摘要：智能电网是电力系统与信息通信系统深度融合的时空多维系统。电力系统中通信系统的离散特性和时间的连续特性使得电力通信复杂系统的研究更加复杂。本文研究了电力通信复合系统及其研究方法，并提出了一种仿真工具。讨论了该系统的精度和实用性。因此，混合仿真方案是近年来的研究热点。分析了复杂电力通信系统复杂动态行为的混合仿真，提出了非实时和实时混合仿真三个方面的仿真方法。建模工具、系统架构、数据同步等问题的归纳分析相关研究成果，指出了复杂系统和时间同步是一个混合模拟的关键问题，并提出了一种基于缓存的国家权力和混合仿真平台信息交换的时间同步方法，为后续的研究提供了一种解决方案。
关键词：智能电网；电力系统；仿真分析；发展趋势
1前言
随着化石能源的逐渐枯竭，开发利用清洁能源和可再生能源已成为世界各国的必然选择和新能源改革的主要内容。中国可以概括如下：新能源革命的目的是逐步取代化石能源与可再生能源、提高水平的清洁和有效的化石燃料的使用，并实现更大的可再生能源占一次能源消费，水电、风能、太阳能、地热能、生物质能和核能。在新能源转型形势下，电网的任务也将发生变化。智能电网将成为适应新能源转型、承担电网新任务的新一代电网。
21世纪初以来，中国提出了电网建设的理念，并根据国际电力系统发展的最新趋势，逐步实施了近两年，并进一步提出了智能电网宏伟蓝图的建设。中国的智能电网是基于高压网络骨干网架，各级电网协调发展的框架为基础，建立了一个强大的网络支持交流的信息平台，信息、自动化、交互特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电和利用率，每个链接的现代电网调度。
2电力和信息通信系统仿真方法概述和分类
在智能电网环境下，不同位置，不同测量电网电压水平的各种信息（如电压、频率等）和其他额外的信息（如天气信息、智能家用电器和电动汽车和其他可控的智能负载设置用户信息，等等）将被发送到一个稳定的电网或区域控制器集中控制中心，用于监测、控制和保护应用程序。对于电网控制和保护应用，控制指令信息将传输到相应的控制器和继电保护装置。作为两个独立的系统，电力系统和信息通信系统具有不同的仿真工具。电力系统的动态行为是连续的，可以用一组微分代数方程来表示。通常，这种微分代数方程只能用数值求解，因此电力系统仿真工具使用离散时间步来准确估计系统的当前状态。
3联立模拟方案
同时仿真的主要思想是在仿真工具（电力系统仿真工具或通信系统仿真工具）中建立复杂的电力和信息通信系统模型。这种方法的关键是在power（或communication）系统仿真工具中构建通信（或power）系统模型。其优点是这两个系统模型处于相同的时域，并且由于它们运行在相同的仿真工具中，因此不需要额外的时间来同步工作。该方案通常在电力系统仿真工具中进行描述，以简化通信环节，如引言所述。该方法缺乏动态内存管理、动态链接等离散事件系统模型的基本要素，不能准确地模拟通信链路的动态过程。将电力系统仿真程序插入模块化通信仿真系统。该方案虽然不需要面对时间同步问题，但无法解决微分代数方程组的复杂时间连续动态问题建模和机电特性仿真。
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4非实时的混合仿真及方案
两个系统以及建模工作仍然由各自专业的仿真软件进行完成，两个软件可以同时在同一时间域内运行。这也是当前电力和信息通信及复合系统仿真平台的主要研究方向。通过成熟的仿真工具丰富的构件库和现有的计算方法，最大程度的维护了系统的全面性和准确性。诸如软件接口、数据交换和模拟时间同步等问题将成为此类解决方案的重点。混合仿真可分为非实时混合仿真和实时混合在模拟。
5非实时的混合仿真的方案系统架构总结
在非实时的混合仿真中，系统架构决定了电力系统仿真器与信息通信系统仿真器之间的数据交互。系统架构有两种主要类型。
主从模式
其中一个模拟器优先于平台（通常是选择信息通信系统模拟器），嵌入式平台的混合仿真控制逻辑：有两种可能，从平台的主从结构无法主动将信息推送到主平台，只能被动接受控制；主平台不能并行运行，只能使用时间同步方法，可以一步一步地完成两个平台之间的数据交换。
6实时的混合仿真方案
在处理电力系统静态配置的信息和通信（如需求响应、无功功率和优化等）时，现有的非实时混合仿真方案可以更好地实现两系统的交互过程。然而，当电力系统面临动态问题时，非实时混合仿真解决方案（如稳定控制和大范围现场监测）面临的最大挑战是时间同步。在电源和通信部分，建立了实时仿真单元，实时数据交换可以避免时间同步问题。
7非实时混合仿真平台优化时间同步方法
现有非实时混合仿真平台的时间同步方法对仿真的准确性和效率有一定的局限性。信息通信系统和电力系统之间的数据交互包括电力数据上传（监测）和控制信号（控制）。在广域电力系统稳定控制和继电保护相关问题的大部分通信中，电力系统通信监控系统没有进入到控制状态，因此数据交互仅限于电力数据上传。在此基础上，针对电力系统仿真平台仿真平台数据传输时间，减少非必要的信息通信系统仿真平台，提出了一种优化的时间方法。
8结束语
分析了电力与信息通信混合仿真平台的关键系统结构和时间同步方法，提出了一种基于状态缓存的时间同步方法。目前，研究的重点是基于混合仿真平台的电力信息通信系统的构建。
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论文作者:孟春辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
标签：电网论文; 电力系统论文; 系统论文; 时间论文; 信息论文; 实时论文; 通信系统论文; 《电力设备》2018年第34期论文;