沉浸式硬件在环的微电网虚拟现实仿真实验平台
电力系统硬件在环仿真应用的现状及展望
第40卷第2期682021年3月电力工程技*Electric Power Engineering Technology DOI ：10.12158/T2096C203.2021.02.010电力系统硬件在环仿真应用的现状及展望崔晓丹1>2,吴家龙1,许剑冰1>2,雷鸣S 侯玉强1>2,薛峰1>2(1.南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司，江苏南京211106；2.南瑞集团有限公司智能电网保护和运行控制国家重点实验室，江苏南京211106)摘要:硬件在环仿真％ HILS )是提升现代大电网系统仿真准确性、支撑开展高压直流/新能源等装置可靠性验证的有效手段。
首先,在介绍HILS 基本架构和优势的基础上阐述了 HILS 在提升电网一次系统仿真准确性、支撑电网二次控制系统测试验证方面的技术及应用现状；然后分析了电力系统HILS 平台构建面临的挑战，提出可接入多异构数据模型的灵活架构技术、有限仿真资源下新能源场站等值和大型二次系统等效技术、控制对象接入的通用接口技术等技术方向；最后，从传统技术深化和与新技术融合发展2个角度探讨了电力系统HILS 的未来发展趋势，以期对相关平台研发和仿真实验工作提供一定参考。
关键词：电力系统;硬件在环；实时仿真;应用现状;仿真平台中图分类号:TM743 文献标志码：A 文章编号：2096-3203( 2021) 02-0068-070引言随着电力系统规模的不断发展扩大，人们主要通过仿真实验来获得对系统特性机理真实、完整而 深刻的认知[1]%尤其近十几年以来，随着交直流输电多区域互联、各类电力电子设备的广泛接入&2(,电力系统呈现出多装备动态交互耦合、机-电效应解 耦、非惯性响应、随机概率等诸多复杂特性[3'5],给电力系统仿真技术提出了更高的要求。
电力系统仿真可以从仿真模型的性质、仿真步长、动态过程响应实时性等不同视角进行划分，例如,数字仿真和物理仿真、机电暂态仿真和电磁暂 态仿真、实时仿真和非实时仿真等[6]%每种仿真方法都有其发展背景和适用的具体问题。
沉浸式虚拟环境及其在变电站仿真中的应用的开题报告
沉浸式虚拟环境及其在变电站仿真中的应用的开题报告一、背景变电站作为电力系统中非常重要的一部分，在电力生产和传输过程中起着至关重要的作用。
每个变电站都有很多设备和系统，需要对其进行精细的设计和调试，为此需要提供一种高效和可靠的仿真方法，来进行变电站的测试和评估。
沉浸式虚拟环境技术是一种新兴的虚拟现实技术，可以提供一种模拟真实世界的方法。
它可以模拟三维环境，使用户感觉到自己身处其中，并且可以与环境进行交互。
这种技术已经在许多领域得到了广泛的应用，如建筑、机器人、游戏等。
二、研究目的和意义本研究的目的是探讨沉浸式虚拟环境技术在变电站仿真中的应用，并开发出一种基于此技术的变电站仿真系统。
该系统可以为变电站的设计、调试和测试等提供一个高效和可靠的方法。
三、研究内容和方法研究内容主要包括：1.分析和研究沉浸式虚拟环境技术的原理和特点。
2.分析和研究变电站的结构和原理。
3.设计和开发一个基于沉浸式虚拟环境技术的变电站仿真系统。
研究方法主要包括：1.文献调研法：对沉浸式虚拟环境技术和变电站的相关文献进行调研和分析。
2.理论分析法：对沉浸式虚拟环境技术和变电站的结构和原理进行分析和研究，为系统设计提供理论基础。
3.系统设计和开发法：设计和开发一个基于沉浸式虚拟环境技术的变电站仿真系统，进行实际操作和测试。
四、预期成果和进度安排本研究的预期成果是设计和开发一个基于沉浸式虚拟环境技术的变电站仿真系统。
该系统可以模拟变电站的各种设备和系统，使用户可以进行仿真实验和测试。
该系统的设计和开发可以为变电站的设计、调试和测试等提供一个高效和可靠的方法。
进度安排：第一阶段：文献调研和理论研究。
预计耗时一个月。
第二阶段：系统设计和开发。
预计耗时三个月。
第三阶段：系统测试和性能评估。
预计耗时一个月。
第四阶段：论文撰写和答辩准备。
预计耗时一个月。
五、参考文献1.陶振华. 沉浸式虚拟现实技术的应用研究和实现[D]. 广州: 华南理工大学, 2008.2.郭涛. 变电站设计与运行[M]. 北京: 电力工业出版社, 2015.3.李荣华, 程存瑞, 刘宇红. 沉浸式虚拟现实技术在机械制造领域中的应用与研究[J]. 机械设计与制造, 2014, 12: 276-278.4.刘越, 谭雪梅. 沉浸式虚拟环境技术在建筑行业中的应用[J]. 建筑科技, 2009, 40(12): 1142-1143.。
沉浸式虚拟现实技术在变电站的操作仿真应用
沉浸式虚拟现实技术在变电站的操作仿真应用摘要：本文介绍了基于虚拟现实技术开发的仿真培训系统在变电站运维管理中的应用，包括三维精细化模型、交互式模拟培训场景、虚拟仿真与SCADA实时数据关联等关键技术。
本文详细叙述了系统架构及各模块的功能，以及在普洱供电局变电站项目中的实际应用效果。
变电站运行及检修人员可通过沉浸式3D环境进行重要设备的操作培训、学习演练，并结合SCADA准实时动态数据，使用户在逼真的环境下进行操作演练，可以有效地减少检修操作及应急处置的出错机率，从而有效地提高工作效率并为安全生产提供保障措施，仿真平台为变电站安全运维管理提供多重防护。
关键词：变电站虚拟现实技术仿真一、引言尽管目前变电站的自动化程度很高，但变电站设备的检修及倒闸操作人仍然需要大量的人工参与，检修及操作是电网安全生产的重点管控环节。
如何将场站布置、设备构成、接线原理以及操作流程等信息全方位地展现给运行及检修人员，让运行及检修人员切实地提升岗位操作技能，对电网的安全运行至关重要。
基于沉浸式虚拟现实技术的变电站操作仿真系统，利用与变电站真实场景一一对应的1：1三维模型，结合变电站SCADA实时数据、任务角色、操作流程、操作动作和结果呈现的三维虚拟现实引擎技术，实现逼真的交互式变电站仿真场景，快速提升变电运行、检修人员的技能水平。
二、沉浸式虚拟现实技术与变电站虚拟仿真虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是指采用计算机技术为核心的现代高科技手段生成一种虚拟环境，用户借助特殊的输入/输出设备，与虚拟世界中的物体进行自然的交互，从而通过视觉、听觉和触觉等获得与真实世界相同的感受。
通过虚拟现实技术在变电站项目中应用，将变电运维过程中所产生的信息数据结合三维虚拟空间信息进行综合描述和展示，通过将直观化的表述，从而对电网进行展示、监控、分析和管理等工作。
包括：展示汇报、可视化设备管理、可视化生产管理、可视化安全管理、对象化图纸资料管理、设备拆装模拟等变实际应用。
微电网的仿真与实验系统Ⅱ——建模仿真及实现
２１ ０ １年 １ Ｏ月
实 验
室 研
究
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探
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ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＥＸＰＬＯＲＡＴＩ ＯＮ Ｎ Ｉ ＬＡＢＯＲＡＴ０ＲＹ
微 电网 的仿 真 与 实验 系统 Ⅱ一 建模 仿真 及 实现
解 大 ， 顾 羽洁 ， 徐 涛 ， 艾 芊 ， 张 明 ， 金之检
（ 上海 交通 大学 国家 能源智 能 电 网（ 上海 ） 研发 中心 ， 上海 ２ ０ ４ ） ０ ２ ０
摘 要 ： 中基 于 美 国 西 部联 合 电 网 （ ｓ ｒ ｙｔ ｓＣ ｏｄｎｔ ｇＣ ｕ ｃ ， 文 Ｗｅｔ ｎ Ｓ ｓ ｍ ｏｒｉａ ｎ ｏｎ ｉ ｅ ｅ ｉ ｌ
以控 制风 力发 电输 出 的有 功功 率 。 随着 电池 技 术
和 电力 电 子 技 术 的 发 展 ， 电 池 储 能 系 统 （ ａ ｅ 蓄 Ｂ ｔｒ ｔｙ Ｅ ｅ ｙＳｏａｅＳｓ ｍ， Ｅ Ｓ 在 电力 系 统 中 的应 用 也 ｎｒ ｔｒｇ ｙｔ Ｂ Ｓ ） ｇ ｅ
得 到 了很 大 促 进 。 因此 ， Ｂ Ｓ 将 Ｅ Ｓ与 风 力 发 电 单 元 相 结 合 ， 仅有 利于减 少风 电场输 出波 动对 电 网的影 响 ， 不 对 风 电场 的有 功功 率输 出进 行 控 制 ， 可 以 改善 并 网 还 风 电场 的稳定 性 问题 。 蓄 电池储 能技 术 是 柔性 交 流 输 电技 术 中 的一 种 ， 其 中风 电场 与 Ｂ Ｓ Ｅ Ｓ单 元 连 接 示 意 图 如 图 ２所 示 。 ＢＳ Ｅ Ｓ主 要 由蓄 电池 组 、 流 器 、 制装 置 和 变压 器 组 换 控 成， 可等 效成 由变 流器 模 型 和 电池 的 电化 学 等效 电路 两部分 。能 量双 向流动 的变 流器可 实 现直流 侧 的蓄 电
2014 基于实时数字仿真的微电网数模混合仿真实验平台_刘一欣
第 29 卷第 2 期
刘一欣等 基于实时数字仿真的微电网数模混合仿真实验平台
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1 引言
风/光/柴/储微电网可有效解决远离大电网供电 的偏远地区或海岛系统的供电难题，对当地经济发 展和居民基本生活保障具有重要意义[1-3]。针对这类 微电网，国内外学者已在微电网优化配置、多电源 协调控制、微电网能量优化管理和经济运行等方面 作了深入研究和探讨。文献[4]以最小供能成本为目 标，采用随机优化的方法，研究了包括风机渗透率、 储能系统效率和柴油发电机运行策略等影响储能系 统容量配置的因素。文献[5]通过对短期内风机出力 和负荷需求进行预测，提前制定储能系统的充放电 计划，保证微电网经济运行。文献[6,7]主要研究如 何利用混合储能系统对光伏、风电等可再生能源出 力进行平滑滤波。上述文献主要采用离线数字仿真 软件或实际物理实验对所提出的优化方法和控制策 略进行验证。离线数字仿真尽管能在一定程度上对 所提控制策略的有效性进行验证，但其准确性和可 靠性受所研究系统数学模型的建模精确程度影响很 大。虽然实际物理实验能更加真实和准确地验证所 提控制策略，但当微电网规模增大，系统更加复杂 时，完成物理实验所需成本代价太高，不利于开展 对微电网多电源协调控制和能量管理策略等的前期 研究。建立包括 RTDS 实时数字仿真系统、分布式 电源控制系统和微电网能量管理系统联合的微电网 数模混合实时仿真实验平台，能够真实反映实际控 制器和微电网能量管理系统的性能，测试和验证所 提控制策略的效果。
2 基于 RTDS 的微电网仿真实验平台
本文所提出的基于 RTDS 的微电网数模混合仿
真实验平台结构如图 1 所示，各部分主要功能描述 如下：
（1）RTDS 实时数字仿真系统。对微电网的网 络结构和各分布式电源、负荷的主回路电气部分和 相关控制系统进行实时数字仿真模拟，并通过 RTDS 相关的模拟量和数字量输入输出接口与外部 分布式电源控制系统和微电网综合监控系统进行 实时数据交互，接收分布式电源控制系统的控制 信号和微电网综合监控系统的调度指令，实现软 件 和 硬 件 结 合 的 闭 环 仿 真 （ hardware-in-the-loop simulation）。