CN103020385B - 基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统的技术领域，特别涉及一种可以有效应用于电力系统实时仿真分析的模型系统。本发明是由数字实时仿真装置RTDS通过数据接口与以太网相连，以太网另一端与计算机主机相连；包括：实时数字建模仿真系统模型、交流主网模块、直流主网模块、次同步谐振模块、风电模块、可视化图形模块，用于区域电网仿真计算分析。根据本发明基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，可以进行交、直流混联电网的仿真计算分析；可以开展电网次同步谐振研究；可以对含风力发电机组的电网进行暂态稳定仿真计算分析以及其他电网运行特性研究，调高对电网计算和分析水平。

Description

基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统
技术领域
本发明属于基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统的技术领域，特别涉及一种可以有效应用于电力系统实时仿真分析的模型系统。
背景技术
随着电力系统规模不断扩大，新型电力系统元件不断增加（TCSC、FACT、HVDC），电网柔性化、智能化水平不断增强，对电网安全稳定要求更高。交、直流混联系统的电网，研究其频率、无功特性以及混联系统运行对原有继电保护、安全稳定装置配置影响，都需要进行详细建模研究，并根据研究结果制定相应的调整和解决方案。
基于RTDS的仿真建模分析方法对电网的电磁暂态稳定问题具有相对优势。尤其是，利用RTDS与实际直流保护控制装置直接相连，进行某些特定方式下的电网运行计算分析具有实际意义。通过对RTDS主网建模的深化和完善，可以进一步开展分区域RTDS建模；开展交直流混联电网的安全稳定性专项研究；以及电网其他暂态稳定分析和电网运行越策分析，对实际电网的安全稳定及可靠运行提供技术支持。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统。目的是为了提供一种用于电力系统实时数字分析的仿真系统平台和分析方法，以有效的进行电力系统运行仿真分析，及时发现电网可能存在的问题，并提出措施和建议。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，是由数字实时仿真装置RTDS通过数据接口与以太网相连，以太网另一端与计算机主机相连；包括：实时数字建模仿真系统模型、交流主网模块、直流主网模块、次同步谐振模块、风电模块、可视化图形模块，用于区域电网仿真计算分析。
所述的数字实时仿真装置RTDS是基于电磁暂态程序的全数字实时仿真装置，包括：数字仿真硬件和软件系统模型平台。
所述的实时数字建模仿真系统模型用于实现对整个仿真系统的数据处理和计算；包括：电网交、直流元件模型、电网交流网络模型、直流系统仿真模型、次同步谐振仿真系统模型、风电系统仿真模型以及系统可视化图形平台。
所述的电网交、直流元件模型，用于搭建电网模型的基本模型单元；包括线路模型、变压器模型、负荷模型和发电机模型；
所述的直流系统仿真模型：用于仿真直流输电系统仿真分析，并以模块形式嵌入主网仿真模型系统中；直流一次系统模型，建模计算需占用RTDS装置的2个计算单元，直流元件模型包括：交流滤波器及无功补偿单元、换流变压器及换流器集成单元、直流滤波器，直流线路及接地极引线。
所述的次同步谐振仿真系统模型，用于搭建电网包含直流输电、可控串补装置后的可能产生次同步谐振的系统模型，对可能存在的次同步谐振进行实时仿真计算。
所述的风电系统仿真模型：用于仿真和分析含风力发电机组的电力系统仿真模型。
所述的系统可视化图形平台：用于在仿真过程中，将RTDS系统的建模平台和仿真运行平台联系到一起，实现图形平台与RTDS仿真器之间的交互功能；包括后台程序、图形界面、与RTDS的数据接口等内容。
所述风电系统仿真模型是用于仿真和分析含风力发电机组的电力系统仿真模型；包括：双馈异步风力发电系统模型和永磁直驱风力发电机系统模型；所述双馈异步风力发电系统模型，用于模拟双馈性异步风力发电机模型系统及控制策略；所述永磁直驱风力发电机系统模型，用于模拟永磁直驱风力发电机模型系统及控制策略；
所述系统可视化图形平台的后台程序，用于配置工具模块、开发图形显示与控制程序模块及历史数据分析工具模块；可视化图形平台RTDS数据接口，用于将仿真计算中潮流数据和开关状态直观显示到图形平台上，在RTDS原有模型基础上，搭建RTDS输入输出的接口模块并生成映射文件，通过该模块将状态变量输出至图形平台。
本发明具有以下有益效果：
根据本发明基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，可以进行交、直流混联电网的仿真计算分析；可以开展电网次同步谐振研究；可以对含风力发电机组的电网进行暂态稳定仿真计算分析以及其他电网运行特性研究，调高对电网计算和分析水平。
下面结合本发明的附图和具体实施例，对本发明加以详细的描述。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。
附图说明
图1为本发明的系统架构示意图。
具体实施方式
本发明是基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，如图1所示，图1为本发明的系统架构示意图。其为数字实时仿真装置RTDS为核心系统构建的动态仿真平台，能够动态仿真实际电力系统的运行特性；是由数字实时仿真装置RTDS及其软件平台系统构成，执行电力系统仿真功能。其中仿真系统硬件部分是由数字实时仿真装置RTDS（RealTimeDigitalSystem）通过数据接口与以太网相连，以太网另一端与计算机主机及相连；本发明仿真系统软件部分包括：实时数字建模仿真系统模型、交流主网模块、直流主网模块、次同步谐振模块、风电模块、可视化图形模块，可用于区域电网仿真计算分析，即应用于电网暂态稳定分析和电网运行策略分析系统中，为复杂的交直流并联系统分析提供技术上的支持，并适用于在线潮流下实时仿真、电磁-机电暂态混合仿真研究等。
数字实时仿真装置RTDS作为整个系统的数据处理和计算单元，可以对前端软件平台所搭建的模型系统进行数据处理和计算；直流模块、次同步谐振模块、风电模块均可以作为可嵌入式的模块，应用与交、直流主网模块中。所述的数字实时仿真装置RTDS是基于电磁暂态程序的全数字实时仿真装置，包括：数字仿真硬件和软件系统模型平台。针对不同运行方式的电网，可选取相应的模块搭建不同的仿真计算电网模型系统；可视化图形模块，用于在仿真过程中，将RTDS系统的建模平台和仿真运行平台联系到一起，实现图形平台与数字实时仿真装置RTDS之间的交互功能。包括后台程序、图形界面、与数字实时仿真装置RTDS的数据接口等内容。
本发明所述的数字实时仿真装置RTDS是基于电磁暂态程序的全数字实时仿真装置。所述的数字实时仿真装置（RealTimeDigitalSystem,RTDS）用于实现对整个仿真系统的数据处理和计算；所述数字实时仿真装置RTDS包括：数字仿真硬件和软件系统模型平台。所述数字仿真软件系统模型包括电网交、直流元件模型、电网交流网络模型、直流系统模型、次同步谐振仿真系统模型、风电接入系统模型以及系统可视化图形平台；
所述的电网交、直流元件模型，用于搭建电网模型的基本模型单元；包括线路模型、变压器模型、负荷模型和发电机模型；
所述的实时数字建模仿真系统模型用于仿真电网交、直流输电系统模型，并将其以模块形式嵌入主网仿真模型系统中。实现对整个仿真系统的数据处理和计算；所述实时数字仿真系统模型包括：电网交、直流元件模型、电网交流网络模型、直流系统仿真模型、次同步谐振仿真系统模型、风电系统仿真模型以及系统可视化图形平台。
所述的直流系统仿真模型：用于仿真直流输电系统仿真分析，并以模块形式嵌入主网仿真模型系统中；直流一次系统模型，建模计算需占用RTDS装置的2个计算单元。直流元件模型包括：交流滤波器及无功补偿单元、换流变压器及换流器集成单元、直流滤波器，直流线路及接地极引线。
所述的次同步谐振仿真系统模型，用于搭建电网包含直流输电、可控串补装置后的可能产生次同步谐振的系统模型，对可能存在的次同步谐振进行实时仿真计算；
所述的系统可视化图形平台：用于在仿真过程中，将RTDS系统的建模平台和仿真运行平台联系到一起，实现图形平台与RTDS仿真器之间的交互功能；包括后台程序、图形界面、与RTDS的数据接口等内容。
所述风电系统仿真模型是用于仿真和分析含风力发电机组的电力系统仿真模型；包括：双馈异步风力发电系统模型和永磁直驱风力发电机系统模型；双馈异步风力发电系统模型，用于模拟双馈性异步风力发电机模型系统及控制策略；永磁直驱风力发电机系统模型，用于模拟永磁直驱风力发电机模型系统及控制策略。
所述可视化图形平台其后台程序，用于配置工具模块、开发图形显示与控制程序模块及历史数据分析工具模块；可视化图形平台RTDS数据接口，用于将仿真计算中潮流数据和开关状态直观显示到图形平台上，在RTDS原有模型基础上，搭建RTDS输入输出的接口模块并生成映射文件，通过该模块将状态变量输出至图形平台。

Claims (8)

1.基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，其特征在于：
是由数字实时仿真装置RTDS及其软件平台系统构成，包括：实时数字建模仿真系统模型、交流主网模块、直流主网模块、次同步谐振模块、风电模块、可视化图形模块，用于区域电网仿真计算分析；数字实时仿真装置RTDS是基于电磁暂态程序的全数字实时仿真装置；
其中数字实时仿真系统硬件部分是由数字实时仿真装置RTDS通过数据接口与以太网相连，以太网另一端与计算机主机相连；所述的数字实时仿真装置用于实现对整个仿真系统的数据处理和计算；
数字实时仿真软件系统包括：电网交、直流元件模型、电网交流网络模型、直流系统仿真模型、次同步谐振仿真系统模型、风电系统仿真模型以及系统可视化图形平台。
2.根据权利要求1所述的基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，其特征在于：所述的电网交、直流元件模型，用于搭建电网模型的基本模型单元；包括线路模型、变压器模型、负荷模型和发电机模型。
3.根据权利要求1所述的基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，其特征在于：所述的直流系统仿真模型：用于仿真直流输电系统仿真分析，并以模块形式嵌入主网仿真模型系统中；直流元件模型，建模计算需占用RTDS装置的2个计算单元，直流元件模型包括：交流滤波器及无功补偿单元、换流变压器及换流器集成单元、直流滤波器，直流线路及接地极引线。
4.根据权利要求1所述的基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，其特征在于：所述的次同步谐振仿真系统模型，用于搭建电网包含直流输电、可控串补装置后的可能产生次同步谐振的系统模型，对可能存在的次同步谐振进行实时仿真计算。
5.根据权利要求1所述的基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，其特征在于：所述的风电系统仿真模型：用于仿真和分析含风力发电机组的电力系统仿真模型。
6.根据权利要求1所述的基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，其特征在于：所述的系统可视化图形平台：用于在仿真过程中，将RTDS系统的建模平台和仿真运行平台联系到一起，实现图形平台与RTDS仿真器之间的交互功能；包括后台程序、图形界面、与RTDS的数据接口内容。
7.根据权利要求1所述的基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，其特征在于：所述风电系统仿真模型是用于仿真和分析含风力发电机组的电力系统仿真模型；包括：双馈异步风力发电系统模型和永磁直驱风力发电机系统模型；
所述双馈异步风力发电系统模型，用于模拟双馈性异步风力发电机模型系统及控制策略；
所述永磁直驱风力发电机系统模型，用于模拟永磁直驱风力发电机模型系统及控制策略。
8.根据权利要求6所述的基于RTDS电网500kV主网建模仿真系统，其特征在于：所述系统可视化图形平台的后台程序，用于配置工具模块、开发图形显示与控制程序模块及历史数据分析工具模块；可视化图形平台RTDS数据接口，用于将仿真计算中潮流数据和开关状态直观显示到图形平台上，在RTDS原有模型基础上，搭建RTDS输入输出的接口模块并生成映射文件，通过该模块将状态变量输出至图形平台。
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