[0017]配置文件子模块，用于生成通信系统仿真或电力系统仿真的相关配置文件；
[0018]拓扑网络仿真子模块，用于根据通信系统仿真或电力系统仿真的相关配置文件搭建通信网络或电力网络，模拟调控网络的数据传输；
[0019]仿真结果提取子模块，用于从拓扑网络仿真子模块提取仿真结果。
[0020]作为本专利技术联合仿真系统的一种优选方案，所述仿真控制模块与通信系统仿真模块之间建立能够对仿真进程进行控制的Socket通信，所述仿真控制模块与电力系统仿真模块之间通过COM接口进行管理控制和实时通信。
[0021]作为本专利技术联合仿真系统的一种优选方案，所述时间同步模块建立离散事件实时监控通信系统仿真进度、建立离散事件用于通信网络正常和发生静态故障时与电力网络之间的时间同步，以及建立离散事件处理通信网络发生动态故障时与电力网络之间的时间同步。
[0022]作为本专利技术联合仿真系统的一种优选方案，所述通信系统仿真模块包括用于搭建SDH通信网络拓扑的SDH网络设备模型、链路模型以及协议模型；所述SDH网络设备模型包括终端复用设备、分叉复用设备、再生重击设备以及数字交叉连接设备；所述终端复用设备根据网络仿真指令将低速支路信号纳入STM
‑
N帧结构，模拟终端复用设备的光电、电光转换；所述分叉复用设备具备同步复用和数字交叉的功能，能够分叉支路信号；所述再生重击设备具备再生功能；所述数字交叉连接设备具备复用功能、业务汇集以及保护倒换功能；所述通信系统仿真模块还用于构建终端设备，所述终端设备能够与外部实物设备建立映射关系，将真实数据引入拓扑网络中。
[0023]作为本专利技术联合仿真系统的一种优选方案，所述电力系统仿真模块的元件模型包括功率转换元件、功率传输元件、控制元件以及测量元件；所述功率转换元件有一个端口，模型对象包括负载、储能装置以及发电机，能够将能量从一个点传递到另一个点；所述功率传输元件有两个端口，模型对象包括线路、电容、电感以及变压器，能够将电能转化为其它形式的能，或者将其它形式的转换为电能；所述控制元件用于对PC和PD元件进行控制，包括调压器控制和电容器控制；所述测量元件用于对电力信息物理系统的物理量进行测量以及运行状况的监测，所述物理量包括电压和电流。
[0024]第二方面，提供一种基于所述面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统的联合仿真方法，包括以下步骤：
[0025]选择初始化仿真场景，对通信系统仿真或电力系统仿真的相关配置文件进行修改；
[0026]加载仿真场景，启动通信系统仿真或电力系统仿真；
[0027]下发仿真运行指令；
[0028]生成仿真结果文件，展示仿真结果。
[0029]作为本专利技术联合仿真方法的一种优选方案，在所述对通信系统仿真或电力系统仿真的相关配置文件进行修改的步骤中，通信系统仿真的场景配置文件包括config文件、app文件和fault文件；所述config文件用于配置每个节点上的协议栈，并指定每个协议的参数；所述app文件用于设置场景业务，对业务进行配置修改；所述fault文件用于在仿真拓扑中设置故障，故障设置类型包括节点故障、链路故障以及端口故障；电力系统仿真的配置文件只有脚本文件，所述脚本文件包含定义的电路、设备参数以及电路求解方式。
[0030]作为本专利技术联合仿真方法的一种优选方案，在所述加载仿真场景，启动通信系统仿真或电力系统仿真的步骤中，启动通信系统仿真是与CMD命令行程序建立交互，通过命令行的形式加载仿真场景；启动电力系统仿真是通过与COM接口建立交互进行启动；在加载仿真场景阶段，所述仿真控制模块和通信系统仿真模块建立Socket通信，所述仿真控制模块和电力系统仿真模块的COM接口文本输入指令窗口建立联系。
[0031]作为本专利技术联合仿真方法的一种优选方案，在所述生成仿真结果文件，展示仿真结果的步骤中，通信系统仿真模块生成相关的仿真结果stat格式的文件，电力系统仿真模块生成csv格式的文件，选择结果文件，将仿真结果通过图表的形式进行展示。
[0032]第三方面，提供一种所述面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统的仿真数据传输方法，包括：
[0033]建立离散事件MSG_M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统，其特征在于，包括：仿真控制模块(1)，用于对通信系统仿真和电力系统仿真进行仿真场景初始化，与通信系统仿真模块(4)和电力系统仿真模块(5)建立交互，启动通信系统仿真或电力系统仿真所需的仿真器，下发相应的仿真运行指令以及读取仿真结果；数据交互模块(2)，用于实现仿真控制模块(1)与通信系统仿真模块(4)和电力系统仿真模块(5)之间的数据交互功能；时间同步模块(3)，用于处理通信系统仿真模块(4)的仿真过程是离散时间驱动，以及电力系统仿真模块(5)的仿真过程是连续时间驱动所需的时间同步；通信系统仿真模块(4)，用于搭建通信网络，模拟调控网络的信息系统数据传输；电力系统仿真模块(5)，用于搭建电力网络，模拟调控网络的电力系统数据传输。2.根据权利要求1所述面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统，其特征在于，所述仿真控制模块(1)的内部包括：仿真场景初始化子模块(11)，用于对通信系统仿真和电力系统仿真进行仿真场景初始化；仿真器启动子模块(12)，用于启动通信系统仿真或电力系统仿真所需的仿真器；指令下发子模块(13)，用于下发仿真运行指令执行通信系统仿真或电力系统仿真；仿真结果展示子模块(14)，用于读取通信系统仿真或电力系统仿真的仿真结果进行展示；所述通信系统仿真模块(4)与电力系统仿真模块(5)的内部均包括：配置文件子模块(6)，用于生成通信系统仿真或电力系统仿真的相关配置文件；拓扑网络仿真子模块(7)，用于根据通信系统仿真或电力系统仿真的相关配置文件搭建通信网络或电力网络，模拟调控网络的数据传输；仿真结果提取子模块(8)，用于从拓扑网络仿真子模块(7)提取仿真结果。3.根据权利要求2所述面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统，其特征在于，所述仿真控制模块(1)与通信系统仿真模块(4)之间建立对仿真进程进行控制的Socket通信，所述仿真控制模块(1)与电力系统仿真模块(5)之间通过COM接口进行管理控制和实时通信。4.根据权利要求2所述面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统，其特征在于，所述时间同步模块(3)建立离散事件实时监控通信系统仿真进度、建立离散事件用于通信网络正常和发生静态故障时与电力网络之间的时间同步，以及建立离散事件处理通信网络发生动态故障时与电力网络之间的时间同步。5.根据权利要求2所述面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统，其特征在于，所述通信系统仿真模块(4)包括用于搭建SDH通信网络拓扑的SDH网络设备模型、链路模型以及协议模型；所述SDH网络设备模型包括终端复用设备、分叉复用设备、再生重击设备以及数字交叉连接设备；所述终端复用设备根据网络仿真指令将低速支路信号纳入STM
‑
N帧结构，模拟终端复用设备的光电、电光转换；所述分叉复用设备具备同步复用和数字交叉的功能，分叉支路信号；所述再生重击设备具备再生功能；所述数字交叉连接设备具备复用功能、业务汇集以及保护倒换功能；所述通信系统仿真模块(4)还用于构建终端设备，所述终端设备与外部实物设备建立映射关系，将真实数据引入拓扑网络中。
6.根据权利要求2所述面向调控网络的电力信息物理系统联合仿真系统，其特征在于，所述电力系统仿真模块(5)的元件模型包括功率转换元件、功率传输元件、控制元件以及测...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪莞乔，高炜，吴赛，王亚男，潘娟，庞宇航，王学清，温昊，秦旭弘，刘川，吴丹，王桂林，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司国网上海市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：