智能变电站仿真评估实验平台

　　文章针对一些应用于智能变电站的新理论和新技术，提出了智能变电站仿真评估试验平台，即可以通过仿真实验的方式来进行评估和测试。该文首先详细介绍了智能变电站仿真评估试验平台的组成，之后提出其工作原理和应用模式。

　　随着信息时代科学技术的高速发展，智能电网也不断的发展起来，于是智能变电站就在变电站的综合自动化这一基础上，不断的向着高度集成化、信息化和数字化等的方向发展，并将越来越多的新理论新技术运用与智能变电站的研究以及建设中。智能变电站作为智能电网最重要的基础，作为输电以及配电两个过程的集结点，不仅要完成接受电源和各种新能源介入工作，还要实现相连的变电站以及大用户们的电源分配。智能变电站对于电网能否安全稳定的运行具有十分重要的作用，作为整个智能电网系统的中心枢纽，必然是未来的变电站的一个发展方向。

　　一、智能变电站仿真评估实验平台的组成

　　文章中提出的这一个智能变电站仿真评估实验平台的方案，主要利用了OPNET协同仿真的技术，并以此来达到使仿真软件与电磁暂态的反震软件能够协同仿真的目的，从而能够实现在平台上进行智能变电站其中的电气以及通信两部分的同步仿真，这样就能够使智能变电站中的各类电气特性和智能变电站中通信网络相关性能测试可以进行。

　　此仿真平台的中心就是OPNET协同仿真其外部仿真的控制文件，称为Cosim，主要承担起电力系统的仿真软件（PSCAD/EMTDC）和网络的仿真软件OPNET之间的信息交互，并能控制整个的协同仿真过程的运行。在外部仿真的控制文件中，可以通过调用OPNET中的ESA API函数来实现和OPNET的仿真内核之间的数据交换，可以调用WinSock这个程序和PSCAD建立起管道来进行数据交换。由于PSCAD/EMTDC这个仿真软件具有较为详尽的电力系统中所用的元器件的模型，所以一般来说是被用在持续时间较短的电力系统进行电磁暂态仿真。在文章设计的仿真测试平台里主要是实现两个方面的评估测试，一是模拟变电站故障状态或是正常状态，二是对电气特性进行测试。

　　在仿真开始后，PSCAD仿真软件产生的电力系统的变量在属于PSCAD仿真模型模块--网络通信模块中进行打包处理，之后通过调用WinSock和OPNET仿真软件的外部仿真的控制文件来建立起相应的链接，然后将打包后的数据包发送至外部仿真控制文件，在其中调用ESA API函数，并通过Esys接口将电力系统的数据包发送给OPNET仿真内核，这样就能驱动OPNET运行仿真。仿真结束之后，将通信仿真过后的数据包发送给外部仿真控制文件，此文件就可以通过之前WinSock已经建立的管道把数据传送到PSCAD上的网络通信接口中，然后关闭管道，并告知OPNET仿真软件，当前仿真步长已经结束。之后两个仿真软件中的调度器就可以运行下一个步长。

　　二、智能变电站仿真评估实验平台的仿真原理

　　本文所提出的智能变电站的仿真评估平台利用的是OPNET协同仿真的技术，是专门用来将OPNET和其他的程序或是软件进行协同仿真，以此给OPNET提供一个与外部程序或软件进行交互的通道。因此，仿真测试平台中的电气仿真以及通信仿真是分别在OPNET以及PSCAD中完成的。

　　在PSCAD中进行变电站中的电器仿真模型的搭建工作，主要包括了变电站中的过程层以及间隔层的IED的设备，例如：电子式互感器、保护设备以及智能开关和合并单元等等。可以将其用来模拟变电站故障状态或是正常运行的状态，来对变电站具有的保护功能以及安全控制的功能等等电器特性进行相关测试。

　　在OPNET仿真软件中主要进行变电站中数据通信的模拟，并进行变电站相关通信性能的测试，这就要求能够对啊建起变电站内较为完善的一个通信网络的模型，不仅囊括了路由器、交换机以及服务器和光纤等网络必须设备，还包含了一些智能化的电气设备中的通信模块，例如MU、智能开关以及保护设备等等。在进行仿真时，来自OPNET仿真软件的电力系统中的数据首先是传递到OPNET中，在OPNET中进行相关的测试，测试出相应的通信网络具有的性能，计算其延时，之后将相关数据传递到PSCAT，以使PSCAT能够继续实现电气特性的相关测试。

　　三、仿真评估实验平台应用

　　智能化的变电站仿真评估试验平台是一个新兴的将电气与通信进行同步仿真的实验平台，这个平台 能够搭建起整个变电站具有的电器结构的模型以及通信网络，并能进行变电站正常状态或是故障状态的模拟，其中包括了电气故障或是通信故障，然后能够对变电站具有的电气特性以及通信性能进行检测。具有这些功能的仿真评估实验平台主要是应用于以下几个方面：

　　将其应用到IEC61850的新型数字化的变电站相应建设工作中，或是将其应用于传统变电站进行数字化改造的进程中，在数字化变电站开始投产建设之间，可以依照相关设计方案，先搭建起变电站整体的电气以及通信模型。

　　将其应用到测试单个的真实IED设备所具备的性能。例如保护装置，可以通过光纤以太网的接口来适配设备，之后在仿真评估实验平台中接入实际使用的保护装置，利用平台进行各种电气故障的模拟以测试保护装置具有的性能，也可以对通信故障进行模拟来检测该系统在运行极限的条件下，保护装置做何种响应。

　　可将其应用于智能化的变电发展中所需的继电保护的仿真测试，新的保护的原理需要进行不断的测试以及验证，例如：自适应性的继电保护、暂态保护以及自协调区域的继电保护控制等等相关的技术。

　　将其应用于能够对智能变电站进行模拟的基于统一的信息平台其他一体化的监控系统中。一体化的监控系统能够实现SCADA、同步向量采集、故障录波以及备自投和低频解列、安全稳定的控制等等多个功能的结合。智能变电站的仿真评估实验平台能够将这些功能进行模拟或是兼容，更加方便有效的应用到智能变电站中的仿真培训相关工作中。

　　智能电网必然是将来电网发展的趋势潮流，智能变电站相关技术的发展更加需要推动，希望更多的科学研究者及相关工作人员能够投入更多的工作量到智能变电站仿真评估实验平台的研究中来，解决该技术中存在的更多亟需解决的问题，为科技发展贡献出一份力量。

　　吴堃 文