省级电网的实时仿真面临严峻挑战,其复杂性呈现显著的“倒金字塔”结构。核心难点高度集中于10kV及以下配电网层级,节点非常多,而海量节点仅是挑战的一方面,其极高的复杂性更体现在三个方面:一是拓扑结构动态多变,大量开关操作和分布式能源的随机接入使其网络结构时刻变化;二是动态行为高度电力电子化,光伏、储能等逆变器接口设备引入了微秒级的快速暂态过程,与传统电网动力学特性交织,模型极其复杂;三是三相不平衡与多元化负荷的广泛存在,进一步增加了仿真计算的维度。因此,攻克配电网的实时仿真,堪称打通省级电网数字孪生“最后一公里”的决定性战役,对提升电网安全性、可靠性和能源消纳能力具有至关重要的意义。
本实时仿真方案根据省区域电网按电压等级/地理区域划分为多个子系统进行空间分层仿真模拟,并且每个空间层面均从“设备-馈线-网络-负荷”多断面角度进行详细建模,共需5台MT8060实时仿真器,共75个CPU核并行仿真,其中第1台仿真设备专门用来对110kV电压等级配网进行全节点模拟运行,第2台仿真设备专门用来对35kV电压等级配网进行全节点模拟运行,第3-5台仿真设备用来仿真节点数最多、系统拓扑最复杂的10kV和0.4kV配电网系统,由于10kV及以下配电网系统中设备、馈线、网架、负荷比较复杂且繁多,可选取当地几个典型台区进行详细建模,其他台区进行等效建模。同时各空间层面的仿真模型中均可将各节点处对应的故障信息(电压、电流、有功、无功、频率等)上传上位机显示,同时台区控制台系统也可采集各节点处电气量进行分析和控制指令下发。
多台设备之间采用光纤高速交互、时钟同步线缆精准同步,支持多台仿真器并机运行,实现多设备多CPU核同步并行仿真。
提供的专业解耦模块,单核CPU可50us步长仿真500个单相节点电力系统,单台设备最多可支持15个CPU Core并行仿真,大大提升对大电网仿真能力。
配备专业的工业通信,支持MODBUS TCP、MODBUS RTU、CAN、ETHERNET、串口等专业电力通信协议,便捷实现与场站协控信息交互。
电网侧发生故障后,系统存在一段时间震荡才能恢复至正常工况,验证了电网系统整体稳定性。
主站控制器与省级电网实时仿真测试平台进行信息交互,两者通过Modubs\Goose等通信方式进行通信,并根据收集的相应数据进行判断,并将指令下发,控制电网中中各个保护装置。
模拟某节点系统停电后,如何有序地恢复供电。
测试
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