CN110286606B - 一种基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统 - Google Patents

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    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Abstract

本发明公开一种基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统。所述综合能源微电网控制实验系统基于RTDS系统实现交直流混合微网中多种形式能源的协调优化运行,保证数据传输及控制信号的稳定性、准确性和快速性;开发VME控制器旨在应对愈加复杂的综合能源微网系统,实现多能互补,网‑源‑荷协同优化运行,解决电网经济调度问题。本发明针对综合能源微网系统进行实验系统的开发,对微网结构及其运行控制策略进行仿真及效果验证,应用半实物仿真平台能够更加真实反应实际微网系统的运行状态,能够为实际工程中的问题提供解决思路与方式方法,具有极大的实际工程应用价值。

Description

一种基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统
技术领域
本发明涉及微电网发配电技术领域,特别是涉及一种基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统。
背景技术
微电网是由分布式电源、储能装置、负荷、能量转换装置、监控装置和保护装置等组成的小型发配电系统。微电网是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以接入外部电网并网运行,也可以离网运行。微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活与高效应用。综合能源微网系统包含多种形式的能源,实现多能互补,开发和延伸。综合能源微电网能够充分促进分布式电源、可再生能源以及其他多种形式能源的大规模接入,实现对负荷多种能源形式的高可靠供给,是实现主动式配电网的一种有效方式,使传统电网向智能电网过渡。现有技术中,综合能源微电网通常采用多种能源供给至大电网,然后统一为负载供电,由于多种能源供给分布较广,在电能传输过程中造成大量损耗,从而使得微电网的供电效率较低。很多已建成的微网项目大多是示范性工程,实用性不强,需更多的应用半实物平台或真实设备来体现综合能源微网系统的运行。同时,微网结构及其运行控制越来越复杂,对实时性的要求也越来越高,需要对微网进行能量管理以及运行控制的优化,然而现有技术尚未提供一种能够对微网运行控制策略进行仿真及效果验证的实验平台,不利于实际微电网的实际控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统,以解决无法对微网结构及其运行控制策略进行仿真及效果验证的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统,所述综合能源微电网控制实验系统包括:RSCAD软件平台、RTDS系统以及VME控制器;
所述RSCAD软件平台用于编译微网模型仿真程序;
所述RTDS系统用于运行编译完成的所述微网模型仿真程序,生成并运行所述微网模型;
所述VME控制器用于对所述微网模型的微网运行控制策略进行仿真验证。
可选的,所述VME控制器包括FPGA板卡、MVME6100板卡和X86架构板卡;所述FPGA板卡通过光纤与所述RTDS系统连接;所述FPGA板卡基于VME总线与所述MVME6100板卡连接通讯;所述MVME6100板卡与所述X86架构板卡通过TCP协议完成数据传输。
可选的,所述VME控制器还包括VME机箱;所述FPGA板卡、所述MVME6100板卡和所述X86架构板卡安装在所述VME机箱内。
可选的,所述RTDS系统将运行数据基于Aurora协议通过所述光纤与所述FPGA板卡的光口连接,进行数据传输;所述MVME6100板卡基于VxWorks嵌入式操作系统开发,用于完成所述微网模型的微网运行控制策略。
可选的,所述微网模型中包括交流微网和直流微网,且包括多种形式能源;所搭建微网属于交直流混合微网、综合能源微网且有多个子微网。
可选的,所述综合能源微网包括两个交流微网和一个直流微网;所述两个交流微网包括交流微网1和交流微网2;
所述交流微网1中包括微燃机、超级电容、储能电池、光伏及所属变流器和变压器、分级负荷、线路及断路器;
所述交流交流微网2中包括光伏、风机、变流器、变压器、断路器及线路;
所述直流微网中包括光伏、超级电容、储能电池、变流器、分级负荷、线路及断路器。
可选的,所述X86架构板卡包含组态软件以及MATLAB软件;基于所述组态软件开发完成SCADA监控系统;基于所述MATLAB软件完成所述微网模型的功率预测;所述组态软件与所述MATLAB软件通过配置OPC完成数据传输。
可选的,所述SCADA监控系统的功能包括:
所述实验系统总览界面的各项数据采集、显示以及监控;各微网的并网点的数据监控;各个子微网的各项数据的采集显示及监控;各个微源及电表设备的功率曲线实时记录及各项数据报表生成;系统发生故障后的告警信息的提示;功率预测曲线的实时显示以及各微网的优化调度。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明提供一种基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统。所述综合能源微电网控制实验系统基于RTDS系统实现交直流混合微网中多种形式能源的协调优化运行,保证数据传输及控制信号的稳定性、准确性和快速性;开发VME控制器旨在应对愈加复杂的综合能源微网系统,实现多能互补,网-源-荷协同优化运行,解决电网经济调度问题。本发明针对综合能源微网系统进行实验系统的开发,对微网结构及其运行控制策略进行仿真及效果验证,应用半实物仿真平台能够更加真实反应实际微网系统的运行状态,能够为实际工程中的问题提供解决思路与方式方法,具有极大的实际工程应用价值。
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实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据本发明提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统的整体架构及连接方式示意图;
图2为本发明提供的综合能源微电网控制实验系统的运行过程示意图;
图3为本发明提供的综合能源微电网模型的结构示意图。
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,本领域普通技术人员在没有做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。
本发明的目的是提供一种基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统,以解决无法对微网结构及其运行控制策略进行仿真及效果验证的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统的整体架构及连接方式示意图。参见图1,本发明提供的基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统包括:RSCAD软件平台1、RTDS系统2以及VME控制器3。本发明基于RSCAD电力系统计算机辅助设计软件平台1设计并搭建综合能源微网仿真系统。采用所述RTDS(RealTimeDigitalSimulation,实时数字仿真)系统2作为半实物仿真系统。基于所述VME控制器3设计并开发微网运行控制系统。基于所述VME控制器3组态软件开发SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition,数据采集与监视控制)系统。
所述RSCAD软件平台1用于编译微网模型仿真程序;所述RTDS系统2用于运行编译完成的所述微网模型仿真程序,生成并运行所述微网模型;所述VME控制器3用于对所述微网模型的微网运行控制策略进行仿真验证。
其中,RSCAD是专有的电力系统仿真软件,专门为与RTDS仿真器硬件接口而设计,在RSCAD软件平台1上编译成功仿真程序后下载至RTDS系统2运行。
基于RSCAD软件平台1搭建的综合能源微网模型(简称微网模型)包含两个交流微网和一个直流微网,且微网包含多种形式能源,有光伏、风机等清洁能源,同时包含微燃机等形式能源,微网中还包含超级电容、蓄电池等储能装置,静止无功补偿装置以及分级负荷。所搭建微网属于交直流混合微网、综合能源微网且有多个子微网。
将RSCAD软件平台1编译完成的仿真程序下载至RTDS半实物仿真系统2中运行,RTDS是国际上第一套商业化的全数字实时仿真系统,其硬件基于DSP(digitalsignalprocessor,数字信号处理器),其并行计算,仿真步长和计算速度可以达到实时输出的目的。
本发明微网运行控制系统基于所述VME控制器3开发,所述VME控制器3由FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)板卡、MVME6100板卡和X86架构板卡组成。此外,所述VME控制器3还包括VME机箱;所述FPGA板卡、所述MVME6100板卡和所述X86架构板卡安装在所述VME机箱内。其中FPGA板卡是VME控制机箱与RTDS系统进行通讯的板卡,MVME6100板卡用来完成微网运行控制系统,X86架构板卡中包含组态软件及MATLAB软件,基于所述组态软件设计开发完成SCADA系统,基于所述MATLAB软件完成功率预测算法。
如图1所示,所述RTDS系统2与所述VME控制器3的连接方式为:所述RTDS系统2与所述VME控制机箱、所述VME控制机箱与所述FPGA板卡之间分别通过光纤连接进行通讯。所述FPGA板卡基于VME总线与所述MVME6100板卡连接通讯。所述MVME6100板卡与所述X86架构板卡通过TCP协议完成数据传输。
具体的,所述RTDS系统2将运行数据基于Aurora协议通过所述光纤与所述FPGA板卡的光口连接,进行数据传输。所述FPGA板卡基于VME总线与所述MVME6100板卡连接通讯,所述MVME6100板卡基于VxWorks嵌入式操作系统开发,用于完成所述微网模型的微网运行控制策略。所述MVME6100板卡与所述X86架构板卡通过TCP协议完成数据传输,X86架构板卡中包含组态软件以及MATLAB,基于组态软件开发完成SCADA系统,基于MATLAB完成微网中功率预测算法,组态软件与MATLAB软件通过配置OPC(OLE forProcess Control)完成数据传输。
基于组态软件平台开发的SCADA系统包含多个模块,包括:系统总览界面的各项数据采集、显示以及监控模块,各微网的并网点的数据监控模块,各个子微网的各项数据的采集显示及监控模块,包含各个微源及电表等设备的功率曲线实时记录及各项数据报表生成模块,系统发生故障后的告警信息的提示模块,功率预测曲线的实时显示模块以及优化调度模块等。
本发明基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统,其整体系统架构及连接方式如图1所示,系统中包含基于RSCAD软件平台1搭建的电力电子层交直流混合的综合能源微电网仿真程序、用来运行RSCAD微网程序的RTDS实时数字仿真平台2以及VME控制器3。其中VME控制器3包括:FPGA通讯板卡,基于Aurora通讯协议与开通该通讯协议的RTDS端口进行数据传输,这是微网运行与控制板卡以及上位机数据采集监控的桥梁;MVME6100控制板卡,该板卡是基于VxWorks系统来进行开发的,用来完成对微网的控制策略的开发,以达到微网的能量优化管理和经济运行,FPGA板卡与MVME6100板卡之间通过VME总线进行数据传输与通讯;X86架构板卡,该板卡搭载基于MATLAB的对微网功率预测的算法,并基于组态软件搭建完成SCADA系统,其中MATLAB与组态软件之间是通过配置OPC服务器客户端来完成数据传输与通讯,X86架构板卡与MVME6100板卡之间是基于modbus TCP协议进行数据传输与通讯。
图2为本发明提供的综合能源微电网控制实验系统的运行过程示意图。参见图2,完成本发明所述综合能源微电网控制实验系统的运行需要如下步骤:
步骤1:在软硬件连接上进行如下连接:
RSCAD软件平台1与RTDS半实物仿真平台2连接;
将RTDS系统2中开通Aurora通信协议的通信端口与VME控制器3的FPGA通信板卡(即FPGA板卡)用光纤连接,获取微网运行数据;
在VME控制器3的VME机箱中依次将FPGA通信板卡、MVME6100控制板卡、X86架构办卡插入;
FPGA板卡与MVME6100板卡通过VME总线进行通讯连接,处理并转发微网运行数据;
MVME6100板卡与X86架构板卡基于modbus TCP协议用网线连接进行通讯;
X86架构板卡中包含组态软件及MATLAB软件,组态软件与MATLAB软件通过配置OPC进行数据传输。
步骤2:基于RSCAD专用软件平台1开发搭建如图3所示的电力电子层交直流混合的综合能源微网模型的仿真程序。
如图3所示,所述微网模型中包括交流微网和直流微网,且包括多种形式能源;所搭建微网属于交直流混合微网、综合能源微网且有多个子微网。具体的,所述综合能源微网模型中包括两个交流微网和一个直流微网;所述两个交流微网包括交流微网1和交流微网2。
所述交流微网1中包括微燃机、超级电容、储能电池、光伏及所属变流器等微源和变压器、分级负荷、线路及断路器等设备。对交直流混合的综合能源微电网中所有微源(包括微燃机、超级电容、储能电池、光伏及所属变流器)和变压器、分级负荷、线路及断路器等建立交流微网1(AC-Microgrid 1)模型,并实现模型仿真程序编译及正常运行。
所述交流交流微网2中包括光伏、风机等微源及变流器和变压器、断路器及线路等设备。对交直流混合的综合能源微电网系统中的光伏、风机等微源及变流器和变压器、断路器、线路等设备进行建模,建立图3所示的交流微网2(AC-Microgrid2)模型,并实现模型仿真程序的搭建与编译正常运行。
所述直流微网中包括光伏、超级电容、储能电池等微源及变流器和分级负荷、线路、断路器等设备。对交直流混合的综合能源微电网系统中的光伏、超级电容、储能电池等微源及变流器和分级负荷、线路、断路器等进行建模,形成直流微网(DC-Microgrid)模型,并实现仿真程序的搭建与编译正常运行。
将所述直流微网与所述交流微网1连接调试仿真正常运行;
将交直流混合的综合能源微电网系统模型中10kV母线相连接的两个综合能源交流微网、静态无功补偿装置、分级负荷、线路、断路器等整体进行搭建及仿真正常运行。
步骤3:将基于RSCAD软件平台1的电力电子层交直流混合的综合能源微网仿真程序下载至RTDS数字实时仿真平台2进行半实物仿真,并保证整体系统正常运行。
本发明基于RSCAD电力系统计算机辅助设计软件平台1,设计搭建并生成综合能源微网系统模型,该微网模型包括10kV母线及负荷、两个交流子微网和一个直流子微网,并包含多种形式能源发电单元,有光伏发电、风电等清洁能源发电,也有微燃机等形式发电单元;同时还包含超级电容、蓄电池等储能装置,静止无功补偿装置以及分级负荷等设备。在PC(personal computer,个人计算机)端运行RSCAD软件,将所搭建仿真模型进行编译。
RTDS是国际上第一套商业化的全数字实时仿真系统,其硬件基于DSP和并行计算,仿真步长和计算速度可以达到实时输出的目的。该系统运行于其上层工作站的RSCAD软件,RSCAD是专用的图形界面,可供用户完成搭建系统仿真网络、实时运行监控、分析结果等工作。因此将RSCAD编译完成的微网模型仿真程序下载至RTDS半实物仿真系统2中,运行微网模型。
步骤4:基于VxWorks嵌入式开发系统在MVME6100控制板卡中对交直流混合的综合能源微电网系统模型(简称微网模型)进行能量优化及经济运行等控制策略算法的开发编写并调试实现,实现每个子微网的功率供需平衡。所述控制策略包括光伏功率平滑策略、PCC点(Point ofCommon Coupling,公共连接点)功率平滑策略、负荷追踪策略等。
RTDS半实物仿真系统2将微网模型所有运行数据基于Aurora协议通过光纤与FPGA通讯板卡的光口连接,进行数据传输。FPGA板卡基于VME总线与MVME6100板卡连接通讯,MVME6100板卡基于VxWorks嵌入式操作系统开发,用于完成微网运行控制策略。所述控制策略包括光伏功率平滑策略、PCC点(Point ofCommon Coupling,公共连接点)功率平滑策略、负荷追踪策略等。下面提供两种具体的控制策略算法:
(一)基于MVME6100板卡开发的微网运行控制系统模型优化算法保证微网系统供需功率平衡,尽可能多使用清洁能源供电且达到经济最优。所述微网模型优化算法的步骤如下:
获取一级负荷需求功率;
获取光伏风机等分布式微源发电功率;
判断清洁能源分布式微源发电功率是否大于一级负荷需求功率;
当清洁能源分布式微源发电功率大于一级负荷需求功率时,获取一级和二级负荷需求功率;
判断清洁能源分布式微源发电功率是否大于一级负荷与二级负荷需求功率之和;
当清洁能源分布式微源发电功率大于一级负荷与二级负荷需求功率之和时,获取一级、二级和三级负荷需求功率;
判断清洁能源分布式微源发电功率是否大于一级负荷、二级负荷与三级负荷需求功率之和;
当清洁能源分布式微源发电功率大于一级负荷、二级负荷与三级负荷需求功率之和时,调节并离网开关和储能装置充放电开关,为储能装置充电;
当判断清洁能源分布式微源发电功率不大于一级负荷需求功率时,调节并离网开关和储能装置充放电开关,使用储能装置为负荷供电;
当判断清洁能源分布式微源发电功率不大于一级负荷与二级负荷需求功率之和时,调节并离网开关和储能装置充放电开关,使用储能装置为负荷供电;
当判断清洁能源分布式微源发电功率不大于一级负荷、二级负荷与三级负荷需求功率之和时,调节并离网开关和储能装置充放电开关,使用储能装置为负荷供电。
当判断清洁能源分布式发出功率不大于负荷需求功率时,储能装置发出功率为负荷供电,此时判断储能所发出功率是否满足负荷需求,若不满足则需要向大电网购电。
(二)基于MVME6100板卡开发一种基于多智能体的微网分布式控制算法,旨在解决综合能源微电网经济调度问题。所述微网分布式控制算法的步骤如下:
建立组成微网的各个分布式电源的成本模型,例如:微型燃气轮机、蓄电池、柔性负荷等。计算各个微源的初始增量成本。
确定微电网通讯拓扑结构,计算通讯系数。
根据微电网分布式协调优化控制,确立含有约束的目标函数。
微源采集自身及与其相连的所有微源当前时刻输出功率,计算该微源局部供需功率不匹配值,从而得到下一时刻的增量成本,带入增量成本公式,继而可求出下一时刻该微源的功率参考值。
经过多个控制周期后,所有微源达到增量成本一致目标,得到经济最优结果。
该微网分布式控制优化算法基于多智能体一致性算法将微网中各微源作为智能体,将各微源的增量成本通过算法迭代最终达到一致,即满足电力系统等耗量微增率准则,在满足微网供需功率平衡前提下达到微网系统运行经济最优化。
VxWorks操作系统是一种嵌入式实时操作系统,具有良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境。本发明基于VxWorks操作系统进行对微网优化运行策略的完成具有开创性,良好的可靠性和卓越的实时性,被广泛地应用在通信、军事、航天等高精尖技术和实时性要求极高的领域中,因此基于VxWorks操作系统能够完美地完成微网优化运行中各种对实时性要求较高的任务。
步骤5:基于X86架构板卡中组态软件设计并开发交直流混合的综合能源微电网能量管理及优化运行SCADA系统,实现SCADA系统对系统总览界面的各项数据采集、显示以及监控,各微网的并网点的数据监控,各个子微网的各项数据的采集显示及监控,各个微源及电表等设备的功率曲线实时记录及各项数据报表生成,系统发生故障后的告警信息的提示,功率预测曲线的实时显示以及微网模型优化调度等功能。
MVME6100板卡与X86架构板卡通过TCP协议完成数据传输。X86架构板卡包含组态软件以及MATLAB,基于组态软件开发完成SCADA系统,基于MATLAB完成微网中功率预测算法,组态软件与MATLAB通过配置OPC完成数据传输。
MVME6100板卡将微网运行数据基于modbus TCP协议转发至X86架构板卡;同时依靠FPGA通讯板卡将运行算法后的微网各项数据转发至RTDS系统,对微网模型的运行进行控制。
X86架构板卡获取数据,基于组态软件设计开发SCADA系统,将数据进行实时监控;X86架构板卡获取数据,基于MATLAB软件对微网进行功率预测。
基于组态软件开发的SCADA系统,该系统由多个模块构成,包含系统总览界面的各项数据采集、显示以及监控模块;各微网的并网点的数据监控模块;各个子微网的各项数据的采集显示及监控模块;各个微源及电表等设备的功率曲线实时记录及各项数据报表生成模块;系统发生故障后的告警信息的提示模块;功率预测曲线的实时显示模块;优化调度模块等。
步骤6:基于X86架构板卡中MATLAB软件平台实现对交直流混合的综合能源微电网系统中间歇性发电单元如风机、光伏等和负荷的功率预测算法,实现实时预测功能并将实际功率曲线及预测功率曲线实时显示在SCADA系统中。
本发明提供的基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统,该实验系统软硬件平台系统包含基于RSCAD电力系统计算机辅助设计软件平台设计并搭建的综合能源微网仿真系统、RTDS实时数字仿真系统即半实物仿真系统、基于VME控制器设计并开发的微网运行控制系统、以及基于组态软件开发的SCADA系统即数据采集与监视控制系统。其中RSCAD软件平台设计包括多个子微网的电力电子层系统设计,微网包括交流微网和直流微网,且包含多种形式能源。RSCAD专用软件平台设计的综合能源微网系统程序下载至RTDS数字实时仿真平台,从而实现基于半实物仿真平台的运行。
所述VME控制器包括多种板卡,并基于VME控制器开发了多种控制策略,微网运行控制系统包含的多块板卡之间相互有不同通讯协议进行数据传输,能够实现控制功能指令的下发及控制策略的仿真验证。
与现有技术相比,本发明综合能源微电网控制实验系统具备以下优点:
1、基于组态软件平台开发的SCADA系统包括多种功能,包括系统总览界面的各项数据采集、显示以及监控,各微网的并网点的数据监控,各个子微网的各项数据的采集显示及监控,包含各个微源及电表等设备的功率曲线实时记录及各项数据报表生成,系统发生故障后的告警信息的提示,功率预测曲线的实时显示以及优化调度模块等功能,能够真实反应系统运行状态,为实际工程中的问题提供解决思路与方式方法。
2、本发明基于MATLAB实现对微网中各微源以及负荷的功率预测算法,功率预测可由多种算法实现,能够实现功率的实时预测以便运行不同控制策略达到微网稳定、经济运行的目的。
3、本发明实验系统建立的微网模型中,包含多种形式能源,属于综合能源微网系统;综合能源微网系统包括交流微网和直流微网;直流微网包含多种形式微源,其中包括光伏、超级电容、蓄电池等;交流微网包含多个超级电容、光伏、风机、蓄电池、微燃机以及分级负荷;微网系统包括静止无功补偿装置等。交直流混合微网包含多个子微网,各微网可以并网运行也能够实现各自孤岛运行;能够提供不同形式微网的实验需要。
4、本发明还应用了多种软硬件平台设计基于半实物仿真的综合能源微网系统,实现整个系统的完整功能,多种软硬件平台包含RSCAD专用软件平台、RTDS数字实时仿真平台即半实物仿真硬件系统、VME控制器(含FPGA通讯板卡、MVME6100控制板卡及基于X86架构板卡),X86架构板卡又包括了组态软件平台、MATLAB平台等,能够为微网模型实验提供平台支持。
5、本发明所建立的综合能源微网系统模型,包含多个子微网,包含微源种类和数量较多,各个微网之间能够实现稳定、经济的协同运行,各个微源之间也能够实现多能互补的协同运行,能够达到整个系统功率供需平衡。
6、本发明微网运行控制系统,可实现多种控制策略,包含光伏功率平滑策略、PCC点功率平滑策略、负荷追踪策略等的控制运行。
7、本发明实验系统采用综合型数据传输方式,应用了多种通讯协议及方法,包括了在同一局域网中,基于TCP协议将RSCAD软件平台所设计微网系统程序下载至RTDS数字实时仿真系统中运行;基于Aurora通讯协议,将RTDS中开通该协议的端口通过光纤连接至FPGA板卡进行数据通信传输;FPGA板卡与MVME板卡基于VME总线进行数据交互;再通过TCP协议将MVME板卡与组态软件进行通讯;微网运行控制策略协调控制策略基于VxWorks系统在MVME板卡进行设计,X86板卡中包含组态与MATLAB,两者之间通过OPC设置进行数据传输来完成微网功率预测功率功能,提高了通信可靠和实时性。
总体而言,本发明实验系统结构清晰,功能明确,操作简单,通信可靠且实时性较高,在RSCAD软件平台上开发的综合能源交直流混合微网系统模型能够成功编译,下载至RTDS半实物仿真系统能够更好地将综合能源微网实际运行的效果表现出来;微网优化运行系统通过使用实时性较高的VxWorks系统进行开发和设计,使用多种控制板卡实现系统的开发且具有较好效果,实验得到的优化运行策略的效果如下:
当调节光伏的光照强度时,光伏的功率发生突增突减,运行光伏功率平滑策略,蓄电池能够迅速将功率进行吸纳和释放,能够很好的平抑电网功率波动;对微网中负荷进行投切时,负荷的功率会突增突减。
运行PCC点功率平滑策略时,对负荷进行投切,电池会将功率进行迅速的释放和吸纳,此时负荷尽可能多的消耗微网内部的功率,与大电网功率交换尽可能少,达到经济性运行的目的;
运行负荷追踪控制策略时,与PCC点功率平滑策略效果相同。
当运行基于MATLAB的功率预测算法后,预测功率能够与实际测得功率保持基本一致。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种基于半实物仿真的综合能源微电网控制实验系统,其特征在于,所述综合能源微电网控制实验系统包括:RSCAD软件平台、RTDS系统以及VME控制器;
所述RSCAD软件平台用于编译微网模型仿真程序;
所述RTDS系统用于运行编译完成的所述微网模型仿真程序,生成并运行所述微网模型;
所述VME控制器用于对所述微网模型的微网运行控制策略进行仿真验证;
所述VME控制器包括FPGA板卡、MVME6100板卡和X86架构板卡;所述FPGA板卡通过光纤与所述RTDS系统连接;所述FPGA板卡基于VME总线与所述MVME6100板卡连接通讯;所述MVME6100板卡与所述X86架构板卡通过TCP协议完成数据传输;
所述MVME6100板卡基于VxWorks嵌入式操作系统开发,用于完成所述微网模型的微网运行控制策略;
所述X86架构板卡包含组态软件以及MATLAB软件;基于所述组态软件开发完成SCADA监控系统;基于所述MATLAB软件完成所述微网模型的功率预测;所述组态软件与所述MATLAB软件通过配置OPC完成数据传输;
所述RTDS系统将运行数据基于Aurora协议通过所述光纤与所述FPGA板卡的光口连接,进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的综合能源微电网控制实验系统,其特征在于,所述VME控制器还包括VME机箱;所述FPGA板卡、所述MVME6100板卡和所述X86架构板卡安装在所述VME机箱内。
3.根据权利要求1所述的综合能源微电网控制实验系统,其特征在于,所述微网模型中包括交流微网和直流微网,且包括多种形式能源;所述微网模型属于交直流混合微网、综合能源微网且有多个子微网。
4.根据权利要求3所述的综合能源微电网控制实验系统,其特征在于,所述综合能源微网包括两个交流微网和一个直流微网;所述两个交流微网包括交流微网1和交流微网2;
所述交流微网1中包括微燃机、超级电容、储能电池、光伏及变流器和变压器、分级负荷、线路及断路器;
所述交流微网2中包括光伏、风机、变流器、变压器、断路器及线路;
所述直流微网中包括光伏、超级电容、储能电池、变流器、分级负荷、线路及断路器。
5.根据权利要求1所述的综合能源微电网控制实验系统,其特征在于,所述SCADA监控系统的功能包括:
子微网包括交流子微网和直流子微网;
微源包括光伏、超级电容和储能电池;
所述实验系统总览界面的各项数据采集、显示以及监控;各微网的并网点的数据监控;各个子微网的各项数据的采集显示及监控;各个微源及电表设备的功率曲线实时记录及各项数据报表生成;系统发生故障后的告警信息的提示;功率预测曲线的实时显示以及各微网的优化调度。
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