微电网数字仿真方法研究及其负荷建模系统开发

郭晨 许斌锋 茅倩 马康

摘要

数字仿真技术当前已经在微电网系统、分布式发电系统中得到有效的应用，使电力系统的供电质量得到显著提升。基于此，本文就微电网数字仿真方法及其负荷建模系统开发进行研究，首先从设计原则、业务架构、应用架构、数据架构、技术架构等方面阐述微电网数字仿真负荷建模系统的设计与开发，然后对该系统的登录界面、地形管理、模型管理、场景管理进行应用检验。

【关键词】微电网 数字仿真 负荷建模

微电网技术指的是储能装置、分布式电源、能量转换装置、保护装置、监控装置等构成的配电系统，该系统的最大特点在于规模小、针对性强，能够独立实现配电控制、管理和保护，既可以并入其他电网共同运行，也可以实现独立运行，在供电安全方面具有显著优势。微电网数字仿真技术能够对微电网的运行状态进行智能模拟，从而使配电逻辑得到直观展示，以此提高微电网规划和建设水平。

1 微电网数字仿真负荷建模系统的设计开发

1.1 设计原则

微电网数字仿真符合建模系统的设计应该遵循以下原则：一是规范性原则，在涉及期间，设计人员必须严格遵循国家电网有关信息化架构的设计理念，同时遵守本公司的各项技术规范;二是融合适应性原则。设计人员在设计期间应该具备长远性思维，考虑到后期的组装和扩展，保证整体系统呈现模块化设计和组件化设计;三是先进成熟原则，为了使设计开发后的系统能够满足更多社会领域的业务需求，需要对先进成熟的相关技术进行有效利用;四是可扩展性原则，主要指的是系统的开发必须实现灵活配置，能够根据实际需求和业务调整制定设计方案.

1.2 业务架构设计

业务架构在整个系统中负责调度管理，其业务功能可以分解为基本事件、基本平台、地形相关、天气相关、模型库管理、场景管理和操作日志。在业务架构的设计中分为两个级别，分别是管理员级别和一般用户级别，其中管理员主要对用户信息、日志等模块进行管理，一般用户则在使用账号登录系统的基础上对基本模块进行使用。

1.3 应用架构设计

根据《虚拟微电网仿真展示系统》的开发内容，将整个模块分成系统管理、基本素材管理使用管理三个应用，其中系统管理主要包括用户管理、日志管理和异常处理;基本素材管理主要针对模型库、地形和供电逻辑进行管理;使用管理主要通过模型添加、天气效果、场景管理、手势识别、手势事件、引擎基础、碰撞检测实现系统控制。例如天气效果可以对风力参数和光照强度进行设置，并且根据实际情况定时切换预案保存。

1.4 数据架构设计

根据《虚拟微店网展示技术研究与应用-物理数据模型》中的相关内容，数据架构的设计主要包括三个方面，分别是基础管理、模型管理和场景管理。其中基础管理主要包括用户表、日志表和数据权限表。用户表主要对使用平台中的各项数据进行管理，日志表主要對错误日志和操作日志进行记录和管理，数据权限表主要对不同用户的可见界面进行针对性的配置;模型管理主要包括模型分类、类模型属性和模型清单，其中模型分类主要对分类信息进行管理，类模型属性主要对分类下的对应值和默认属性进行管理;模型清单主要管理编号、名称和路径;场景管理主要包括场景清单、场景对象和场景对象属性。场景清单朱啊哟对数字仿真项目中的某一场景进行管理。场景对象主要对场景中包含的文件、模型等对象进行管理;场景对象属性主要就模型的默认属性和对应值进行管理。

1.5 技术架构设计

技术架构的设计主要应用三维展示技术，将储能设置、负荷、电厂等因素在三维引擎上统一展示。技术架构的设计需要遵循libmysql.dll访问服务标准规范、XML1.1或以上版本消息交换标准规范和HTTP消息传输标准规范，利用C++编程语言对OpenGL接口进行调用和封装，实现三维引擎的开发，同时对微电网中各项设备的电能流向进行计算，利用C++编程语言实现自动化的电能调度。

2 微电网数字仿真负荷建模系统的应用检验

2.1 登录界面

在对微电网数字仿真负荷建模系统进行应用检验时，首先使用默认账号和密码登录系统，登录的界面会显示账号栏和密码栏，只需要输入相应的数字就可以进入系统主界面。

2.2 地形管理

在进入系统后，界面上会出现三角形按钮，如果要选择地形管理，就要点击有关定性管理的图标，然后进入地形管理界面。在地形管理功能中会包括新建地形库和新建地形两个选择，操作人员需要根据实际需求进入相应的界面，然后进行后续的操作。

2.3 模型管理

模型管理与地形管理相同，都属于主界面中的一级图标，在应用时需要点击模型管理，然后根据实际需求选择模块管理中的子分类，实现后续的操作。例如在模型管理选项中选择模型库，根据实际需求选择模型进行操作。

2.4 场景管理

场景管理的应用检验与地形管理相同，在主界面点开场景操作这一操作按钮后就会出现新建场景，此界面中可以通过点击“下一步”选择需要的地形，系统在加载出相应的地形后，操作人员可以切换场景，并且在场景中添加相应的设计模型，设置光照效果、风力速度和天气效果等，最终实现微电网仿真规划。

3 结论

综上所述，针对微电网数字仿真方法及其负荷建模系统开发的探究是非常必要的。微电网数字仿真负荷建模系统的设计要坚持规范性原则、融合适应性原则、先进成熟性原则、可扩展性原则，在仿真计算的基础上实现电力系统容量比例、电源类型、物理位置等因素的确认，使微电网规划更加科学可靠。希望本文能够为研究微电网数字仿真方法及其负荷建模系统开发的相关人员提供参考。

参考文献

[1]刘一欣，李霞林.基于实时数字仿真的微电网数模混合仿真实验平台[J].电工技术学报，2014，29（02）：82-92.

[2]傅洪全.电网数字物理混合仿真技术的研究[D].华北电力大学（北京），2017.

[3]颜艳丽，微电网数字仿真方法研究及其负荷建模系统开发[D]，湖南大学，2012.

[4]蒋松含，张沛超.集成大规模需求响应资源的智能电网数字实时协同仿真方法[J].电力系统自动化，2017，41（09）：130-136.