[发明专利]一种电站全数字综合仿真平台

说明书

技术领域

本发明一种电站全数字综合仿真平台,属于电力系统数字仿真领域。

背景技术

现有的实时数字仿真系统一般采用成熟的机电暂态仿真程序或电磁暂态仿真程序，实时数字仿真侧重于实现与物理系统的接口，从而实现用数字仿真系统对物理系统的测试和检验，且采用专用的硬件平台，价格昂贵，例如RTDS,ADPSS等，突出仿真结果的准确性及计算的实时性。以ADPSS为例，采用的是PSASP成熟的机电暂态仿真程序为核心计算程序；以RTDS为例，采用的是EMTD成熟的电磁暂态仿真程序为核心计算程序。现有的电力系统实时数字仿真平台能够外接监控装置实物进行闭环计算，从而实现用仿真电力系统对实物监控装置进行测试的目的，具有很重要的应用价值。对于完整的电站系统，包括了电网、辅机系统、原动机能量转换、控制等系统，若需要对这个完整系统进行研究和学习，需要实现电网、流网、控制等系统跨学科的建模和仿真，现有的实时数字仿真平台没有这样的功能。

现有的电力系统稳定分析程序是为了实现电力系统某种初始状态下经历扰动时的暂态过程研究的需要，例如PSASP，EMTP等，是通过仿真对电力系统某种具体工况进行分析研究的工具，突出仿真结果的精确性。但是电力系统中某些运行状态及其初始工况有时很难获得。实时计算程序较分析计算程序更易观察系统的动态行为，可以为物理系统动态特性的分析计算提供初始工况。

现有的仿真工具很大程度上达到了专业人员对电力系统进行研究的目的，例如PSASP，EMTP等，他们的共同特点是建模时采用严格的数学模型。但绝大多数初学者或初中级水平的专业人员，例如许多运行人员，电力专业的学生，他们缺乏一个采用严格数学模型建模的代表着真实的完整电力系统的模型进行研究、学习和实验，也缺乏对各类实际发电装置(如水力发电机组、自动装置等)进行研究、学习和实验的合适对象，实时仿真工具可能解决上述问题，但是1)：RTDS,ADPSS采用专用的硬件平台，价格昂贵；2)：这些仿真工具通常只能解决单一学科的仿真问题不具备其他系统如流网等系统的仿真功能等；3)：RTDS,ADPSS等专业软件侧重于对实际物理装置的实验，并不定位于广大用户进行教学、实验和学习的需要。目前的仿真工具通常只能解决单一学科的仿真问题，电站系统是一个包括流网、电网、保护和控制的大系统，人们很难找到合适的仿真工具建立这种完整完善的电站模型进行研究和学习。

现有的电站仿真培训系统包含了电网、辅机系统、能量转化系统、控制保护系统等，因此更像一个真实的虚拟电力系统，但是一般采用非严格的数学模型或逻辑模型或非闭环的严格计算等，很难具有研究的意义或帮助领悟理论的效果，通常只适合于设备操作的培训。现有的类似的包括电网、流网的仿真机平台主要以仿真机的开发为目的，电网部分的图形化建模一般采用的是潮流计算模型，电网计算、发电机组计算、保护控制系统计算很难关联为电站电气部分模型的严格闭环计算；流网的图形化建模一般采用的是单相流或均相流的数学模型。整个系统联合计算时子系统计算模型之间的关联计算并非严格的关联、闭环计算，某些子系统仿真模型甚至基于逻辑模型等而非物理系统的数学模型。传统的电力系统仿真机特点：仿真计算模型采用的是非严格数学模型或逻辑模型，因而仿真的数据缺乏研究意义或对生产的参考意义，适合进行中低级培训，仿真计算模型通常采用高速服务器进行计算，培训终端机只是数据接收者及学员的操作终端，即便是一机多模的形式，也很难改变多个学员在练习操作时使用同一个仿真培训系统的事实，培训效率低，而且服务器启动时间长，造成重新恢复初始工况时间长，影响培训效率。

发明内容

本发明一种电站全数字综合仿真平台，采用严格数学模型的基础上，用图形化建模方式形成完整、完善的电站仿真模型。可采用普通商用PC机作为运行平台，实现电站全系统全过程的全数字实时仿真；不仅满足用户对电站完整系统及各分系统、子系统的运行和控制进行研究、学习和实验的需要，也可满足用户对系统中各种类型的发电装置、自动装置等进行研究、学习和实验的需要。实时仿真数据可自动对应电站监控画面的设备变量，用户可通过与实际的监控系统一样的画面操作、监控整个虚拟电站的运行，达到培训、教学、考核的目的，实现电站实时数字仿真机的功能，由于采用严格的数学模型，也解决了传统仿真机一般只适合初中级培训的问题。