一种面向海量厂站的时序仿真方法、系统及相关装置与流程

本发明属于厂站仿真，具体涉及一种面向海量厂站的时序仿真方法、系统及相关装置。

背景技术：

1、在厂站仿真技术领域，目前大多数是基于单一时刻断面开展的模拟仿真，模型精细化程度呈现过度简化和过度复杂两个极端，灵活性差且计算效率低，难以处理仿真事件中断过程。随着新型电力系统建设深入，为确保仿真分析能够覆盖所有可能出现的工况，必须考虑海量的厂站组合和灵活的仿真模型精度，仿真计算量将出现指数级增长。

2、随着电力系统建设全面加速，新能源占比不断提高，电力系统控制对象从源侧少数同质化大容量同步发电机，转向广泛分布于源网荷储各侧的海量异构资源，规模呈指数级增长。新型电力系统建设高度依赖仿真技术，厂站仿真作为电力系统全维度、全场景、全过程仿真的重要环节，呈现去典型化的特征，为确保仿真分析能够覆盖所有可能出现的工况，必须考虑海量的厂站组合和更高的仿真模型精度，仿真计算量将出现指数级增长。

3、在实际工程应用中，单个厂站模型独立计算，海量厂站仿真如果采用串行计算方式，计算速度慢，且无法中断指令处理过程并立即处理新指令；如果采用并行计算方式，需要购买大量硬件资源耗费成本大。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种面向海量厂站的时序仿真方法、系统及相关装置，该方法支持长时间尺度时序仿真计算，且不再需要各设备内部独立并行计算，缓解并行计算压力，提升计算效率和资源利用率。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供一种面向海量厂站的时序仿真方法，包括：

4、根据输入的厂站模型按参数属性分类构建参数模块体系，并根据参数类型建立不同的参数模块类；

5、根据设置的仿真应用场景主题，评估所需参数模块复杂度，利用参数模块体系及参数模块类生成参数模块集；

6、构建包括参数模块集赋值、统一计算模块和时间推进模块在内的时序计算模拟器；循环接收仿真事件并赋值，基于赋值更新所述参数模块集，更新后的参数模块集数据同步至所述时序计算模拟器，由时序计算模拟器统一计算并输出厂站仿真结果。

7、作为本发明进一步改进，所述根据输入的厂站模型按参数属性分类构建参数模块体系，并根据参数类型建立不同的参数模块类，包括：

8、解析所选电网涉及的厂站模型及运行数据，并建立厂站模型与电网模型的拓扑关联关系；厂站模型包括厂站容器和设备模型；厂站容器包括厂站本身参数集合，包括厂站唯一标识、厂站名称、厂站最高电压等级、厂站所属电网、厂站图名称；设备模型包括设备自身属性参数、厂站与设备间关联关系；设备自身属性参数包含发电机模型、容抗器模型、变压器模型和负荷模型；

9、根据设备类型构建参数模块体系，并根据参数类型建立不同的参数模块类；参数模块类包括电气参数模块类、机械参数模块类、耦合参数模块类。

10、作为本发明进一步改进，所述根据设置的仿真应用场景主题，评估所需参数模块复杂度，利用参数模块体系及参数模块类生成参数模块集，包括：

11、根据典型仿真场景，提炼和仿真场景相关的参数模块构建基础参数模块集，并进行模块参数集复杂度评估；

12、选择复杂度最接近的基础参数模块集，将所需的参数模块组成集合，生成参数模块集。

13、作为本发明进一步改进，所述生成参数模块集之后还包括：

14、如果自动生成的参数模块集不符合本次仿真需求，则在自动生成的集合基础上修正增补参数；

15、并根据场景复杂度弹性分配包括计算资源、存储资源的硬件资源。

16、作为本发明进一步改进，所述模块参数集复杂度评估方法为：

17、cn(n)＝∑γn

18、

19、ω2>ω1

20、ω1+ω2＝1

21、其中，cn(n)表示应用场景参数模块集复杂度，是所有n个发电机复杂度的累加，γn表示厂站模型内的某个发电机n的复杂度；cstatic_n为发电机n所需的单个静态参数类复杂度，cdynamic_n为发电机n所需的单个动态参数类复杂度；；cs_total为静态参数复杂度总和，cd_total为动态参数复杂度总和，用于对静态和动态类总体复杂度进行归一化处理；ω1和ω2为静态类和动态类权重系数。

22、作为本发明进一步改进，所述构建包括参数模块集赋值、统一计算模块和时间推进模块在内的时序计算模拟器，包括：

23、时间推进模块是记录推进时间；

24、参数模块集赋值是根据仿真事件将参数模块集内各类厂站设备参数赋值更新，统一计算模块指是参数模块将单时刻断面内所需计算进行归类，每个动态参数模块均生成一个统一计算模块，静态参数模块参与计算的输入输出；

25、采用同一参数模块类的不同设备的某类属性在对应的统一计算模块内进行时序计算。

26、作为本发明进一步改进，所述循环接收仿真事件并赋值，基于赋值更新所述参数模块集，包括：

27、该场景下仿真事件为接收主站指令；

28、接收到主站指令后进行指令解析；

29、更新指令解析中相关参数，调节类型根据实际情况赋值更新，目标值根据静态参数的上下限进行判断，如果主站指令下发的目标值在其上下限之内，目标值直接赋值更新为主站指令下发值；反之，根据实际情况将目标值更新为其上下限值；

30、更新中的单步值为单次计算调节量，为静态参数的固定值上调速率，或者每轮次处理时更新单步值。

31、作为本发明进一步改进，所述更新后的参数模块集数据同步至所述时序计算模拟器，由时序计算模拟器统一计算并输出厂站仿真结果，包括:

32、时序计算模拟器接收并解析仿真事件，对参数模块集进行赋值更新；随着时间推进，在固定时间间隔将更新的参数同步至统一计算模块并进行计算；

33、通过时序计算模拟器将参数模块赋值更新过程与时序计算过程解耦，引入仿真事件中断机制，通过更新参数模块赋值来使下一时刻计算模块直接处理最新仿真事件；

34、得到所有时刻的时序仿真结果，作为输出与电网仿真交互。

35、第二方面，本发明提供一种面向海量厂站的时序仿真系统，包括：

36、参数模块体系构建模块，用于根据输入的厂站模型按参数属性分类构建参数模块体系，并根据参数类型建立不同的参数模块类；

37、参数模块集生成模块，用于根据设置的仿真应用场景主题，评估所需参数模块复杂度，利用参数模块体系及参数模块类生成参数模块集；

38、统一计算模块，用于构建包括参数模块集赋值、统一计算模块和时间推进模块在内的时序计算模拟器；循环接收仿真事件并赋值，基于赋值更新所述参数模块集，更新后的参数模块集数据同步至所述时序计算模拟器，由时序计算模拟器统一计算并输出厂站仿真结果。

39、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述面向海量厂站的时序仿真方法。

40、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述面向海量厂站的时序仿真方法。

41、第五方面，本发明提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机指令，其特征在于，所述计算机指令指示计算机执行所述面向海量厂站的时序仿真方法。

42、本发明相对于现有技术具备的有益效果为：

43、本发明面向海量厂站的时序仿真方法，通过构建参数模块体系和根据仿真应用场景生成参数模块集，根据参数模块集复杂度按需分配硬件资源，灵活选择参与仿真计算的各设备模型参数精细化程度；通过时序计算模拟器将参数模块赋值更新过程与时序计算过程解耦，引入仿真事件中断机制，通过更新参数模块赋值来使下一时刻计算模块直接处理最新仿真事件；另外，提出时序仿真统一计算方法，支持长时间尺度时序仿真计算，且不再需要各设备内部独立并行计算，缓解并行计算压力，提升计算效率和资源利用率。