CN103235223A - 一种基于rtds的微电网试验测试平台 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种基于RTDS的微电网试验测试平台，包括RTDS仿真系统、接口屏柜和微电网控制系统，其中，RTDS仿真系统通过接口屏柜与微电网控制系统连接；RTDS仿真系统，用于搭建微电网一次主回路，并提供实时仿真环境；接口屏柜，用于提供RTDS仿真系统与微电网控制系统之间实际工程接口；微电网控制系统，用于实现整个微电网系统能量管理。本发明将微电网一次主回路的仿真模型建立在RTDS上，其仿真时间尺度跟实际电力系统非常接近，可以真实地代表实际电力系统的状态，并且其参数调整方便快捷，可随时模拟整个微电网系统的各种运行工况，大大提高了微电网试验测试的效率。
Description
技术领域
本发明涉及微电网技术领域，尤其是涉及一种基于RTDS的微电网试验测试平台。
背景技术
为了最大限度地发挥基于可再生能源和新能源的分布式电源在经济效益和环境保护方面的优势，世界各国都大力倡导发展微电网技术，并开始建设各具特色的微电网实验室和示范工程。鉴于微电网系统组成的多样性和运行方式的灵活性，在微电网项目进行现场实施联调之前，为了全面考核其控制和保护功能以及参数配置的正确性和合理性，通常需要采取合适的仿真手段来开展相关功能验证。使用传统的物理模拟方式构建微电网系统，必然面临设备费用高、占地面积大、供货周期长、可扩展性和兼容性差等问题；使用传统的非实时数字仿真，直接进行现场验证，会面临联调风险大、工期长等问题。
RTDS全称为实时数字仿真器（RealTimeDigitalSimulator），其主要特点在于其仿真系统的时间尺度跟实际电力系统非常接近，可以真实地代表实际电力系统的状态，并且在高压直流输电和继电保护等电力领域已有广泛应用。
由此可见，使用传统的非实时数字仿真，对微电网功能进行验证，在使用上存在明显的不足和缺陷，亟待进一步改进。因此，如何创设一种投资成本低、建设周期短、运行简单灵活、降低微电网项目的现场实施风险的基于RTDS的微电网试验测试平台，实属当前重要的研发课题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于RTDS的微电网试验测试平台，使其提高微电网试验测试的效率，有效验证微电网控制装置接口的正确性和协调性，及早发现并及时处理问题，减少现场调试周期，提高产品的研发效率，从而克服现有技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明一种基于RTDS的微电网试验测试平台，包括RTDS仿真系统、接口屏柜和微电网控制系统，其中，RTDS仿真系统通过接口屏柜与微电网控制系统连接；RTDS仿真系统，用于搭建微电网一次主回路，并提供实时仿真环境；接口屏柜，用于提供RTDS仿真系统与微电网控制系统之间实际工程接口；微电网控制系统，用于实现整个微电网系统能量管理。
进一步的，所述RTDS仿真系统包括计算机工作站、通讯接口板卡和实时并行处理器；所述计算机工作站通过通讯接口板卡与实时并行处理器连接；计算机工作站，用于搭建包括各种分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷以及线路开关在内的微电网一次主回路仿真模型；通讯接口板卡，用于计算机工作站与实时并行处理器之间的信息通讯；所述实时并行处理器与接口屏柜连接。
所述接口屏柜包括模拟量输出板卡、数字量输入板卡和数字量输出板卡；模拟量输出板卡，用于提供交直流电压、电流信号的输出接口；数字量输入板卡和数字输出板卡，用于提供设备、开关的状态信号和指令信号以及PWM脉冲控制信号的输入和输出。
所述微电网控制系统包括上层中央控制器、底层单元控制器和通讯总线；上层中央控制器，用于整个微电网的能量管理；底层单元控制器，用于各分布式电源的变流器控制；通讯总线，用于上层中央控制器和底层单元控制器之间以及微电网系统与接口屏柜之间的通讯。
采用以上设计后，本发明与现有技术比较有以下优点：
1.本发明将微电网一次主回路的仿真模型建立在RTDS上，其仿真时间尺度跟实际电力系统非常接近，可以真实地代表实际电力系统的状态，并且其参数调整方便快捷，可随时模拟整个微电网系统的各种运行工况，大大提高了微电网试验测试的效率；
2.本发明针对微电网系统专门设计的接口屏柜，可以提供丰富的模拟量和数字量输入/输出接口，并具备良好的灵活性和可扩展性，能够广泛地适应各种不同的微电网系统，能够有效验证微电网控制装置接口的正确性和协调性；
3.本发明实际的微电网控制系统与其一次设备的分界面清晰，可以直接移植过来在现场实施之前跟接口屏柜和RTDS仿真系统组成一个完整的闭环测试平台进行相关功能测试，及早发现问题并及时处理，从而大大缩短了现场调试周期；
4.本发明基于RTDS的微电网实验测试平台，不局限于完整微电网控制系统的试验测试，还可以分别单独应用于各分布式电源和储能装置的底层单元控制器的单元级测试，以及微电网系统中上层中央控制器的系统级测试，即应用于整个微电网项目的不同开发阶段，从而大大提高了产品的研发效率，有效缩短了产品研发周期。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明基于RTDS的微电网试验测试平台组成示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种基于RTDS的微电网试验测试平台，包括RTDS仿真系统、接口屏柜和微电网控制系统，其中，RTDS仿真系统通过接口屏柜与微电网控制系统连接。
RTDS仿真系统包括计算机工作站、通讯接口板卡和实时并行处理器。该系统用来搭建包括各种分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷以及线路开关在内的微电网一次主回路，并提供可以真实代表实际电网状态的实时仿真环境。
进一步的，计算机工作站，用于搭建微电网一次主回路仿真模型；通讯接口板卡，用于计算机工作站与实时并行处理器之间的信息通讯；实时并行处理器用于仿真模型的实时计算求解。计算机工作站通过通讯接口板卡与实时并行处理器连接，并进一步与接口屏柜连接。
接口屏柜包括模拟量输出板卡、数字量输入卡和数字量输出板卡，该接口屏柜用于提供RTDS仿真系统与微电网控制系统之间电气模拟量和开关量的实际工程接口。
进一步的，模拟量输出板卡，用于提供交直流电压、电流信号的输出接口；数字量输入板卡和数字量输出板卡，用于提供设备和开关的状态信号和指令信号以及PWM脉冲控制信号的输入和输出接口。
微电网控制系统包括上层中央控制器、底层单元控制器和通讯总线。该系统用于实现整个微电网系统的电压调节和频率控制以及系统能量管理，从而保证了微电网的可靠运行，并满足微电网系统的功率平衡。
进一步的，上层中央控制器主要用于整个微电网的能量管理，包括对分布式电源、储能装置、相关负荷和线路开关的控制；底层单元控制器主要用于各分布式电源的变流器控制；通讯总线用于上层中央控制器和底层单元控制器之间以及微电网系统与接屏柜之间的信号传输。
RTDS仿真系统通过专用光纤跟接口屏柜的模拟量输出板卡和数字量输出板卡相连，将微电网系统的电气模拟量（电压和电流信号）和数字量（电源状态和开关状态）信号传送至微电网控制系统；微电网控制系统通过通讯总线采集从接口屏柜输出的相关电气模拟量和数字量信号，然后分别上送至上层中央控制器和底层单元控制器，其中，上层中央控制器进行信号处理之后将下发控制信号，一部分信号直接输出至接口屏柜；另一部分信号通过通讯总线传输至底层单元控制器，而底层单元控制器一方面接收相关电气模拟量（电压和电流信号）和数字量（电源状态）信号，另一方面接收上层中央控制器下发的控制信号，并通过其内部的信号处理输出PWM脉冲控制信号至接口屏柜，通过接口屏柜的数字量输入板卡，以及连接数字量输入板卡与RTDS仿真系统的实时并行处理器的专用光纤，将相关数字量控制信号传回至RTDS仿真系统，完成整个微电网系统的闭环测试。
本发明解决了现有微电网项目测试技术中存在的缺点和不足，提供了一种既能满足电网实时性要求，又易于实现的微电网试验测试平台，作为微电网工程现场实施之前的系统测试手段，有助于及早发现问题并及时处理，从而大大降低微电网项目的现场实施风险。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种基于RTDS的微电网试验测试平台，其特征在于包括RTDS仿真系统、接口屏柜和微电网控制系统，其中，
RTDS仿真系统通过接口屏柜与微电网控制系统连接；
RTDS仿真系统，用于搭建微电网一次主回路，并提供实时仿真环境；
接口屏柜，用于提供RTDS仿真系统与微电网控制系统之间实际工程接口；
微电网控制系统，用于实现整个微电网系统能量管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的微电网试验测试平台，其特征在于：
所述RTDS仿真系统包括计算机工作站、通讯接口板卡和实时并行处理器；
所述计算机工作站通过通讯接口板卡与实时并行处理器连接；
计算机工作站，用于搭建包括各种分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷以及线路开关在内的微电网一次主回路仿真模型；
通讯接口板卡，用于计算机工作站与实时并行处理器之间的信息通讯；
所述实时并行处理器与接口屏柜连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的微电网试验测试平台，其特征在于：
所述接口屏柜包括模拟量输出板卡、数字量输入板卡和数字量输出板卡；
模拟量输出板卡，用于提供交直流电压、电流信号的输出接口；
数字量输入板卡和数字输出板卡，用于提供设备、开关的状态信号和指令信号以及PWM脉冲控制信号的输入和输出。
4.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的微电网试验测试平台，其特征在于：
所述微电网控制系统包括上层中央控制器、底层单元控制器和通讯总线；
上层中央控制器，用于整个微电网的能量管理；
底层单元控制器，用于各分布式电源的变流器控制；
通讯总线，用于上层中央控制器和底层单元控制器之间以及微电网系统与接口屏柜之间的通讯。
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Effective date of registration: 20141208 Address after: 100000 Beijing West Fourth Ring Road, No. 16, building 8, floor 1, Haidian District Applicant after: Guodian United Power Technology Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: State Grid Xinyuan Zhangjiakou Scenery Storage Demonstration Power Plant Co., Ltd. Address before: 100000 Beijing City, Zhongguancun, South Street, building B, building No., level 56, level 16 Applicant before: Guodian United Power Technology Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |