广域测量系统时延的数字仿真方法及实时数字仿真器实现.pdf

第37卷第17期 电力系统自动化 V01．37No．17 2013年9月10日 AutomationofElectricPower Systems Sept．10，2013 1230 DOI：10．7500／AEPS20121 广域测量系统时延的数字仿真方法及实时数字仿真器实现 张 放1，程 2 林1，黎 雄2，陈 刚1，孙元章h (1．电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，清华大学，北京市100084； 2．武汉大学电气工程学院，湖北省武汉市430072) 摘要：根据对广域测量系统(WAMS)中时延产生原因以及实测统计结果的分析，提出了一种 WAMS时延的数字仿真方法并给出了实现步骤。仿真过程将基于WAMS的电力系统任务分为 软实时任务和硬实时任务，分别采用小步长子流程与大步长子流程同时进行模拟。小步长子流程 以单位仿真步长间隔实时输出量测受时延影响的测量值；大步长子流程以wAMS测量步长输出 量测受时延影响的测量值及其时标。所提WAMS时延仿真方法的最大优点是：既可以模拟按照 特定分布生成的随机时延，也可以依据实测时延数据序列模拟时延；在此基础上还能够模拟数据丢 包、粘包、通信失败等各种异常网络状态。最后，在实时数字仿真器(RTDS)中实现了该时延仿真 方法，并分别采用随机时延和实测时延进行RTDS试验，仿真结果验证了该方法的有效性。该方 法适用于广域控制器受时延影响的理论仿真校验。 关键词：广域测量系统；时延；数字仿真；实时数字仿真器 0 引言 电力系统实时数字仿真器(RTDS)是实时的电 磁暂态仿真器，以其高精确度且可实现硬件在环测 近20年来，电力系统广域测量系统(WAMS) 试而得到业界高度认可，广域控制设备投运前需要 快速发展，并逐步成为广域电力系统动态监测与控 经过RTDS硬件在环测试。RTDS的内部时延仿 制的重要数据平台。基于WAMS数据的动态监测 真与其他数字软件仿真类似，虽然RTDS能使用其 与控制的相关研究通常需要进行电力系统现场试 自带的GT—net板卡[41或通过功率放大器接人 验。现场试验往往由于可能引起系统失稳进而造成 严重的经济损失而难以实现，研究人员通常以数字 WAMS的测量功能，但实验室中难以搭建与实际 仿真代替现场试验。 WAMS通信网络拓扑规模相近的通信网络，导致其 现有的研究表明，若WAMS时延为固定值，则 通信网络特性与实际相差甚远。 该固定时延对广域控制器的影响可以完全补偿[1]， 文献[5]中使用电力通信同步仿真平台 但实际WAMS通信网络中存在具有分布特性的通 (EPOCHS)对IEC61850数字化变电站的通信进行 信时延[2]，这种随各通道的网络拓扑和通信量而变 了仿真研究；文献E63提出了一种定步长电力系统与 化的时延将对电力系统动态监测与控制产生严重影 事件驱动通信系统混合仿真的方