基于调控一体化的调度运行业务仿真软件开发

《自动化技术与应用》2020年第39巻第12期彳亍业应用与交流
Industrial Applications and Communications
基于调控一体化的调度运行业务仿真软件开发
马翔「，吕磊炎I,宋昕打方璇】，崔波2
(1.国网浙江省电力有限公司金华供电公司，浙江金华321017；
2.北京清大高科系统控制有限公司，北京102208)
摘要：特高压交直流电网使电网电气联系日益紧密，需要提升各级调控运行人员协同运行管理大电网的能力，而调控一体化系统 能够提供必要的技术支持。

本文从调控一体化角度出发，面向横向系统集成、纵向系统协调运行和全网共享的理念,设计了一套调控运行仿真软件。

首先阐述了调控一体化下调控运行面临的新形势，然后说明了软件的主要技术原则和设计标准，并分析了软件的软硬件构架。

接着分析了该软件实现的功能,包括电网仿真、监控员模拟培训和主要的特色内容。

最后对本软件进行了实例分析，说明了本软件的优势。

关键词：调控一体化，调度运行;仿真软件，特高压混联调度
中图分类号.TP391.9文献标识码:B文章编号:1003-7241(2020)012-0146-05
Training Simulation System's Development Strategy for Power Grid Dispatchi ng and Control Integration
MA Xiang1,LV Lei-yan1,SONG Xin1,FANG Xuan1,CUI Bo2
(1.State Grid Jinhua Power Supply Company,Jinhua321017China;
2.Beijing Qing Da Gao Ke System Control Company,Beijing102208China)
Abstract:The UHV AC-DC grid makes the electrical connection of the grid more and more tight,thus the ability of the operators needs to be improved to better operate and manage the large grid,and the dispatch and controlling integrated system can provide the necessary technical support.Based on the concept of integration,under the idea of system coordination opera・tion and network-wide sharing,it designs a set of training simulation software.Firstly,the new challenges faced by the step・by・step operation under integration and integration are carried out.Then the main technical principles and design cri­teria of the software are explained,and the software and hardware architecture of the software are analyzed.Then the main functions implemented by the software are displayed,including grid simulation,monitor simulation training and oth・er features.Finally,an example analysis of the software is carried out to illustrate the advantages of the software.
Key words:integration of dispatch and controlling;dispatch and operation;simulation software;UHV AC-DC grid
1引言
目前特高压交直流电网网架逐渐形成，调度面向一体化方向发展，需要将各电压等级变电站、换流站进行归类划分，变电设备运行集中监控、输变电设备在线监测与分析都需要统一决策、统一调控，实现各级调度的调控一体化运作叫面对如此大的电网结构变化，面对历史性的特高压交直流混联电网，有必要结合调控一体化业务特
收稿日期：2019-11-04点,对调度操作人员开展业务培训,尤其是在调控运行仿真软件方面更应当适应新形势的变化。

现有的调度员仿真培训系统(DTS)和监控仿真培训系统均存在着诸多缺陷：首先，传统DTS与监控仿真系统是相互独立的，不能同时反映厂站、电网和集控中心的相互影响，无法实现调控一体化的培训；另外，现有仿真软件没有结合特高压一体化调度、新能源大量接入的特点进行专业化的培训模块，因此无法实现这部分内容的培训；最后，针对现有形势的调度仿真软件理念有待更新,
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随着大数据、物联网的发展，数据逐渐实现共享化，因此这部分内容应当反映到仿真培训软件中。

本文针对特高压交直流混联、分布式电源大量接入背景下的调控一体化模式,提出一种适应当前形式的调控运行业务仿真软件。

软件依据易用性、完整性、安全性和适用性进行设计，涵盖了主要的调度仿真功能,满足培训调度、监控人员的目的，支持远程联合反事故演习，大大提高了DTS系统的应用范围和实用性。

2调控一体化下的调控运行业务形态特高压交直流混联电网是电网发展的一种形式，能够形成全球能源互联网的骨干网架，具有接入电源类型多元、设备类型多样、地域覆盖广泛等特点，其输送容量大、潮流变动频繁、受扰行为复杂叫由于特高压交直流混联电网需要分层分区进行控制，控制技术较为复杂，逐渐向在线预测、实时控制方向发展，调控一体化由此成为目前调控业务的主要背景。

根据交直流混联系统的特点，特高压交直流电网可以在发展过程中纳入新能源，不断向着泛在网络发展。

因此随着电网规模的快速增长，各种新能源的加入，交直流混联电网将出现国调、省调、地调多级控制区,控制区内风水火光等多类型电源交织，控制区内、控制区间、新能源替代交易控制、联络线控制策略与考核要求复杂。

因此有必要针对新形势的调度内容开发出一套适应当前形势的调度仿真软件。

3调控运行业务仿真软件设计
3.1软件设计理念
3.1.1支持横向系统集成
系统按照调度业务规范化要求，主要以满足相关的应用目的和数据共享集成的目标，结合一次设备、二次设备和电力大数据等主要结构和功能，建立满足仿真培训的结构总线和服务总线,采用立体化设构架，对源、网、荷各侧资源进行整合，从而实现调度培训的具体目标。

横向 集成主要是对源网荷各侧信息的集成，包括SCADA系统信息、EMS系统信息和需求侧管理的相关信息，结合输配电调度的具体工作内容，设计相应的模型、整合相应的数据、建立相关的构架，对系统的调控功能实现等进行优化。

3.1.2满足纵向系统协调
纵向协调主要是指满足我国多级调度的上下级联动。

不同级别的调度所针对的电网模型、调度计划、运行方式等信息需要纵向传输，上下级调度之间应当相互沟通，下级调度上报调度计划、上级调度下发调度指令等，同时应当满足纵向数据流的传输要求，尤其是在电网结构分析、潮流分析等方面的数据，上下级电压协调调整、开展联合反事故演习等，实现从上到下的调度精细化分工、全局式管理。

3.1.3实现全网共享
随着电力大数据、物联网的发展和应用，电力系统的数据越来越庞大，包括结构化数据、非结构化数据、历史数据和实时数据等，这就给调度处理带来了更多的机遇,同时应当实现数据共享，使得资源利用最大化叫目前电网的运行管理原则为“统一调度、分级管理”，在多个节点部署SCADA之后，随着物联网的建设，系统各层级调度产生的调度数据剧增，只有在实现横向和纵向调度中的数据共享，才能实现全景式调控管理，学员在调控仿真学习时才能利用好这些数据。

3.2软件设计准则
该软件的设计原则主要包括：(1)操作性。

系统应当面向调度学员和教员，设计可操作性强的软件，主要以功能和数据集成为特色；(2)整合性。

系统应当涵盖我国分级调度的特色内容，整合各类资源，突出重点内容；(3)可靠性。

系统能够满足对特高压交直流一体化调度的可靠支持,包括各类分布式电源接入后的调度管理等，不应发生仿真系统崩溃;(4)可扩展性。

应当留出一定裕量，方便后期系统功能的扩展。

软件主要依据的标准分为国际标准和国内标准。

主要包括：国际标准化组织标准；国际电工技术委员会标准；国际电信联盟推荐标准；中华人民共和国国家标准；中华人民共和国电力行业标准;操作系统接口符合POSIX 及OSF标准擞据库接口符合SQL结构化查询语言标准；人机界面基于X Window/Motif；GB/T《地区调度自动化系统》；DL/T《地区电网调度自动化设计技术规程》；DL/T《电力系统调度自动化设计技术规程》和国家经济贸易委员会《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》等。

3.3软件软硬件构架
系统的硬件构架设计如图1。

本文系统采用服务器集中部署,用户终端分布配置铁同时在DTS系统接入了调控一体化数据库，充分适应了当前特高压交直流混联、分布式电源大量接入的现状,不仅方便学员进行学习，而且还可以对最新数据进行获取，达到学习与监控的效果。

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学
员台
学
员台
学员台
学员台
-远程教员一
-远程教员一
-远程教员一
-远程教员一
图1硬件构架
系统的软件设计如图2。

该构架下，仅由实际量测得 到的SCADA 为实时态，其余均为培训态，并根据现阶段
电网调度主要流程规范叫设计与上下层交换信息的软件 结构、通信接口等,能够与EMS 和其他电力系统各项主要
系统进行交互，从而实现软件的各项功能。

4调控业务仿真软件主要功能与特色
4.1调控业务仿真软件主要功能4.1.1 DTS 仿真
调度员仿真培训系统DTS 是最基本的功能，主要是 对传统调度内容的仿真和培训，包括全景仿真、数据共 享、实时同步等，考虑到新形势下的调度发展，还可加入 扩展功能,包括相应的元件参数和模型等。

4.1.2电力系统仿真
电力系统仿真主要包括稳态仿真、动态仿真、全过程
动态仿真和电网故障仿真。

其中为了提高动态仿真的整
体效率，将整个动态过程分为暂态过程和中、长期动态过 程三个阶段，在不同阶段采用不同精度的元件模型，并根
据系统所处的状态自动进入不同阶段的仿真计算。

4.1.3继电保护仿真
继电保护仿真分为传统设备的仿真和新形势下特高 压交直流一体化系统、分布式电源系统的保护仿真。

目
前特高压交直流一体化下，交直流系统的保护控制至关
重要，尤其涉及到换流站内的相关设备，在本软件中是一 大教学特色；另外，分布式电源接入后由于会改变原有系
统的潮流,造成故障点判断失误、系统误动或者拒动等情
况，本系统也会根据相应的故障监测算法，进行线上模 拟,提高学员对这些新形势的操控能力。

4.1.4安全自动装置仿真
安全自动装置的仿真主要是针对各种分布式稳定控
制装置、低频减载装置、低压减载装置和系统自动解列装
置等的仿真,可以对这类装置的正常动作、误动、拒动、投 退、动作后的复位操作和定值修改等进行模拟，结合网架
结构、潮流断面等开展操作演练，提高故障情况下的调度 员操作能力。

4.1.5操作票校验仿真
系统支持对操作票的校验功能，设备命名依据国网
技术规范,设备操作术语应当规范。

4.1.6控制中心仿真
在控制中心仿真服务器上，部署实时监控与智能报 警、网络分析、调度计划、AGC 、AVC 等应用，这些应用以
控制中心仿真服务器为主机，其数据均来自于控制中心 仿真服务器中的培训态数据。

上述应用软件直接采用部 署在实时系统中的对应模块的应用软件,这些应用都应 支持在培训态下的计算，应用的计算结果也相应的写入
培训态。

这种应用软件的完全镜像，可以保证仿真系统
中各种应用的功能与实时系统完全一致。

这部分包括新能源的仿真部分，主要包括新能源
AGC 控制的建模、控制策略及模式、新能源发电日计划、
-—
实际电网
f CZ ---------2^
*可视化全过程
I-发电调度」
综合智能告警
特高压一体化 —调度一J
SCADA
模拟量测
机组控制仿真
电力系统调控仿真平台
U 开关信号潮流U 故障/异常报警
SCADA
二次信号与光电压控制 潮亦点Q 控仿真 J
地调
AVC
分布式
集控操作
图2软件构架
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Applications
图3调度与监控联合仿真示意图
滚动发电计划和实时调度计划等功能，涵盖常规的自动发电控制(AGC)功能和多能源协调优化控制策略，同时对新能源的随机性进行仿真培训，学员能够自动下发的有功控制指令给新能源场站。

4.1.7教员系统功能
系统可实现两种培训模式：教员和学员之间的培训模式和学员自学模式。

教员系统主要针对学员的操作结果进行操控，可以实现在线控制、离线分析等功能。

4.2调控仿真软件主要特色
4.2.1一体化调度与监控联合仿真
一体化联合培训仿真系统具体方案如图3:一体化调度仿真(DTS)和监控仿真(OTS)的一次设备模型完全一致，实现电网仿真与监控仿真的设备状态的自动映射。

电网仿真计算的结果为监控仿真提供网络潮流。

设置故障时由监控仿真驱动站内保护动作，并将保护动作和开关变位信息提供给调度仿真。

调度仿真根据保护动作和开关变位情况,重新进行网络拓扑计算，并计算故障后的潮流。

4.2.2联合反事故演习功能
在我国的统一调度体制下，电网的调度是一种上级调度中心协调下级调度中心，平级相互配合的模式叫在系统发生事故时,故障可能会扩大到上级网络，造成大面积停电。

因此，对于反事故演习应当联合多级调度进行反事故演习。

调度的反事故演习涉及较多层级，因此本系统包括多种模式，包括上级调度之间、上下级调度之间、下级调度之间等，演习内容应当根据真实事故案例或者由教员设定，应当能够真实反映电网事故的具体模式和情况，对于源网荷各侧的事故都应涉及到叫联合反事故演习的逻辑结构如图4所示。

图4联合反事故演习逻辑结构
5应用案例
以潮流计算和监控仿真一体化说明联合仿真的流程。

潮流监控一体化仿真首先需要系统的潮流计算结果，其中监控时对系统的某一事件进行操作，因此还应有事故处理器,事故处理器等待电力系统的潮流计算结果，对事件进行接收和处理，进而对相应的元件进行操作仿真。

下一阶段，即对系统的动态模型、频率模型和自动装置进行跟进，根据事故的严重情况,结合网络拓扑和切负荷的状况，计算事故后的动态潮流,判断相关元器件的动作状态，实现事故下监控操作和潮流仿真的一体化实现。

调度监控潮流一体化示意图如图5所示。

潮流和监控一体化仿真不仅能够充分利用系统的潮流计算结果，而且将事件处理器嵌入电网仿真中，提高操控的可能性和故障的处理效率。

一体化仿真根据电网的结构和潮流状况，充分利用动态潮流结果，完成对传统DTS的功能扩展,不仅对于学员有着重要的意义,而且对于进一步分析复杂形势下电网的动态模拟和监控都具有重要意义。

(下转第153页)
Techniques of Automation&Applications
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逻辑性功能的Access数据库应用系统，以此降低了设计开发难度，且此系统可在很大程度上保证用户登录与信息的安全性，值得大力推广与应用。

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作者简介：郭静(1985-),女，本科，讲师，研究方向：计算机网络技术.
(上接第149页)
6结束语
本文提出了一种基于一体化调度的调控运行业务仿真软件。

软件支撑横向系统集成和纵向系统协调，满足全网共享的要求。

软件主要能够实现DTS仿真、电力系统仿真、继电保护仿真、安全自动装置仿真、操作票校验、教员系统仿真等功能，主要的特色包括调度与监控联合仿真、联合反事故演习功能。

本系统能够帮助学员在调度一体化背景下对电力系统调度进行全景式的仿真，系统的应用人员可以包括调度、监控、运行方式、继电保护、市场交易、自动化等各专业科室人员，应用面十分宽阔。

[2]邓晖，黄弘扬,楼伯良，等.浙江多馈入交直流混联电网电压稳定性分析[J]•浙江电力,2017,36⑷：1-4,
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作者简介：马翔(1972-),男，本科，高级工程师，研究方向：天电网调度运行管理.
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