(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211000312.3 (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 中国电力科 学研究院有限公司 地址 100192 北京市海淀区清河小营东路 15号 申请人 国家电网有限公司 　 国网湖北省电力有限公司 　 国网湖北省电力有限公司电力科 学 研究院 (72)发明人 叶学顺　刘科研　李昭　周俊　 贾东梨　王帅　杨志淳　 (74)专利代理 机构 北京安博达知识产权代理有 限公司 1 1271 专利代理师 徐国文(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 一种有源配电网多实时仿真机互联同步系 统及方法 (57)摘要 一种有源配电网多实时仿真机互联同步系 统及方法， 包括： 仿真管理工作站和有源配电网 中若干实时仿真机； 所有实时仿真机通过光纤网 卡互联构成实时仿真机阵列； 仿真管理工作站， 根据有源配电网拓扑结构利用节点分裂法将实 时仿真机划分到主机侧或从机侧子网中； 在时标 一致时将主机侧和从机侧子网的网络电压相加 得到有源配电网的网络电压； 主机侧子网中的实 时仿真机， 基于仿真任务进行慢速网络仿真， 输 出网络电压； 并进行对时和数据交互从机侧子网 中的实时仿真机， 基于仿真任务进行快速网络仿 真， 输出网络电压； 在仿真过程行对时和数据交 互； 通过光纤网卡实现多台实时仿真机的互联， 构建实时仿真机阵列， 实现多速率并行计算， 提 高仿真规模与仿真速度。 权利要求书4页 说明书11页 附图4页 CN 115329582 A 2022.11.11 CN 115329582 A 1.一种有源配电网多实时仿真机互联同步系统， 其特征在于， 包括： 仿真管理工作站和 有源配电网中的若干实时仿真机； 所有实时仿真机通过光纤网卡互联构成实时仿真机阵 列； 仿真管理工作站， 用于根据有源配电网拓扑结构利用节点分裂法将所有实时仿真机划 分到主机侧子网或从机侧子网中； 还用于在时标一致的情况下将从主机侧子网获取的网络 电压和从机侧子网获取的网络电压相加得到有源配电网的网络电压； 所述主机侧子网中的实时仿真机， 用于基于主机侧子网的仿真任务进行慢速网络的仿 真， 输出主机侧子网的网络电压； 还用于在仿真过程中作为主控机与从机侧子网中的各实 时仿真机进行对时和数据交 互； 所述从机侧子网中的各实时仿真机， 用于基于从机侧子网的仿真任务进行快速网络的 仿真和预测插值， 输出从机侧子网的网络电压； 还用于在仿真过程中作为各节点机与所述 主机侧子网中的实时仿真机进行对时和数据交 互。 2.根据权利要求1所述系统， 其特 征在于， 所述主机侧子网中的实时仿真机， 包括： 主同步仿真模块， 用于设置仿真步长进行慢速网络的仿真， 并与从机侧子网中的各实 时仿真机进行同步仿真， 输出主机侧子网的网络电压； 主对时模块， 用于利用北斗授时定期对主控机进行校准， 校准后的主控机向各节点机 发送数据和控制所述各节点机校准时钟并接收所述各节点机发送的数据。 3.根据权利要求2所述系统， 其特 征在于， 所述主同步仿真模块， 具体用于： 步长设置 子模块， 用于设置主机侧子网的仿真步长为ΔT； 雅可比矩阵计算子模块， 用于在一个步长内基于配电系统网络方程函数、 电流、 电压和 积分步长结合 雅可比矩阵计算得到主机侧子网的修 正量； 网络电压计算子模块， 用于对主机侧子网的修正量进行迭代求解， 得到主机侧子网的 修正状态量和主机侧子网的网络电压； 收敛判断子模块， 用于判断所述网络电压是否收敛， 当所述网络电压收敛时以所述网 络电压作为主机侧仿真结果输出， 否则减小仿真步长 ΔT后继续计算 直到网络电压收敛。 4.根据权利要求2所述系统， 其特 征在于， 所述 雅可比矩阵计算子模块， 具体用于： 初始化主机侧子网t时刻的仿真参数； 基于获取的配电系统网络方程函数、 电流、 电压和积分步长计算得到雅可比矩阵， 并获 取主机侧子网的状态变量残差； 基于所述主机侧子网的状态变量残差和所述雅克比矩阵计算得到主机侧子网的修正 量。 5.根据权利要求1所述系统， 其特 征在于， 所述从机侧子网中的各实时仿真机， 包括： 从同步仿真模块， 用于设置仿真步长进行快速网络的仿真， 并与主机侧子网中实时仿 真机进行同步仿真， 输出从机侧子网的网络电压； 从对时模块， 用于接收所述主控机发送的数据以及进行时钟校准， 并向所述主控机发 送数据。 6.根据权利要求5所述系统， 其特 征在于， 所述从同步仿真模块， 包括： 步长设置 子模块， 用于设置从机侧子网的仿真步长为Δt； 预测插值子模块， 用于基于接收到的仿真数据采用迭代插值法和拉格朗日插值法， 计权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115329582 A 2算得到在从机侧子网的每 个步长中主机侧子网的输出量预测值； 雅克比矩阵计算子模块， 用于在一个步长内基于配电系统网络方程函数、 电流、 电压、 积分步长和所述在从机侧子网的每个步长中主机侧子网的输出量预测 值结合雅可比矩阵 计算得到从机侧子网的修 正量； 网络电压计算子模块， 用于对从机侧子网的修正量进行迭代求解， 得到从机侧子网的 修正状态量和从机侧子网的网络电压； 收敛判断子模块， 用于判断所述网络电压是否收敛， 当所述网络电压收敛时以所述网 络电压作为从机侧仿真结果输出， 否则减小仿真步长 Δt后继续计算 直到网络电压收敛； 步长判断子模块， 用于判断主机侧子网的仿真步长ΔT是否等于从机侧子网的仿真步 长Δt的k倍， 若ΔT＝ kΔt则生成 从机侧仿真结果， 否则k ＝k+1后返回预测插值子模块。 7.根据权利要求6所述系统， 其特 征在于， 所述预测插值子模块， 具体用于： 基于接收到的主机侧子网t ‑ΔT时刻和t时刻的仿真数据， 采用迭代插值法计算得到t+ ΔT时刻主机侧子网的输出量预测值； 基于所述t+ΔT时刻主机侧子网的输出量预测值， 采用拉格朗日插值法计算得到在从 机侧子网的每 个步长中主机侧子网的输出量预测值。 8.根据权利要求6所述系统， 其特 征在于， 所述 雅可比矩阵计算子模块， 具体用于： 初始化从机侧子网t时刻的仿真参数； 基于获取的配电系统网络方程函数、 电流、 电压、 积分步长和所述在从机侧子网的每个 步长中主机侧子网的输出量预测值计算得到雅可比矩阵， 并获取从机侧子网的状态变量残 差； 基于所述从机侧子网的状态变量残差和所述雅克比矩阵计算得到从机侧子网的修正 量。 9.一种有源配电网多实时仿真机互联同步方法， 其特 征在于， 包括： 基于主机侧子网的仿真任务进行慢速网络的仿真， 输出主机侧子网的网络电压； 在仿真过程中作为主控机与从机侧子网中的各实时仿真机进行对时和数据交 互。 10.根据权利要求9所述方法， 其特征在于， 所述基于主机侧子网的仿真任务进行慢速 网络的仿真， 输出主机侧子网的网络电压， 包括： 设置主机侧子网的仿真步长为ΔT； 在一个步长内基于配电系统网络方程函数、 电流、 电压和积分步长结合雅可比矩阵计 算得到主机侧子网的修 正量； 对主机侧子网的修正量进行迭代求解， 得到主机侧子网的修正状态量和主机侧子网的 网络电压； 判断所述网络电压是否收敛， 当所述网络电压收敛时以所述网络电压作为主机侧仿真 结果输出， 否则减小仿真步长 ΔT后继续计算 直到网络电压收敛。 11.根据权利要求10所述方法， 其特征在于， 所述在一个步长 内基于配电系统网络方程 函数、 电流、 电压和积分步长结合 雅可比矩阵计算得到主机侧子网的修 正量， 包括： 初始化主机侧子网t时刻的仿真参数； 基于获取的配电系统网络方程函数、 电流、 电压和积分步长计算得到雅可比矩阵， 并获 取主机侧子网的状态变量残差；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115329582 A 3