一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台的制作方法

1.本发明涉及智能配电系统数字化试验检测领域，具体涉及一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台。


背景技术：

2.包含多种能源的智能配电系统是以坚强网架为基础、以信息平台为支撑、以智能控制为手段，将先进信息通信技术、控制技术与先进能源技术深度融合应用，能够承载资源优化配置，可有效支撑可再生能源大规模开发利用和各种用能设施“即插即用”的智慧电力系统。目前，国家电网公司在雄安新区、北京通州、江苏南京等地建立了城市一流包含多种能源的智能配电系统综合示范区，示范区大规模dg的接入、网络结构的灵活多变、高敏感负荷的聚集、综合能源的优化配置与高效利用对源网荷储的精细分析与协调控制、电力设备运行状态的实时监控、供电安全性和可靠性带来了新的挑战。
3.在包含多种能源的智能配电系统建设与发展大背景下，如何验证包含多种能源的智能配电系统规划建设方案的有效性和合理性、如何校验先进智能控制设备和先进运行控制新技术的适用性和有效性、如何验证源网荷储的协调优化调度方案的合理性和实用性，是包含多种能源的智能配电系统发展进程中面临的首要问题，迫切需要构建具有稳定性、兼容性和可拓展性的包含多种能源的智能配电系统的能量产生、管理、优化、协调控制、实时监控的综合试验平台，为包含多种能源的智能配电系统新理论的验证、新技术的应用、新产品的研发提供数模在环仿真和实操验证的平台。
4.目前现有的模拟、数模混合、真型试验等平台，不足以反映包含多种能源的智能配电系统信息、物理和控制高度融合真实运行特性和系统性行为，其平台条件和环境不足以支撑新型智能设备和先进自动化/智能化/互动化监控软件系统检测、验证和试验。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台包括智能配电系统物理参照系统；所述智能配电系统物理参照系统与智能配电系统数字化校验服务器通讯连接；
6.所述智能配电系统物理参照系统用于提供被试验检测的包含多种能源的智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统，并与所述智能配电系统数字化校验服务器进行数据交互。
7.优选的，所述物理实体对象包括下述中的至少一种或多种：包含多种能源的智能配电系统对象、包含多种能源的智能配电系统信息和包含多种能源的智能配电系统数据；
8.所述仿真系统包括：包含多种能源的智能配电系统物理模拟系统、包含多种能源的智能配电系统数字仿真模型系统、包含多种能源的智能配电系统数模混合系统。
9.优选的，所述智能配电系统物理模拟系统，至少包括下述中的一种或多种模块：能源站模拟模块、灵活多功能模拟控制器模块、电源模拟模块、电网模拟模块、负荷模拟模块、
控制模拟模块、事件/检测模拟模块、保护模拟模块、接口模块、同步模块。
10.优选的，所述能源站模块用于模拟多种能源与电能之间的转换特性；至少包括下述中的一种或多种：热电转换模块、光电转换模块、风电转换模块、气电转换模块和油电转换模块。
11.优选的，所述接口模块用于与数字化校验服务器进行双向信息交互。
12.优选的，所述灵活多功能模拟控制器模块用于：基于接口模块与数字化校验服务器交互的信息确定检测试验场景，并根据所述检测试验场景的需要在各种模拟的各种功能间进行切换；
13.所述灵活多功能模拟控制器模块至少包括下述中的一个或多个：信号发生子模块、信号采集子模块、信号处理子模块、电力电子控制器件、继电保护子模块；
14.所述功能至少包括下述中的一种或多种：信号发生、信号获取、信号分析与处理、能量控制、状态监控、保护控制。
15.优选的，所述包含多种能源的智能配电系统信息和包含多种能源的智能配电系统数据的数据来源至少包括下述中的一种或几种：调度自动化系统、配电自动化系统、用电信息管理系统、能量管理系统、scada系统、历史数据库和实时数据库。
16.优选的，所述物理参照系统还包括通讯模块，用于与智能配电系统数字化校验服务器进行数据交互。
17.优选的，所述能源包括下述中的一种或多种：水能、核能、风能、太阳能、天然气、煤炭、热能。
18.基于同一种发明构思，本发明还提供一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台，包括：智能配电系统数字化校验服务器；所述智能配电系统数字化校验服务器与智能配电系统物理参照系统通讯连接；
19.所述智能配电系统数字化校验服务器用于：基于智能配电系统物理参照系统中包含多种能源的智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统，提供完全镜像服务的载体；还用于完全映射物理实体对象部分的拓扑结构，针对所述物理实体对象的各种操作实现数字化；进而实现对所述智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统数字化试验检测。
20.优选的，所述完全镜像服务包括：基于物理实体和仿真系统提供相关的物理、信息、控制实体完全镜像的多种功能；
21.所述功能至少包括下述中的一种或几种：数字化分析、计算和存储；
22.所述物理实体操作至少包括下述中的一种或几种：数模转换、控制指令统一发放和同步并发控制。
23.所述智能配电系统数字化校验服务器还与实体局部特征特性反演装备通讯连接；
24.所述智能配电系统数字化校验服务器还用于向所述实体局部特征特性反演装备发送数字化的数据。
25.优选的，所述能源包括下述中的一种或多种：水能、核能、风能、太阳能、天然气、煤炭、热能。
26.基于同一种发明构思，本发明还提供一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台，包括：实体局部特征特性反演装备；所述实体局部特征特性反演装备与智能配电系统数字化校验服务器通讯连接；
27.所述实体局部特征特性反演装备，用于基于从智能配电系统数字化校验服务器获取的对所述智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统数字化试验检测的数字化数据为输入信号，并利用预先构建的电气设备实体反演装备进行反演，还用于将所述反演结果发送到所述智能配电系统数字化校验服务器。
28.优选的，所述电气设备包括下述至少一种或多种：真型电缆/架空线路、开关柜、变压器、智能开关、电压电流量测装置、局放传感器和待检测终端。
29.优选的，所述实体局部特征特性反演装备还包括通讯模块，用于与智能配电系统数字化校验服务器进行数据交互。
30.所述实体局部特征特性反演装备与智能配电系统数字化校验服务器还通过接口装置连接；
31.所述实体局部特征特性反演装备获取的数据还包括：通过所述接口装置将所述智能配电系统数字化校验服务器中包含多种能源的智能配电系统运行产生的数据转换为真实运行工况下的各电压等级下的运行数据；
32.所述数据至少包括下述中的一种或几种：电压、电流、有功、无功。
33.基于同一种发明构思，本发明还提供一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台，包括：本发明提供的一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台中的智能配电系统物理参照系统和本发明提供的一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台中的智能配电系统数字化校验服务器。
34.优选的，所述试验检测平台还包括：本发明提供的一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台中的实体局部特征特性反演装备。
35.优选的，所述试验检测平台还包括：通讯交互模块；
36.所述智能配电系统物理参照系统、智能配电系统数字化校验服务器和实体局部特征特性反演装备基于所述通讯交互模块实现数据交互。
37.优选的，所述通讯交互模块包括：通信子模块和数据交互子模块；
38.所述通信子模块用于：通过通信装置将需要传输的数据信号进行发送和接收；
39.所述数据交互子模块用于：基于数据交互总线或数据存储载体实现数据传送。
40.优选的，所述试验检测平台还包括：用于为所述智能配电系统数字化校验服务器和所述实体局部特征特性反演装备提供信息交互的接口装置；
41.所述接口装置用于将所述智能配电系统数字化校验服务器中包含多种能源的智能配电系统运行产生的数据转换为真实运行工况下的各电压等级下的运行数据；所述数据至少包括下述中的一种或几种：电压、电流、有功、无功。
42.优选的，所述接口装置至少包括下述中的一种或多种接口装置：数模转换接口装置、信号功率放大装置、模拟信号接收装置和模数转换接口装置。
43.优选的，所述能源包括下述中的一种或多种：水能、核能、风能、太阳能、天然气、煤炭、热能。
44.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
45.本发明提出一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台，包括智能配电系统数字化校验服务器、智能配电系统物理参照系统和实体局部特征特性反演装备；所述智能配电系统物理参照系统用于提供被试验检测的包含多种能源的智能配电系统对应
的物理实体对象和仿真系统；所述智能配电系统数字化校验服务器用于：基于智能配电系统物理参照系统中包含多种能源的智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统，提供完全镜像服务的载体；还用于完全映射物理实体部分的拓扑结构，针对所述物理实体操作实现数字化；进而实现对所述智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统数字化试验检测；所述实体局部特征特性反演装备，用于基于与智能配电系统数字化试验检测平台获取的对所述智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统数字化试验检测的数字化数据为输入信号，并利用预先为所述智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统中的电气设备构建的模型进行反演；本发明为包含多种能源的智能配电系统真实运行特性分析和实时运行状态监控提供支撑，为包含多种能源的智能配电系统信息、物理、控制的数字化实现提供验证平台，为包含多种能源的智能配电系统新理论的验证、新技术的应用、新产品的研发提供校验测试环境和实操验证的平台；
46.本发明提出的一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台，弥补了传统全模拟、数模混合、全数字、真型试验平台规模小、真实性差、融合性差、适用场景少等不足，为包含多种能源的智能配电系统复杂大系统信息、物理、控制的数字化实现提供验证平台。该平台具有自适应性、灵活性、多功能性等特点，可充分反映复杂大系统信息、物理、控制整体系统性运行特性、运行状态，可满足复杂大系统局部运行特性、运行状态模拟、分析、试验、监控的需求，可满足复杂大系统集中/集中-分布相结合/分布就地等多种运行控制模式的验证、校验与试验，可满足各种智能设备和先进自动化/智能化软件系统的试验检测。
附图说明
47.图1为本发明提供的智能配电系统数字化试验检测平台结构示意图。
具体实施方式
48.本发明提供一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台，为包含多种能源的智能配电系统及其装备的运行工况、运行状态的实时监控、检验、分析，以及相关技术、智能分析计算技术、系统、装备的试验检测提供支撑。
49.为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
50.实施例1：
51.本发明提出一种包含多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台，如图1所示该平台具体包括包含多种能源的智能配电系统物理参照系统、包含多种能源的智能配电系统数字化校验服务器、包含多种能源的智能配电系统实体局部特征特性反演装备、通信系统、平台数据交互系统等。其中，物理参照系统、数字化校验服务器、接口装置和智能配电系统实体局部特征特性反演装备两两之间可直接进行数据交互(如图中空心箭头所表示的)，也可以通过通信系统、平台数据交互系统实现数据交互(如图中细箭头所表示的)。
52.智能配电系统物理参照系统用于提供被试验检测的包含多种能源的智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统；智能配电系统数字化校验服务器用于：基于智能配电系统物理参照系统中包含多种能源的智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统，提供完全镜像服务的载体；还用于完全映射物理实体部分的拓扑结构，针对所述物理实体操作
实现数字化；进而实现对所述智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统数字化试验检测；实体局部特征特性反演装备，用于基于与智能配电系统数字化试验检测平台获取的对所述智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统数字化试验检测的数字化数据为输入信号，并利用预先为所述智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统中的电气设备构建的模型进行反演。
53.一、智能配电系统物理参照系统
54.包含多种能源的智能配电系统物理参照系统，(为现有智能配电系统所对应的物理实体对象和仿真系统)包括真实的包含多种能源的智能配电系统对象、包含多种能源的智能配电系统物理模拟系统、包含多种能源的智能配电系统数字仿真模型系统、包含多种能源的智能配电系统数模混合系统、包含多种能源的智能配电系统信息或数据。
55.包含多种能源的智能配电系统物理参照系统，含电源部分和电网部分，其包括多种能源的智能配电系统数字化试验检测平台的物理研究基础和实体对象，为包含多种能源的智能配电系统的数字化提供信息来源和数据基础；
56.具体包括真实的包含多种能源的智能配电系统对象、包含多种能源的智能配电系统物理模拟系统、包含多种能源的智能配电系统数字仿真模型系统、包含多种能源的智能配电系统数模混合系统、包含多种能源的智能配电系统信息或数据；
57.所述真实的包含多种能源的智能配电系统对象是实际运行的电网；
58.所述包含多种能源的智能配电系统物理模拟系统，主要包括能源站模拟模块、灵活多功能模拟控制器模块、电源模拟模块、电网模拟模块、负荷模拟模块、控制模拟模块、事件/检测模拟模块、保护模拟模块、接口模块、同步模块。
59.所述能源站模块用于模拟水能、核能、风能、太阳能、天然气、煤炭、热能等多种形式能源与电能之间的转换特性，包括但不限于热电转换模块、光电转换模块、风电转换模块、气电转换模块、油电转换模块等；
60.灵活多功能模拟控制器模块包括但不限于信号发生子模块、信号采集子模块、信号处理子模块、电力电子控制器件、继电保护子模块，具有信号发生、信号获取、信号分析与处理、能量控制、状态监控、保护控制等功能，各功能之间可根据检测试验场景的需要具备灵活切换的能力；
61.所述电源模拟模块、电网模拟模块、负荷模拟模块、控制模拟模块、事件/检测模拟模块、保护模拟模块、接口模块、同步模块的具体内容可以参照现有相关技术。
62.所述包含多种能源的智能配电系统数模混合系统，包括物理模拟部分和数字模拟部分的混合系统，具体内容可以参照现有相关技术。
63.所述包含多种能源的智能配电系统信息或数据，其来源包括但不限于调度自动化系统、配电自动化系统、用电信息管理系统、能量管理系统、scada系统、历史数据库、实时数据库等，通过通信系统或者数据共享载体(数据总线、u盘、数据传输线等)为数字化校验服务器提供基础数据来源。
64.二、数字化校验服务器
65.包含多种能源的智能配电系统数字化校验服务器，是指与物理、信息、控制实体完全镜像的数字化分析、计算、存储等功能的载体，承载包含多种能源的智能配电系统物理参照系统的数字化建模、仿真、监控、分析等功能，是物理参照系统能量流、信息流、数据流的
完全数字化映射，且完全映射物理实体部分的拓扑结构用于从全局角度反映包含多种能源的智能配电系统的系统性特征和行为，并实现各种监控或自动化设备的全数字化(包括数模转换、控制指令统一发放、同步并发控制等)，从而代替物理实体中的各种实体监控或自动化设备；数字化校验服务器为所述实体局部特征特性反演装备提供输入信号，通过实体局部特征特性反演装备实现包含多种能源的智能配电系统局部运行工况的全真型映射，并且为局部设备运行状态的分析与检测提供试验环境平台。
66.数字化校验服务器承载功能具体包括物理参照系统能源站、一二次电气设备、电力电子设备、网络拓扑、负荷、dg、终端、主站、通信等的数字化建模，支持自动化建模(输入要求，一次建成系统或多个设备)、智能化建模(提示、自动建立联接关系，提示、自动更正/导入模型类型、参数及选项，可用系统模型自动搜索、提示及更正，系统模型及拓扑校验及提示、更正方案等)、批量化建模等功能。
67.数字化校验服务器承载功能还包括优化/正常/风险/故障/恢复等电网运行全过程的仿真，具体包括潮流仿真、谐波潮流仿真、故障潮流仿真、运行状态演化仿真、多类型风险演化仿真、多类型故障连锁越级跳闸仿真、多类型风险防控仿真、多类型故障诊断与控制仿真、分布式电源投切影响仿真、需求侧响应仿真、电动汽车充放电影响仿真、柔性负荷接入影响仿真、可靠性仿真、优化运行仿真、闭环运行仿真等。
68.数字化校验服务器承载功能还包括包含多种能源的智能配电系统的检验、分析与监控，具体包括但不限于仿真模拟真实电网、预设事件过程反演或回放，电网运行状态及演变的监测与分析，风险识别与防控、故障诊断与保护控制等算法的校验与分析，供电恢复、风险防控、优化运行与调度等方案的分析计算和控制指令执行过程的演示，分布式电源接纳能力分析，智能终端相关算法、性能的校验与分析等。
69.数字化校验服务器通过物理参照系统中的接口模块、同步模块直接与物理参照系统进行双向信息交互(如图1的空心箭头所示)，也可以通过通信系统来实现与物理参照系统进行双向信息交互(如图1的细箭头所示)，基于上述双向信息交互实现物理参照系统的网络灵活切换、运行状态调整、保护控制等功能。
70.数字化校验服务器通过接口装置(包括但不限于数模转换接口装置、信号功率放大装置、模拟信号接收装置、模数转换接口装置)及通信系统与实体局部特征特性反演装备进行双向信息交互，为反演部分进行实体设备试验检测提供真实运行工况的电压、电流等信号；反演部分将实体设备在真实运行工况下的电压、电流、泄漏电流、局放等设备实际运行数据反馈给数字化校验服务器，实现设备运行状态辨识、分析与评估。
71.三、智能配电系统实体局部特征特性反演装备
72.包含多种能源的智能配电系统实体局部特征特性反演装备，是指为真实反映在实际运行工况中物理实体局部运行状态、特征特性而搭建的真型实况反演环境，实体局部反演装备包括但不限于真型电缆/架空线路、开关柜、变压器、智能开关、电压电流量测装置、局放传感器、待检测终端等电气设备；其具体实现可以参照目前电网，具体实现方式包括：将数字化校验服务器中的全数字化包含多种能源的智能配电系统运行产生的电压、电流、有功、无功等小信号潮流信息通过接口装置中的数模转换、功率放大等功能转换成试验检测所需的真实运行工况下的电压等级下的电压、电流、有功、无功等实际潮流信息，实现实体局部特征特性反演装备的试验检测。实体局部特征特性反演装备工作的反演环境包括：
电缆/架空线路正常运行工况下稳态特性的反演、故障运行工况下暂态特性的反演、电力设备绝缘状态/局放特性的反演、分布式电源出力稳态暂态特性的反演等，为物理实体运行状态演变、特征提取、趋势分析提供数据基础。
73.四、接口装置
74.接口装置包括但不限于数模转换接口装置、信号功率放大装置、模拟信号接收装置、模数转换接口装置等，用于连接所述数字化校验服务器和所述实体局部特征特性反演装备，实现二者实时信息交互。
75.所述接口装置，包括但不限于数模转换接口装置、信号功率放大装置、模拟信号接收装置、模数转换接口装置等。
76.具体实现方式包括：将数字化校验服务器中的全数字化包含多种能源的智能配电系统运行产生的电压、电流、有功、无功等小信号潮流信息通过接口装置中的数模转换、功率放大等功能转换成试验检测所需的真实运行工况下的电压等级下的电压、电流、有功、无功等实际潮流信息，实现实体局部特征特性反演装备的试验检测。
77.五、通讯交互模块
78.通讯交互模块包括通信系统和平台数据交互系统部分，如图1所示，主要承载物理参照系统内部、物理参照系统和数字化校验服务器之间、数字化校验服务器与反演装备之间、以及整个平台的信息流、数据流的实时交互。
79.本实施例中的通信系统即实现通信子模块的功能，数据交互系统即实现数据交互子模块的功能。
80.其中，所述通信子模块用于：通过通信装置将需要传输的数据信号进行发送和接收；
81.所述数据交互子模块用于：基于数据交互总线或数据存储载体实现数据传送。
82.本发明利用智能配电系统数字化校验服务器对智能配电系统物理参照系统提供的被试验检测的包含多种能源的智能配电系统对应的物理实体对象和仿真系统进行数字化镜像并进行试验检测，同时本发明的智能配电系统数字化校验服务器还可以与实体局部特征特性反演装备提供的电气设备模型进行数据交互实现基于数字化的试验检测目的，为包含多种能源的智能配电系统信息、物理、控制的数字化实现提供验证平台，为包含多种能源的智能配电系统新理论的验证、新技术的应用、新产品的研发提供校验测试环境和实操验证的平台。
83.显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
84.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
85.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流
程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
86.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
87.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
88.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。