[发明专利]一种变电站信息物理融合半实物仿真系统和仿真方法

说明书

本发明公开一种变电站信息物理融合半实物仿真系统和仿真方法，包括一次设备行为数字仿真系统和二次控制保护系统，所述一次设备行为数字仿真系统包括数字仿真模块、实时故障分析模块、仿真计算模块和数据处理模块，所述二次控制保护系统包括智能终端模块、合并控制模块和采集反馈模块；本发明解决了智能变电站在不同的运行方式下一次设备运行行为的过程数据仿真、状态驱动仿真及状态数据仿真的问题，结合真实的变电站二次保护设备和自动化设备，构成变电站信息物理融合半实物仿真系统，同时避免纯物理仿真的局限性和纯数字仿真实验的理想化的问题。

技术领域

本发明涉及智能变电站仿真技术领域，尤其涉及一种变电站信息物理融合半实物仿真系统和仿真方法。

背景技术

在当前信息化与工业化高度融合背景下，智能电网的建设和发展具备了坚实的技术基础，智能电网采用去中心化的方式，使得电网变得更加安全、清洁，但仍存在由于自然灾害、工作人员误操作、设备老化、设备不合格等因素导致的电力系统故障，对电网安全造成较大的威胁，因而对变电站保护控制设备有较高的要求；

智能变电站是现代电力系统的核心内容，是智能电网建设的重要组成部分，也是智能电网的重要节点，主要负责变压和分流，对于智能电网的投建、运行、维护有着关键的作用；

传统的智能变电站保护控制设备在复杂运行方式下相关测试造价很高，不利于大规模仿真，且系统封闭，对于普通学者而言性价比不高，入门难度较大，会造成测试困难，因此，本发明提出一种变电站信息物理融合半实物仿真系统和仿真方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种变电站信息物理融合半实物仿真系统和仿真方法，该变电站信息物理融合半实物仿真系统和仿真方法解决了智能变电站在不同的运行方式下一次设备运行行为的过程数据仿真、状态驱动仿真及状态数据仿真的问题，结合真实的变电站二次保护设备和自动化设备，构成变电站信息物理融合半实物仿真系统，同时避免纯物理仿真的局限性和纯数字仿真实验的理想化的问题。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种变电站信息物理融合半实物仿真系统和仿真方法，包括一次设备行为数字仿真系统和二次控制保护系统，所述一次设备行为数字仿真系统包括数字仿真模块、实时故障分析模块、仿真计算模块和数据处理模块，所述数字仿真模块用于对一次设备运行状态和故障异常进行单体和复合仿真，同时对一次开关设备驱动进行仿真，所述实时故障分析模块用于对一次设备实时的故障数据进行采集分析，所述仿真计算模块用于根据变电站接线结构、元件参数对变电站一次设备的运行情况进行精确建模及准确计算，所述数据处理模块用于将仿真计算模块的计算结果转换成对应设备接收的信息数据；

所述二次控制保护系统包括智能终端模块、合并控制模块和采集反馈模块，所述智能终端模块用于驱动变电站仿真开关设备动作同时采集仿真开关设备的状态数据进行上传，所述合并控制模块用于接收数据处理模块转换的信息数据并发送控制指令给智能终端模块，所述采集反馈模块用于采集实际变电站设备的控制信号并反馈至数字仿真模块。

进一步改进在于：所述数字仿真模块包含自动调整子模块，所述自动调整子模块用于根据接收到的采集反馈模块的反馈信息对数字仿真模块仿真的拓扑结构和运行参数进行自动调整，所述数字仿真模块进行一次开关设备驱动仿真时采用了功率放大器和模拟断路器组实现的。

进一步改进在于：所述仿真计算模块包含显示器，所述显示器用于实时显示经建模计算的变电站相同的电压电流波形，并由用户根据图形界面对电网元件参数进行修改实现仿真模拟的控制。

进一步改进在于：所述合并控制模块包含指令生成子模块，所述指令生成子模块用于根据转换的信息数据并结合变电站设计的控制流程生成设备的控制指令并进行发送，所述采集反馈模块采集的实际变电站设备控制信号包括设备输出的开关操作、跳闸保护和重合跳闸的控制信号。