一種基於rtds的微電網試驗測試平臺的製作方法
2023-05-30 14:21:41
專利名稱：一種基於rtds的微電網試驗測試平臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及微電網技術領域，尤其是涉及一種基於RTDS的微電網試驗測試平臺。
背景技術：
為了最大限度地發揮基於可再生能源和新能源的分布式電源在經濟效益和環境保護方面的優勢，世界各國都大力倡導發展微電網技術，並開始建設各具特色的微電網實驗室和示範工程。鑑於微電網系統組成的多樣性和運行方式的靈活性，在微電網項目進行現場實施聯調之前，為了全面考核其控制和保護功能以及參數配置的正確性和合理性，通常需要採取合適的仿真手段來開展相關功能驗證。使用傳統的物理模擬方式構建微電網系統，必然面臨設備費用高、佔地面積大、供貨周期長、可擴展性和兼容性差等問題；使用傳統的非實時數字仿真，直接進行現場驗證，會面臨聯調風險大、工期長等問題。RTDS全稱為實時數字仿真器(RealTimeDigitalSimulator),其主要特點在於其仿真系統的時間尺度跟實際電力系統非常接近，可以真實地代表實際電力系統的狀態，並且在高壓直流輸電和繼電保護等電力領域已有廣泛應用。由此可見，使用傳統的非實時數字仿真，對微電網功能進行驗證，在使用上存在明顯的不足和缺陷，亟待進一步改進。因此，如何創設一種投資成本低、建設周期短、運行簡單靈活、降低微電網項目的現場實施風險的基於RTDS的微電網試驗測試平臺，實屬當前重要的研發課題之一。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種基於RTDS的微電網試驗測試平臺，使其提高微電網試驗測試的效率，有效驗證微電網控制裝置接口的正確性和協調性，及早發現並及時處理問題，減少現場調試周期，提高產品的研發效率，從而克服現有技術的不足。為解決上述技術問題，本發明一種基於RTDS的微電網試驗測試平臺，包括RTDS仿真系統、接口屏櫃和微電網控制系統，其中，RTDS仿真系統通過接口屏櫃與微電網控制系統連接；RTDS仿真系統，用於搭建微電網一次主迴路，並提供實時仿真環境；接口屏櫃，用於提供RTDS仿真系統與微電網控制系統之間實際工程接口 ；微電網控制系統，用於實現整個微電網系統能量管理。進一步的，所述RTDS仿真系統包括計算機工作站、通訊接口板卡和實時並行處理器；所述計算機工作站通過通訊接口板卡與實時並行處理器連接；計算機工作站，用於搭建包括各種分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關負荷以及線路開關在內的微電網一次主迴路仿真模型；通訊接口板卡，用於計算機工作站與實時並行處理器之間的信息通訊；所述實時並行處理器與接口屏櫃連接。所述接口屏櫃包括模擬量輸出板卡、數字量輸入板卡和數字量輸出板卡；模擬量輸出板卡，用於提供交直流電壓、電流信號的輸出接口 ；數字量輸入板卡和數字輸出板卡，用於提供設備、開關的狀態信號和指令信號以及PWM脈衝控制信號的輸入和輸出。
所述微電網控制系統包括上層中央控制器、底層單元控制器和通訊總線；上層中央控制器，用於整個微電網的能量管理；底層單元控制器，用於各分布式電源的變流器控制；通訊總線，用於上層中央控制器和底層單元控制器之間以及微電網系統與接口屏櫃之間的通訊。採用以上設計後，本發明與現有技術比較有以下優點:
1.本發明將微電網一次主迴路的仿真模型建立在RTDS上，其仿真時間尺度跟實際電力系統非常接近，可以真實地代表實際電力系統的狀態，並且其參數調整方便快捷，可隨時模擬整個微電網系統的各種運行工況，大大提高了微電網試驗測試的效率；2.本發明針對微電網系統專門設計的接口屏櫃，可以提供豐富的模擬量和數字量輸入/輸出接口，並具備良好的靈活性和可擴展性，能夠廣泛地適應各種不同的微電網系統，能夠有效驗證微電網控制裝置接口的正確性和協調性；3.本發明實際的微電網控制系統與其一次設備的分界面清晰，可以直接移植過來在現場實施之前跟接口屏櫃和RTDS仿真系統組成一個完整的閉環測試平臺進行相關功能測試，及早發現問題並及時處理，從而大大縮短了現場調試周期；4.本發明基於RTDS的微電網實驗測試平臺，不局限於完整微電網控制系統的試驗測試，還可以分別單獨應用於各分布式電源和儲能裝置的底層單元控制器的單元級測試，以及微電網系統中上層中央控制器的系統級測試，即應用於整個微電網項目的不同開發階段，從而大大提高了產品的研發效率，有效縮短了產品研發周期。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明，以下結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。圖1是本發明基於RTDS的微電網試驗測試平臺組成示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發明一種基於RTDS的微電網試驗測試平臺，包括RTDS仿真系統、接口屏櫃和微電網控制系統，其中，RTDS仿真系統通過接口屏櫃與微電網控制系統連接。RTDS仿真系統包括計算機工作站、通訊接口板卡和實時並行處理器。該系統用來搭建包括各種分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關負荷以及線路開關在內的微電網一次主迴路，並提供可以真實代表實際電網狀態的實時仿真環境。進一步的，計算機工作站，用於搭建微電網一次主迴路仿真模型；通訊接口板卡，用於計算機工作站與實時並行處理器之間的信息通訊；實時並行處理器用於仿真模型的實時計算求解。計算機工作站通過通訊接口板卡與實時並行處理器連接，並進一步與接口屏櫃連接。接口屏櫃包括模擬量輸出板卡、數字量輸入卡和數字量輸出板卡，該接口屏櫃用於提供RTDS仿真系統與微電網控制系統之間電氣模擬量和開關量的實際工程接口。進一步的，模擬量輸出板卡，用於提供交直流電壓、電流信號的輸出接口 ；數字量輸入板卡和數字量輸出板卡，用於提供設備和開關的狀態信號和指令信號以及PWM脈衝控制信號的輸入和輸出接口。微電網控制系統包括上層中央控制器、底層單元控制器和通訊總線。該系統用於實現整個微電網系統的電壓調節和頻率控制以及系統能量管理，從而保證了微電網的可靠運行，並滿足微電網系統的功率平衡。進一步的，上層中央控制器主要用於整個微電網的能量管理，包括對分布式電源、儲能裝置、相關負荷和線路開關的控制；底層單元控制器主要用於各分布式電源的變流器控制；通訊總線用於上層中央控制器和底層單元控制器之間以及微電網系統與接屏櫃之間的信號傳輸。RTDS仿真系統通過專用光纖跟接口屏櫃的模擬量輸出板卡和數字量輸出板卡相連，將微電網系統的電氣模擬量(電壓和電流信號)和數字量(電源狀態和開關狀態)信號傳送至微電網控制系統；微電網控制系統通過通訊總線採集從接口屏櫃輸出的相關電氣模擬量和數字量信號，然後分別上送至上層中央控制器和底層單元控制器，其中，上層中央控制器進行信號處理之後將下發控制信號，一部分信號直接輸出至接口屏櫃；另一部分信號通過通訊總線傳輸至底層單元控制器，而底層單元控制器一方面接收相關電氣模擬量(電壓和電流信號)和數字量(電源狀態)信號，另 一方面接收上層中央控制器下發的控制信號，並通過其內部的信號處理輸出PWM脈衝控制信號至接口屏櫃，通過接口屏櫃的數字量輸入板卡，以及連接數字量輸入板卡與RTDS仿真系統的實時並行處理器的專用光纖，將相關數字量控制信號傳回至RTDS仿真系統，完成整個微電網系統的閉環測試。本發明解決了現有微電網項目測試技術中存在的缺點和不足，提供了一種既能滿足電網實時性要求，又易於實現的微電網試驗測試平臺，作為微電網工程現場實施之前的系統測試手段，有助於及早發現問題並及時處理，從而大大降低微電網項目的現場實施風險。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種基於RTDS的微電網試驗測試平臺，其特徵在於包括RTDS仿真系統、接口屏櫃和微電網控制系統,其中， RTDS仿真系統通過接口屏櫃與微電網控制系統連接； RTDS仿真系統，用於搭建微電網一次主迴路，並提供實時仿真環境； 接口屏櫃，用於提供RTDS仿真系統與微電網控制系統之間實際工程接口 ； 微電網控制系統，用於實現整個微電網系統能量管理。
2.根據權利要求1所述的一種基於RTDS的微電網試驗測試平臺，其特徵在於: 所述RTDS仿真系統包括計算機工作站、通訊接口板卡和實時並行處理器； 所述計算機工作站通過通訊接口板卡與實時並行處理器連接； 計算機工作站，用於搭建包括各種分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關負荷以及線路開關在內的微電網一次主迴路仿真模型； 通訊接口板卡，用於計算機工作站與實時並行處理器之間的信息通訊； 所述實時並行處理器與接口屏櫃連接。
3.根據權利要求1 所述的一種基於RTDS的微電網試驗測試平臺，其特徵在於: 所述接口屏櫃包括模擬量輸出板卡、數字量輸入板卡和數字量輸出板卡； 模擬量輸出板卡，用於提供交直流電壓、電流信號的輸出接口； 數字量輸入板卡和數字輸出板卡，用於提供設備、開關的狀態信號和指令信號以及PWM脈衝控制信號的輸入和輸出。
4.根據權利要求1所述的一種基於RTDS的微電網試驗測試平臺，其特徵在於: 所述微電網控制系統包括上層中央控制器、底層單元控制器和通訊總線； 上層中央控制器，用於整個微電網的能量管理； 底層單元控制器，用於各分布式電源的變流器控制； 通訊總線，用於上層中央控制器和底層單元控制器之間以及微電網系統與接口屏櫃之間的通訊。
全文摘要
本發明是有關於一種基於RTDS的微電網試驗測試平臺，包括RTDS仿真系統、接口屏櫃和微電網控制系統，其中，RTDS仿真系統通過接口屏櫃與微電網控制系統連接；RTDS仿真系統，用於搭建微電網一次主迴路，並提供實時仿真環境；接口屏櫃，用於提供RTDS仿真系統與微電網控制系統之間實際工程接口；微電網控制系統，用於實現整個微電網系統能量管理。本發明將微電網一次主迴路的仿真模型建立在RTDS上，其仿真時間尺度跟實際電力系統非常接近，可以真實地代表實際電力系統的狀態，並且其參數調整方便快捷，可隨時模擬整個微電網系統的各種運行工況，大大提高了微電網試驗測試的效率。
文檔編號G01R31/00GK103235223SQ20131014438
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者許偉, 周志超, 潘磊, 張啟應 申請人:國電聯合動力技術有限公司