交互式供用电系统仿真软件研制

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1、交互式供用电系统仿真软件研制　　摘要：研制一套10KV-35KV供电系统动态与静态运行模式结合、三维交互体验式供用电仿真平台软件，实现各类供电业务流程模拟办理，为客户用电项目的接入方案提供良好的决策支持。该软件可以支持在一套仿真平台上同时实现多种监控系统人机界面仿真，通过其功能模块化和设计标准化可以仿真各类供用电项目的高级应用，实现客户用电需求的快速开发和接入。【关键词】供用电系统人机界面仿真软件供电企业向用户提供电能供应时，针对不同的用户的供电需求，需要制定经济、安全、可靠、便于管理的供电方案。一个优秀的供电方案需要依据不同的供电环境来确定各个环节的优化设计。研制一套根据用

2、户的供电需求背景资料及周边的供电条件智能生成或人工生成最佳的客户供用电方案，作为供电业务人员办理用电项目接入方案的辅助决策支持，并可以进行日常的仿真训练。1系统功能及结构6交互式供用电系统仿真软件以先进的计算机仿真技术为核心，以图文结合、三维交互的方式模拟供用电业务办理的各个环节，实现系统所要求的所有功能模块。系统以10KV～35KV供电系统为主体平台，包括了用电客户信息模块、电源点信息模块、主接线图元设计模块、配电网设计模块、模拟送电模块、巡视任务模块、检查任务模块和在线帮助模块等。检查任务模块可以实现检查任务创建，用电检查人员进入搭建好的配电系统场景中，模拟设备检查、计量

3、检查、安全检查等工作任务。软件功能的实现效果界面如图1所示。2仿真模型的设计仿真系统在建模上采用图形、数据库和仿真模型的一体化技术；在新型设备建模上，使用可视化自定义软件模型技术和图型建模技术；在配电系统一、二次设备仿真上，采用组件建模技术，为不同客户配电系统中的各种一、二次设备开发成一个个独立的、可复用的仿真组件，然后再将仿真组件装配成完整用电系统仿真环境，其结构更加简洁、易于调整[2]。2.1一次系统模型一次系统模型库包含了配电网中的各种电气元件，如变压器、各类刀闸、断路器等，为适应智能电网及电气设备智能化的发展，并在运算内部嵌入IEC61850规约，模拟三层网路结构[3

4、]。为适应智能电网发展的需要，模型尽可能的涵盖了最新的电气设备，主要模型包括：（1）各种类型的互感器模型，既包括传统的电磁式互感器，也包括新型的电子式互感器模型，并可准确模拟ECVT、EVT的暂态过程和ECT的饱和过程；6（2）合并单元/智能终端模型，在数据库里建立合并单元设备库，在每个间隔配置合并单元（包括母线合并单元、主变合并单元），用以对二次转换器的电流和（或）电压数据进行时间相关组合。2.2二次系统模型二次系统模型的仿真主要针对变（配）电站的测控屏柜、交直流系统、保护屏柜。测控屏柜包括各光字牌、按钮、压板、表计的属性及其动作逻辑；保护屏柜包括各类保护和自动装置。保护及

5、自动采样的电子式电流电压互感器，按照保护原理计算，与自身的物理量定值和时间定值比较，实现保护功能，能自动适应保护装置间相互配合的特性，包括定值配合和时序配合。2.3故障模型该仿真软件为变压器、线路、断路器、隔离开关、负荷、电容器、电抗器、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备建立了详细的故障模型，在系统中可设置多个故障，并通过不同的时序和故障设置实现各种复杂故障，在此基础上可以构建更为复杂的复合故障类型。设备故障由故障起始时间、故障位置、故障持续时间等要素构成。系统支持多重故障、复合故障的设置，能按照绝对时间、相对时间、立即发生等情况设置。用户可以在接线图直接设置故障。2.4负

6、荷模型6负荷建模方法可以归纳为如下几类：1）统计综合法、2）总体测辨法、3）故障仿真法。本软件采用统计综合法，对具体负荷进行统计，且能够记录负荷随时间变化的曲线。软件在负荷模拟时提供了三类数据：负荷组成，即各类负荷（民用、商业、工业等）所占的比例；各类负荷中各用电设备（荧光灯、电动机、空调等）所占的比例；各用电设备的负荷特性曲线。3开发工具和建模的理论方法3.1开发工具和建模的理论方法软件使用U3D引擎作为开发工具。3D模型建模使用Maya作为建模工具。Maya是一款非常完善与成熟的3D模型建模工具，有着一整套快捷的模型建模方法，使开发人员可以快速的制作出精美的3D模型。利用

7、建模工具制作与现实一模一样的3D模型是仿真软件开发的基础。3.2三维摆放的原理软件以Unity3D引擎为开发平台，开发三维场景支撑平台，能对配电现场的状态实时监视、设备状态的调整、设备运行异常状态的巡视、各种事故的模拟及处理，全面支持配电现场虚拟场景的性能调试和优化，能够在普通PC上流畅运行。6软件采用fbx格式三维图形文件，建立典型电气设备所有一次、二次设备的三维模型，并组合得到一个完整的配电现场三维场景。对一般设备按比例进行建模，对于三维难于表现和操作的设备，则以平面图形的方式在配电现场中进行展现。