电力系统动态模拟技术

电力系统动态模拟技术

王!强

!兰州理工大学电气工程与信息工程学院"兰州730050#

摘!要:介绍了基于COM(串行通信端口)的分布式电力系统动态模拟技术和基于PLC(可编程逻辑控制器)的多层数字控制网络电力系统动态模拟控制技术的基本结构和技术要点o其中前者的硬件为模块式结构软件为组件容器中的若干组件库;后者则用多层数字控制网提高了系统的可靠性~灵活性和可扩展性o

关键词:电力系统动态模拟;COM;数字仿真;PLC

中图分类号:TM711文献标识码:文章编号:1003-65202005)09-0081-03

D y na m ic S i mul ati on Technol o gy of e lectric Power S y ste m

W NG i an g

(E l ectri cal En g i neeri n g and I nf or m ati on S chool of Lanzhou uni versit y Lanzhou730050Chi na)

Abstract:This p a p er i ntr oduces t he sit uati on of d y na m ic si mulati on of p o Wer s y ste m desi g n of p o Wer distri buti on s y ste m d y na m ic si mul ati on based on COM and a multil a y er di g ital contr ol net Wor k m et hod based on PLC Which u-ses di g ital technol o gy nested of t he traditi on anal o g c y anic contr ol m et hod.fi nall y t he p r os p ect of technol o gy p o W-er s y ste m d y na m ic si mul ati on is g i ven based on t he co m p arison of p o Wer s y ste m d y na m ic si mulati on W it h t he di g ital si mulati on model of p o Wer s y ste m.

K e y words:p o Wer s y ste m d y na m ic si mul ati on COM di g ital si mulati on model.

0!引!言

电力系统是发电厂~电力网和电力负荷组成的电能生产~输送和应用转化的统一系统发~输~用电是同一瞬间进行并完成的连续过程o电力系统中各电气设备或直接连接或相互电磁耦合系统实际试验非常困难绝大多数试验都在仿真模型上进行电力系统动态模拟就是一种用于研究电力系统动态特性的物理模拟o近年来计算机软硬件技术的应用使电力系统动态模拟技术在软硬件平台测控统一模型~分布式网络测量系统~仿真器中虚拟现实技术及多媒体技术的应用~智能仿真尤其是人-机复杂大系统的建模和仿真等方面取得了迅猛发展[1!5]o 基于网络的测量系统是当今的研究热点它消除了测控系统中各类模板的集成以及在异构和分布环境下设备互连~传输介质共享~数据通信和设备操作等问题符合当前设计开放性的原则o

本文主要介绍基于COM分布式的和基于PLC 的两种电力系统动态模拟控制技术o前者是用于创建可相互作用的~二进制软件组件的~面向对象的系统它突破了面向对象代码级共享的不足采用二进制共享是面向对象技术的最新发展可使新组件取代原组件而不影响程序增强了程序的扩展性具有开放性~灵活性~可管理性~安全性和透明性等特点在组件构建的框架下一个庞大的系统分成多个组件每个组件保证一定的独立性;后者则是工业领域常用的控制模块支持E t her net~D evi ce Net~M odb-us等多种通信方式自带以太网接口可在编程软件中设置网络参数且性能稳定可重复编程o

l!基于COM的分布式电力系统动态模拟技术

1.1!硬件系统

基于COM技术的分布式电力系统动态模拟技术[6!8]的硬件设计(见图1)抛弃传统集中插板的工控机数据采集方式而用模块化结构被测单元为单独的内含高性能微机的数据采集模块可采集模拟量~开关量~脉冲量并具有远动功能实现了分布智能化~测量转换一体化的面向对象技术特征o模块提供一网络接口执行主机命令~上传数据给主机并按实况连接发电机~变压器~输电线路等单元型号

o

图l!动模测试系统硬件组成图

F i g.l!H ardware of d y na m ic s i mul ation s y ste m

1.2!软件设计

由输入输出组件~界面组件~算法组件~决策组

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18

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!!第31卷第9期

2005年!!9月

高!电!压!技!术

~i g h volt a g e En g i neeri n g

vol.31No.9

S e p.!2005

件等组件库组成的软件系统置于一组件容器中9经组件间的组合得到完整\连续的测控系统而无需重新编译和链接组件9增强了程序的功能和扩展性o 1)通讯组件!系统软件中最重要的数据通讯负责收集各监控站端的信息并将其发至各工作站显示\处理o 按相关标准和要求它可设计成全双工问答式和半双工循环式两种9均由内部控制模块单元接收和发布数据接口组成o 数据接收接口分为全数据\事件顺序记录\变化数据等10个接口并对应相应规约o 运用COM+网络协议透明的特点9数据发布能取消传统通讯机和工作站间的中间层协议而直接将数据由数据发布组件接口映射到工作站上的任何一台计算机o 客户端与服务器端通讯结构见图2

o

图2!通讯组件信息交换原理

F i g .2!Pri nci p le of i nf or m ation exchan g e

of co mmunication co m p onent

2)数据库组件!为降低对客户机的要求\易于

跨平台访问9采用3层W eb 应用的(DN )结构框架!"表示层由W eb 浏览器实现;#业务逻辑层由W eb 组件和COM +对象实现9其封装的业务逻辑包括相应的业务规则和实现这些规则而执行的业务逻辑9它是应用程序的核心组成部分9完成大容量处理\大规模并行\消息通信\事务支持以及W eb 存取等重要功能;$数据库层通过 DO 或OLEDB 技术实现数据提取\添加或修改o COM+的分布式事务处理机制提供了高可靠性数据处理功能o

3)界面组件!其功能为封装内部9还有部分接口表达电力元器件(如开关组件的上\下刀闸和旁路

开关连接)的关联关系9保证遥控的准确性o 4)负载平衡组件!COM +支持应用群集负载平衡的组件可使一个节点故障时自动将任务再定向到另一节点上继续执行9故该系统可靠性很高o

由开发COM+对象来封装业务逻辑还可转化具体业务逻辑为数据库o COM +的分布式事务处理机制数据处理功能可靠性高9COM+引入的中间件负责管理对象生存期9放弃不再使用的对象资源9而在客户机请求时再将其回收以实现应用系统的可伸缩性o 运用组件化技术构架和实现动模系统成果显著9开发出的软件包信息结构灵活9功能重构性强9提供开放接口9模块复用性强9运算速度快9奠定了分布式基础9体现了组件技术的性能优势o 2!基于PLC 的多层数字控制网络动态模拟技术

!!基于PLC 的多层数字模拟 9!11]

用数字技术代替传统动态模拟方法9结合动模控制特点9由组件多

层控制网络模拟各种功能9提高系统控制水平9使其具有极强的灵活性\可靠性\可扩展性o 该系统按其

控制方式及数据通讯特点从上到下依次(见图3)分为过程监控\数据交换\现场控制\现场设备4层结构9从而实现多种通讯协议的转换\统一和共存o 1)过程监控层!它处于系统的最上层9为运行人员提供集中监视和管理的环境9该层包括运行着工控软件的工业控制计算机\服务器9用于远程共享的媒体服务器\路由器等o 其通讯特点是!"通信数据量大而且集中9需有高速链路支持9但实时性要求不太高;#通信的范围较大9不仅可局域网互联9还可经路由器与校园网\互联网相连9与数据库技术\互联网技术\数据分析和处理技术紧密关联o !!2)数据交换层!它在系统中作为承上启下的数据平台由两台装有相应通信模块的SLC -5/PLC 组成9此通信模块再加上两PLC

本身自带的通信功能

图3!控制系统结构示意图F i g .3!S truct ure of control s y ste m

28 Se p .2005

~i g h !volt a g e !En g i neeri n g vol .31No .9!