[发明专利]一种基于虚拟现实的数字化交互仿真系统和方法

说明书

本发明提供了一种基于虚拟现实的数字化交互仿真系统和方法，包括：CPS拓扑构建模块、模拟仿真模块和模拟电网组合屏模块；CPS拓扑构建模块，用于根据仿真需求从预先构建的虚拟实验室中选择部件，并建立各部件间的电网物理连接和通信连接；模拟仿真模块，用于基于选择的部件以及各部件间电网物理连接和通信连接，进行模拟仿真；模拟电网组合屏模块，用于以增强现实的方式可视化展示模拟仿真模块的仿真结果和电网拓扑结构图；本发明基于解决了传统配电网数模混合仿真实验室建模及计算过程耗时耗力、效率较低，难以实现对大量不同运行方式实时评估的缺点，能够节约大量时间和成本。

技术领域

本发明属于电力仿真技术领域，具体涉及一种基于虚拟现实的数字化交互仿真系统和方法。

背景技术

随着可再生能源并网技术的大规模应用，现有交流配电网正面临分布式发电接入规模化、用电需求定制化、潮流协调控制复杂化等多方面的巨大挑战，传统的交流配电网逐渐显示出其在接纳新能源能力、改善电能质量等方面的不足。

数模混合实时仿真系统是目前最为有效的研究含分布式电源、高渗透率充电等设备的复杂配电网全工况运行的工具。随着电力电子和信息技术日新月异的发展，传统配网向着交直混合、电力电子化、有源化方向发展，其规模和方式使得新问题和新需求层出不穷，亟待研究解决。现有配电网数模混合仿真实验室建模及计算过程耗时耗力、效率较低，难以实现对大量不同运行方式实时评估。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种基于虚拟现实的数字化交互仿真系统，包括：

CPS拓扑构建模块、模拟仿真模块和模拟电网组合屏模块；

所述CPS拓扑构建模块，用于根据仿真需求从预先构建的虚拟实验室中选择部件，并建立各部件间的电网物理连接和通信连接；

所述模拟仿真模块，用于基于选择的部件以及各部件间电网物理连接和通信连接，进行模拟仿真；

所述模拟电网组合屏模块，用于以增强现实的方式可视化展示所述模拟仿真模块的仿真结果和电网拓扑结构图。

优选的，所述模拟仿真模块，包括：小电流接地单元、短路实验单元、分布式电网并/离网单元和合环实验室仿真验证单元；

所述小电流接地单元，用于基于选择的部件以及各部件间电网物理连接和通信连接进行模拟节点接地，结合所述模拟电网组合屏模块可视化展示接地点的电流和电压取线数据；

所述短路实验单元，用于基于选择的部件以及各部件间电网物理连接和通信连接模拟节点短路，结合所述模拟电网组合屏模块可视化展示短路点后失电范围，并进行隔离和转供恢复情况；

所述分布式电网并/离网单元，用于基于选择的部件以及各部件间电网物理连接和通信连接模拟分布式电源并离网，结合所述模拟电网组合屏可视化展示接入点的功率投切情况；

所述合环实验室仿真验证单元，用于基于选择的部件以及各部件间电网物理连接和通信连接模拟电网合环运行，结合所述模拟电网组合屏可视化展示关键节点的电流、电压情况。

优选的，所述CPS拓扑构建模块，包括：CPS物理拓扑单元和CPS通信拓扑单元；

所述CPS物理拓扑单元，用于根据仿真需求从虚拟实验室中选择部件，并建立各部件间的物理拓扑连接；

所述CPS通信拓扑单元，用于根据仿真需求从虚拟实验室中选择部件，并建立各部件间的通信拓扑连接。