电力系统暂态稳定并行化测试系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电力测试技术领域的电力系统暂态稳定并行化测试系统及 方法。所述系统包括：能量管理系统、数据接口模块、拓扑分析模块、聚类分 析模块、潮流分析模块、动态数据库、故障筛选模块、网络资源管理模块、测 试任务调度模块、测试模块单元、性能预测与行为控制模块。本发明专利技术通过并行 化策略测试电力系统暂态稳定性问题，充分考虑了整个电网的拓扑统计特性， 并从较深层次将电网暂态稳定测试工具和网络通信工具无缝结合，大大提高了 对现有各种软硬件资源的利用效率。本发明专利技术不仅适合应用于软硬件资源同构的 高性能测试环境，还特别适合于资源异构且动态多变的各种中小规模测试节点 环境上应用推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力测试
的系统及其方法，具体地说，涉及的是一 种。
技术介绍
从2003年下半年开始，全球范围内连续发生了数起大规模停电事故，引起了 人们对电力系统暂态稳定问题的广泛关注。目前，电力系统机电暂态稳定性测试 方法主要有时域仿真法、暂态能量法和混合法等。时域仿真法通过对非线性微分 -一代数方程组的求解获得发电机故障运行轨迹，其优点是处理结果精确，模型适 应性强；缺点是处理量大，比较耗时。为了提高时域仿真法的处理速度，可以采 用电网动态等值技术和并行化求解方法。暂态能量法采用李雅普诺夫稳定性对系 统稳定性进行测试，其优点是处理速度快，可以给出稳定裕度等指标；缺点是模 型适应能力不强。而混合法充分结合了时域仿真法模型丰富和暂态能量法处理速 度快的优点，利用时域仿真法获得故障运行轨迹，然后采用暂态能量函数进行稳 定性测试，具有广阔的应用前景。现代电力系统正朝着高电压、大机组、大电网 互联和运行市场化等方面发展，并向在线实时甚至超实时数值仿真分析提出了挑 战，如何充分发挥网络上现有各种软硬件资源的处理能力进行电力系统暂态稳定 测试，又是一个当前的技术难题。经对现有技术的文献检索发现，K. Hopkinson等人在《IEEE Transactions On Power Systems》2006，第21巻第2期上发表了 EPOCHS:A Platform for Agent-Based Electric Power and Communication Simulation Built from Commercial Off-The-Shelf Components'^该文报道了一种将电力网络和通信网 络集成进行同步仿真的方法。该方法克服了传统电力网络和通信网络均只能分别 进行仿真的不足，将通用电力系统稳定分析工具和通信协议仿真工具集成在一起， 这样不仅可以分析电力系统的机电暂态和电磁暂态特性，还可以同步仿真网络协5议的通信性能。该仿真器采用已商业化的软件工具进行集成。该方法的缺点在于 系统集成度不高，面向专业应用领域的功能尚待进一步完善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术，提供一种电力系统暂态稳定并行化测试系 统及方法， 一方面考察整个电力网络的各种统计特性，另一方面从较深层次将网 络通信工具嵌入到电力系统暂态稳定测试工具中，最大限度地提高了对现有各种 软硬件资源的利用效率。本专利技术是通过以下技术方案来实现的本专利技术所涉及的电力系统暂态稳定并行化测试系统，包括能量管理系统 (EMS)、数据接口模块、拓扑分析模块、聚类分析模块、潮流分析模块、动态数 据库、故障筛选模块、网络资源管理模块、测试任务调度模块、测试模块单元、 性能预测与行为控制模块。其中所述的能量管理系统(EMS) —端连于电力系统，另一端连于数据接口模块， 用于获取电力系统运行的实时断面信息；所述的数据接口模块为一数据转换模块，将能量管理系统EMS采集到的数据 转化为系统所能检测的数据格式，供拓扑分析模块使用；所述的拓扑分析模块， 一端与数据接口模块连接，接收数据接口模块转换后 的数据，另一端与聚类分析模块相连，将网络拓扑分析结果电网拓扑统计特性参 数传送给聚类分析模块；所述的聚类分析模块，其聚类分析输入项为电网拓扑统计特性参数，输出项 为电网分层分区信息，供潮流分析模块使用；所述的潮流分析模块，对电网的潮流分布进行分析处理，结果存入动态数据库；所述的动态数据库，是一个物理存储设备，存储本测试系统的数据。动态数 据库一端连于潮流分析模块，接收其分析结果；另一端连于故障筛选模块和网络 资源管理模块。动态数据库与故障筛选模块和网络资源管理模块连接，其数据流 动是双向的 一方面，故障筛选模块和网络资源管理模块利用动态数据库中的数 据进行故障筛选和网络资源管理；另一方面，它们又将故障筛选结果和网络资源 列表存入动态数据库；6所述的故障筛选模块，利用动态数据库中存储的数据进行故障筛选和排序， 产生测试任务列表，提交给测试任务调度模块；所述的网络资源管理模块，利用动态数据库中存储的历史资源列表，搜索互 联网上的计算机资源，形成新的资源列表，提交给测试任务调度模块；所述的测试任务调度模块，根据故障筛选模块提交的测试任务列表和网络资 源管理模块提交的资源列表，对网络上的各种软硬件资源进行统一协调管理，以 实现计算任务的优化调度。优化调度的结果供多个测试单元模块使用；所述的测试单元模块，是整个暂态稳定并行化测试系统的核心，由互联网上 一个或数个计算机构成，完成暂态稳定测试任务。测试模块单元其数据输入项是 测试任务调度模块的调度结果，输出项为暂态稳定性指标，供性能预测与行为控 制模块使用；所述的性能预测与行为控制模块， 一端通过互联网连于测试模块单元，获取 电网的暂态稳定性指标；另一端连于研究对象电力系统，将由此模块产生的控制 策略应用于电力系统。本专利技术涉及的一种电力系统暂态稳定并行化测试方法，包括如下具体步骤 第一步，数据采集系统EMS按照固定的周期获取电力系统的实时断面信息； 第二步，数据接口模块将系统的实时断面信息转化为测试系统所能检测的数 据格式；第三步，进行网络拓扑分析；第四步，利用拓扑统计特性参数，对电力网络进行聚类处理，产生电网分层 分区信息；第五步，进行潮流分布处理，形成暂态稳定测试所需的潮流数据； 第六步，将第五歩结果存入动态数据库，更新动态数据库； 第七步，设定故障事件产生方式；第八步，如果选择人工方式，则根据工程调度经验产生预想故障；如果选择 动态方式，根据动态数据库中的数据，采用支路型故障筛选以及排序快速算法动 态产生预想故障；第九步，根据第八步产生的预想故障生成测试任务列表，并存入动态数据库; 第十步，从动态数据库中获取历史资源列表；7第十一步，根据历史资源列表和用户提供的IP范围信息，动态监测互联网上 的计算资源；第十二步，根据第十一步获得的测试资源，更新资源列表存入动态数据库； 第十三步，考虑到计算任务和网络上软硬件计算资源的差异性，采用不同任务并行化分解策略和任务池技术，将测试任务动态分配给各个测试模块单元；第十四步，各个测试模块单元对分配到本单元的测试任务进行处理，产生暂态稳定性指标；第十五步，对各个测试模块单元产生的暂态稳定性指标进行汇总分析，预测 未来电网暂态稳定变化趋势，并根据电网运行的实际情况，给出预防或紧急控制 策略。第八步所述的支路型故障筛选以及排序快速算法中有随即扰动和蓄意攻击两 种方式，其中随机扰动的分布函数可随机产生或按照某种事先给定的概率分布产生，而蓄意攻击可以按照节点度分布从大到小或者按照线路介数由大到小的模式进行。第十二步所述的更新资源列表，具体如下网络资源管理模块根据用户提供 的IP范围自动搜索网络上的处理节点，添加到动态数据库中的历史资源列表中， 形成初始化资源列表；然后向初始化资源列表中的处理节点发送计算请求，当处 理节点收到计算请求后根据自身CPU、内存使用情况决定是否参与暂态稳定测试， 如果决定参与，则将本地信息传回网络资源管理模块；最后网络资源管理模块根 据响应信息确定可以利用的资源，更新资源列表，存入动态数据库。第十三步所述的任务并行化分解策略包括数据级测试任务本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统暂态稳定并行化测试系统，其特征在于包括：能量管理系统、数据接口模块、拓扑分析模块、聚类分析模块、潮流分析模块、动态数据库、故障筛选模块、网络资源管理模块、测试任务调度模块、测试模块单元、性能预测与行为控制模块，其中：　所述的能量管理系统一端连于研究对象电力系统，另一端连于数据接口模块，用于获取电力系统运行的实时断面信息；　所述的数据接口模块为一数据转换模块，将能量管理系统采集到的数据转化为系统所能检测的数据格式，供拓扑分析模块使用；　所述的拓扑分析模块，一端与数据接口模块连接，接收数据接口模块转换后的数据，另一端与聚类分析模块相连，将网络拓扑分析结果电网拓扑统计特性参数传送给聚类分析模块；　所述的聚类分析模块，其聚类分析输入项为电网拓扑统计特性参数，输出项为电网分层分区信息，供潮流分析模块使用；　所述的潮流分析模块，对电网的潮流分布进行分析处理，结果存入动态数据库；　所述的动态数据库，是一个物理存储设备，存储本测试系统的数据，动态数据库一端连于潮流分析模块，接收其分析结果；另一端连于故障筛选模块和网络资源管理模块；　所述的故障筛选模块，利用动态数据库中存储的数据进行故障筛选和排序，产生测试任务列表，提交给测试任务调度模块；　所述的网络资源管理模块，利用动态数据库中存储的历史资源列表，搜索互联网上的计算机资源，形成新的资源列表，提交给测试任务调度模块；　所述的测试任务调度模块，根据故障筛选模块提交的测试任务列表和网络资源管理模块提交的资源列表，对网络上的各种软硬件资源进行统一协调管理，以实现计算任务的优化调度，优化调度的结果供多个测试单元模块使用；所述的测试单元模块，是整个暂态稳定并行化测试系统的核心，由互联网上一个或数个计算机构成，完成暂态稳定测试任务，测试模块单元其数据输入项是测试任务调度模块的调度结果，输出项为暂态稳定性指标，供性能预测与行为控制模块使用；　所述的性能预测与行为控制模块，一端通过互联网连于测试模块单元，获取电网的暂态稳定性指标；另一端连于研究对象电力系统，将由此模块产生的控制策略应用于电力系统。...

【技术特征摘要】
1、一种电力系统暂态稳定并行化测试系统，其特征在于包括能量管理系统、数据接口模块、拓扑分析模块、聚类分析模块、潮流分析模块、动态数据库、故障筛选模块、网络资源管理模块、测试任务调度模块、测试模块单元、性能预测与行为控制模块，其中所述的能量管理系统一端连于研究对象电力系统，另一端连于数据接口模块，用于获取电力系统运行的实时断面信息；所述的数据接口模块为一数据转换模块，将能量管理系统采集到的数据转化为系统所能检测的数据格式，供拓扑分析模块使用；所述的拓扑分析模块，一端与数据接口模块连接，接收数据接口模块转换后的数据，另一端与聚类分析模块相连，将网络拓扑分析结果电网拓扑统计特性参数传送给聚类分析模块；所述的聚类分析模块，其聚类分析输入项为电网拓扑统计特性参数，输出项为电网分层分区信息，供潮流分析模块使用；所述的潮流分析模块，对电网的潮流分布进行分析处理，结果存入动态数据库；所述的动态数据库，是一个物理存储设备，存储本测试系统的数据，动态数据库一端连于潮流分析模块，接收其分析结果；另一端连于故障筛选模块和网络资源管理模块；所述的故障筛选模块，利用动态数据库中存储的数据进行故障筛选和排序，产生测试任务列表，提交给测试任务调度模块；所述的网络资源管理模块，利用动态数据库中存储的历史资源列表，搜索互联网上的计算机资源，形成新的资源列表，提交给测试任务调度模块；所述的测试任务调度模块，根据故障筛选模块提交的测试任务列表和网络资源管理模块提交的资源列表，对网络上的各种软硬件资源进行统一协调管理，以实现计算任务的优化调度，优化调度的结果供多个测试单元模块使用；所述的测试单元模块，是整个暂态稳定并行化测试系统的核心，由互联网上一个或数个计算机构成，完成暂态稳定测试任务，测试模块单元其数据输入项是测试任务调度模块的调度结果，输出项为暂态稳定性指标，供性能预测与行为控制模块使用；所述的性能预测与行为控制模块，一端通过互联网连于测试模块单元，获取电网的暂态稳定性指标；另一端连于研究对象电力系统，将由此模块产生的控制策略应用于电力系统。2、 根据权利要求l所述的电力系统暂态稳定并行化测试系统，其特征是， 所述动态数据库与故障筛选模块和网络资源管理模块连接，其数据流动是双向 的 一方面，故障筛选模块和网络资源管理模块利用动态数据库中的数据进行 故障筛选和网络资源管理；另一方面，它们又将故障筛选结果和网络资源列表 存入动态数据库。3、 一种根据权利要求1所述的电力系统暂态稳定并行化测试系统的测试方 法，其特征在于包括如下具体步骤第一步，数据采集系统EMS按照固定的周期获取电力系统的实时断面信息； 第二步，数据接口模块将系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢栋，严正，潘爱强，王兴志，李丽，
申请(专利权)人：谢栋，严正，潘爱强，王兴志，李丽，
类型：发明
国别省市：31