CN106249618A - 微电网实时控制测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微电网实时控制模拟系统，包括：微网模拟模块，用于提供微电网模型；所述微电网模型根据模型中预设的第一分布式电源，模拟微电网在所述第一分布式电源下的实时运行状态，并生成相应的运行状态仿真信号；半物理仿真模块，用于接收所述运行状态仿真信号，并根据所述运行状态仿真信号反应的运行状态，按照预设的控制算法输出相应的状态控制信号；控制模块，用于接收所述状态控制信号，并根据所述状态控制信号控制接入控制模块的真实微电网，从而能够对分布式电源接入微网的控制算法进行测试验证，提高测试的工作效率，降低搭建试验环境的成本，为微电网的实时仿真提供一种简便、安全、可靠的方式。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域，特别涉及一种微电网实时控制测试系统。
背景技术
微电网(Micro-Grid)也译为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。随着世界范围内微网规模的迅速增加，利用光伏、风力作为分布式电源接入微网的比例越来越大。因此，对于光伏以及风力发电接入微网的控制和保护算法的要求也变得越发严格。
一般地，在分布式发电的核心控制板以及控制软件在批量应用前，为了避免其在实际应用中受到现场偶发事件影响，从而影响单个分布式电源性能乃至整个微网的稳定性，需要对分布式发电的核心控制板以及控制软件进行全面详尽的测试。
现有技术中对于分布式发电的核心控制板以及控制软件的可靠性测试主要采用现场测试、长时间运行机器或使用软件建模等方式。然而，采用现场测试模拟微网的测试方式所需投入成本巨大，且对测试操作人员素质要求很高，同时测试过程中还可能会出现事故，威胁操作人员的生命安全；采用长时间运行机器的方式也需要投入一定的人力物力，且测试效率不高；而采用软件模拟的方式由于会出现数据迭代计算量大，模型准确性不一致等情况，仿真速度和置信度都严重不足，使得测试结果不准确。
发明内容
本发明提供了一种微电网实时控制测试系统，用以克服现有的测试方式中成本高、安全性低或准确性低等缺陷。
本发明提供了一种微电网实时控制测试系统，包括：
微网模拟模块，用于提供微电网模型；所述微电网模型根据模型中预设的第一分布式电源，模拟微电网在所述第一分布式电源下的实时运行状态，并生成相应的运行状态仿真信号；
半物理仿真模块，用于接收所述运行状态仿真信号，并根据所述运行状态仿真信号反应的运行状态，按照预设的控制算法输出相应的状态控制信号；
控制模块，用于接收所述状态控制信号，并根据所述状态控制信号控制接入控制模块的真实微电网，所述真实微电网接入的分布式电源为第一分布式电源。
可选地，
所述控制模块，还用于采集真实微电网的运行状态信号；
所述半物理仿真模块，还用于接收所述运行状态信号并输出给所述微网模拟模块；
所述微网模拟模块，还用于根据所述运行状态信号对模型进行仿真更新。
可选地，所述系统还包括：
保护转接模块，用于在所述半物理仿真模块与所述控制模块交互时保护所述半物理仿真模块不受到所述控制模块接入的真实微电网信号的损害。
可选地，所述保护转接模块包括保护转接口以及为所述保护转接口供电的转接口供电电源；
所述保护转接口包括并行的高速光耦电路以及运放电路；所述高速光耦电路通过两个接口保护电路分别与半物理仿真模块以及控制模块相连；所述运放电路通过两个接口保护电路分别与半物理仿真模块以及控制模块相连。
可选地，所述接口保护电路包括串联的熔断丝和瞬态抑制二极管。
可选地，所述半物理仿真模块包括半物理仿真器，所述半物理仿真器包括数字I/O接口以及模拟I/O接口。
可选地，所述微网模拟模块通过并口或USB接口与所述半物理仿真模块相连。
可选地，所述第一分布式电源为光伏分布式电源或风力分布式电源。
本发明提供的微电网实时控制测试系统中，微网模拟模块能够模拟真实分布式电源接入微网时的状态，半物理仿真模块能够根据模拟的状态按照预设的控制算法生成相应的控制信号并传输给控制模块，以使控制模块根据控制信号控制接入的真实微网，从而能够对分布式电源接入微网的控制算法进行测试验证，提高测试的工作效率，降低搭建试验环境的成本，为微电网的实时仿真提供一种简便、安全、可靠的方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的微电网实时控制测试系统的实施例结构示意图；
图2是本发明提供的一种微电网实时控制测试系统的具体实施例结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种微电网实时控制测试系统，如图1所示，包括：微网模拟模块101、半物理仿真模块102以及控制模块103。
其中，
微网模拟模块101，用于提供微电网模型；所述微电网模型根据模型中预设的第一分布式电源，模拟微电网在所述第一分布式电源下的实时运行状态，并生成相应的运行状态仿真信号；
半物理仿真模块102，用于接收所述运行状态仿真信号，并根据所述运行状态仿真信号反应的运行状态，按照预设的控制算法输出相应的状态控制信号；
控制模块103，用于接收所述状态控制信号，并根据所述状态控制信号控制接入控制模块的真实微电网，所述真实微电网接入的分布式电源为第一分布式电源。
本发明提供的微电网实时控制测试系统中，微网模拟模块能够模拟实际分布式电源接入微网时的状态，半物理仿真模块能够根据模拟的状态按照预设的控制算法生成相应的控制信号并传输给控制模块，以使控制模块根据控制信号控制接入的真实微网，从而能够对分布式电源接入微网的控制算法进行测试验证，提高测试的工作效率，降低搭建试验环境的成本，为微电网的实时仿真提供一种简便、安全、可靠的方式。
在实际应用中，这里的第一分布式电源可以为光伏分布式电源，也可以为风力分布式电源。
此外，这里的运行状态仿真信号可能为正常运行状态的仿真信号，相应地，半物理仿真模块102生成的状态控制信号可以为使微电网正常工作的状态控制信号。当然这里的运行状态仿真信号也有可能为异常运行状态的仿真信号，相应地，半物理仿真模块102生成的状态控制信号可以为使微电网短网或短路等能够切断异常状态的状态控制信号。
在具体实施时，本发明提供的微电网实时控制测试系统除了能够支持由微网模拟模块向控制模块传输根据模型仿真得到的状态控制信号，还能够支持控制模块向微网模拟模块传输真实微电网的实际运行状态信号。
具体地，控制模块103，还用于采集真实微电网的运行状态信号；半物理仿真模块102，还用于接收所述运行状态信号并输出给所述微网模拟模块；微网模拟模块101，还用于根据所述运行状态信号对模型进行仿真更新。这样做的好处是，使得微网模拟模块101提供的微网模型能够根据真实微网的情况进行实时更新，从而使得操作人员能够有效测试半物理仿真模块生成的状态控制信号是否能够适应真实微网各种各样的变化情况。
在具体实施时，为了在半物理仿真模块与控制模块交互时保护半物理仿真模块不受到控制模块接入的真实微电网信号的损害，如图2所示，本发明提供的系统还包括：保护转接模块104，用于在半物理仿真模块与控制模块交互时保护半物理仿真模块不受到控制模块接入的真实微电网信号的损害。
其中，保护转接模块104可以包括保护转接口1041以及为保护转接口供电的转接口供电电源1042。如图2所示，保护转接口1041包括并行的高速光耦电路以及运放电路。其中，高速光耦电路通过两个接口保护电路分别与半物理仿真模块102以及控制模块103相连；运放电路通过两个接口保护电路分别与半物理仿真模块102以及控制模块103相连。此外，这里的接口保护电路可以包括串联的熔断丝和瞬态抑制二极管。当然接口保护电路也可以有其他实现方式，本发明对此不作具体限定。
在具体实施时，如图2所示，半物理仿真模块102可以包括半物理仿真器，半物理仿真器包括数字I/O接口以及模拟I/O接口。其中半物理仿真器通过数字I/O口发送和接收数字信号，通过模拟I/O口发送模拟信号，数字信号包括各类状态信号，例如开关控制信号等等。模拟信号主要用于向控制模块103提供采样信号，用于仿真真实电路经过传感器得到的采样电压。
在具体实施时，如图2所示，微网模拟模块101中的微网结构模型可以通过信息接口输出微网结构模型生成的仿真信号，再通过并口或USB接口与所述半物理仿真模块102相连。可以理解的是，微网模拟模块101与半物理仿真模块102还可以通过其他方式相连，本发明对此不作具体限定。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的某些部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的网关、代理服务器、系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种微电网实时控制测试系统，其特征在于，包括：
微网模拟模块，用于提供微电网模型；所述微电网模型根据模型中预设的第一分布式电源，模拟微电网在所述第一分布式电源下的实时运行状态，并生成相应的运行状态仿真信号；
半物理仿真模块，用于接收所述运行状态仿真信号，并根据所述运行状态仿真信号反应的运行状态，按照预设的控制算法输出相应的状态控制信号；
控制模块，用于接收所述状态控制信号，并根据所述状态控制信号控制接入控制模块的真实微电网，所述真实微电网接入的分布式电源为第一分布式电源。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述控制模块，还用于采集真实微电网的运行状态信号；
所述半物理仿真模块，还用于接收所述运行状态信号并输出给所述微网模拟模块；
所述微网模拟模块，还用于根据所述运行状态信号对模型进行仿真更新。
3.如权利要求1或2任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
保护转接模块，用于在所述半物理仿真模块与所述控制模块交互时保护所述半物理仿真模块不受到所述控制模块接入的真实微电网信号的损害。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述保护转接模块包括保护转接口以及为所述保护转接口供电的转接口供电电源；
所述保护转接口包括并行的高速光耦电路以及运放电路；所述高速光耦电路通过两个接口保护电路分别与半物理仿真模块以及控制模块相连；所述运放电路通过两个接口保护电路分别与半物理仿真模块以及控制模块相连。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接口保护电路包括串联的熔断丝和瞬态抑制二极管。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述半物理仿真模块包括半物理仿真器，所述半物理仿真器包括数字I/O接口以及模拟I/O接口。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微网模拟模块通过并口或USB接口与所述半物理仿真模块相连。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一分布式电源为光伏分布式电源或风力分布式电源。
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