PDF《lNet的电网和通信网半实物联合仿真系统》

另外, 电力通信系统中采用了大量特殊的、 专 用的电力通信规约, 而这些通信规约难以通过纯数 字方法建模.因此, 当需要准确模拟设备性能或设 备间通信性能时, 就要将部分物理设备接入计算机 仿真回路, 构建半实物仿真系统, 实现更接近于实际 情况的仿真[ 4] .如文献[

5 ] 中, 介绍了一种用于分析 网络攻击对电网影响的半实物仿真系统;

文献[ 6] 中, 介绍了一种用于分析电网需求响应的半实物仿

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1 第4 2卷第8期2018年4月2 5日Vol.42N o . 8A p r .

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6 真系统.现有的电网和通信网半实物仿真主要面向 基于以太网技术的配电网侧业务, 还没有面向基于 同步数字体系( S DH) 通信网络的保护稳控业务的 半实物仿真系统. 由于 S DH 通信网络采用了同步传输、 时隙复 用的数据传输机制, 相较于以太网的分组传输机制, 其传输的复杂程度、 实时性要求、 安全可靠性要远高 于以太网技术.另外, S DH 传输的连续码流以帧为 单位, 读取数据帧中的有效数据需要实现精准的时 隙同步;

而以太网传输数据为非连续码流, 读取数据 包有效 数据无需采用精准同步方式.因此, 实现SDH 通信网络的半实物仿真往往无法利用商业化 的网络设备, 而需要根据业务类型和仿真目标独立 开发相关的网络设备, 其复杂度和难度要远大于基 于以太网的半实物仿真. 另外, 目前没有能够准确反映保护、 安全稳定控 制装置( 简称稳控装置) 性能的仿真模型, 同时也没 有反映保护稳控通信规约的模型, 因此要实现稳控 系统在通信中断、 误码等故障情况时的精确仿真, 就 需要设计包括保护稳控装置实物和与保护稳控系统 相关的通信设备实物的半实物仿真系统.由此本文 提出了一种基于实时数字仿真器(RTDS)与QualNet的电力和通信半实物联合仿真系统, 实现 了S DH 等通信设备、 稳控装置及其他电 力二次控 制设备实物的接入.

1 电网和通信网半实物联合仿真系统的架构 在电网的保护稳控系统中, 一般采用基于 S DH 的专网点对点的通信方式.S DH 为各保护稳控业 务分配2 M b i t / s的业务通道, 根据 S DH 数据的传 输特性, 该通道为点对点的专线通道, 带宽固定, 通 信数据流量固定, 当通信业务确定后, 在通信正常时 其延时和误码指标变化小. 通信通道的状态决定了电力系统控制信号的传 输状态.例如: 通信通道中断时, 控制信号随之中断 或延时增大( 有备用通道时) ;

通信通道延时增大, 控 制信号的控制延时也会增大;

通信通道误码率增大, 导致电力设备的丢包率相应增加( 主动丢弃含误码 的数据包) , 造成控制延时增大的可能性变大[

7 ] . 根据 S DH 传输的特性, 以及通信通道状态对 电力系统控制的影响方式, 本文提出了基于 R T D S 和QualNet,并能允许S DH 设备实物和电力二次控 制设备实物接入的电网和通信网半实物联合仿真系 统的整体架构, 如图1所示. 图1 半实物联合仿真系统架构 F i g .

1 A r c h i t e c t u r eo fh a r d w a r e G i n G t h e G l o o p c o G s i m u l a t i o ns y s t e m 图1中主要包括通信系统仿真环境( Q u a l N e t 仿真软 件) 、 电网仿真环境(RTDS) 、 S DH 设备实物、 通信协议转换器和电力二次设备单元( 如保护和 稳控装置) 等五部分.半实物仿真系统采用实时同 步, 设备间的数据交互应满足实时性要求, 设备的数 据包处理能力可以达到每0.