CN206863508U - 风电场储能硬件在环测试调整系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风电场储能硬件在环测试调整系统，涉及风电场实时仿真技术领域。该测试系统基于实时仿真平台实现，通过搭建风电场‑储能系统模拟单元，结合电平适配板，将输入输出信号和实际的储能系统能量管理器相连接，构成硬件在环测试回路。测试风电场在不同风力特征情况下，储能系统的容量配置是否合理，即是否能够对风电场输出功率起到波动平抑、削峰填谷的作用，又不至于配比过大造成资源浪费，并对其进行优化，保证风电场运行的可靠性和经济性。
Description
技术领域
本实用新型涉及风电场实时仿真技术领域，具体涉及一种风电场储能硬件在环测试调整系统。
背景技术
由于风能随机性、波动性的特点，决定了风电场的输出功率也呈现出波动性和不确定性。随着风电机组容量在电力系统中所占比例逐渐增加，这不仅使得风电出力难以准确预测，而且也给电力系统的安全稳定和经济运行带来了一系列问题。为了平抑风电波动功率，使风电在一定程度上具有可调度性，常把储能设备接入作为保证系统安全稳定运行的方式。储能系统的容量配置是否合理，对风电场储能联合系统的经济运行具有很大的影响。若储能容量配置过小，则当夜间风能资源丰富，风电大发时，发出的多余电量得不到充分存储，造成风电资源的浪费。若容量配置过大，不仅投资成本极大增加，还可能使得储能设备长时间处于充电不足状况，严重影响到储能设备的使用寿命。因此，合理的规划储能系统的容量，对于风力发电产业的长远发展具有十分重要的现实意义。
现有技术方案中，如公开号为CN104317283A，公开时间为2015年1月28日，名称为“一种用于风电场控制系统硬件在环测试平台及其测试方法”的中国发明专利文献，公开了一种用于风电场控制系统硬件在环测试平台及其测试方法，该测试平台包括核心电网和变流器中央计算仿真机、风电机组气动和机械仿真计算机簇群、测试平台状态监控和操纵上位机、网关和接口模块、风电场控制系统等部分组成，上位机和各个仿真机之间以及仿真机与被测风电场控制系统之间均采用高速以太网通讯。该测试平台基于Matlab/Simulink的风电场控制系统仿真测试平台，结合真实的风电场控制器，能够重复模拟风电场的常规和故障工况，进行相应的硬件在环测试。但是，该测试平台并没有搭建储能系统模型，因此不能对风电场的储能容量进行硬件在环测试。
再如公开号为CN104505850A，公开时间为2015年4月5日，名称为“一种风电场储能系统”的中国发明专利文献，提出了一种通过预测风电场的发电功率和负载的变化情况，实时检测储能蓄电池模块电池容量和配电网的运行情况，来制定和实施最适宜的控制策略的风电场储能装置控制系统。但是，该系统只是基于软件仿真，并不能对真实的储能系统能量管理器进行测试。
发明内容
为了发挥储能技术的优势，使风电场安全、可调度、经济高效地运行，本发明基于实时仿真平台，利用实时仿真软件，通过搭建风电场-储能系统模拟单元，结合电平适配板，将输入输出信号接入实际的储能系统能量管理器，构成硬件在环测试系统，测试风电场储能容量配置是否合理，并进行优化。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
风电场储能硬件在环测试调整系统，其特征在于：包括储能系统能量管理器、电平适配板、风电场储能系统；所述电平适配板包括电阻分压电路及光耦电路；所述风电场储能系统包括带有I/O接口的风电场模拟单元、电网与负荷模拟单元和储能系统模拟单元；所述储能系统能量管理器的信号通过电平适配板接入风电场储能系统各模拟单元的I/O接口。
风电场储能系统反馈给储能系统能量管理器的信号，包括风电场单元输出的有功功率/无功功率、电网单元的三相电压/电流、储能逆变器单元输出的直流电压/电流及三相交流电压/电流、电堆单元的荷电状态（SOC）。
在实时仿真软件的Runtime模式下，可以实时修改风电场模拟单元、电网与负荷模拟单元、储能系统模拟单元的模型参数，模拟风电场在不同风力特征下的系统级的性能试验，完成对风电场储能容量优化的硬件在环测试。
在测试得到优化容量的数据时，需要修改的模型参数包括：风电机组的额定容量，输出功率曲线，以及储能系统的容量（即电池单元的个数）
在测试得到系统保护状态的数据时，需要修改的模型参数包括：通过修改模拟故障器来模拟下述电网侧的故障，以及通过修改“电堆单元”的参数来模拟下述电堆侧的故障
所述的风电场模拟单元包括若干条并联在同一交流母线单元上的串联支路，其中支路条数由实际风电场拓扑结构决定，每条支路包括串联的风电机组单元、并网变流系统单元和变压器单元。
所述的电网与负荷模拟单元包括并联在公共的交流母线单元上的三相负荷模拟单元和交流电网模拟单元，三相负荷单元用于模拟实际的用电负载，交流电网单元用于模拟接入的实际电网。
所述的储能系统模拟单元包括由若干个电池单元串并联组成的电堆单元以及储能逆变器单元，其中电池单元的数量由实际储能系统的容量决定，电堆单元和储能逆变器单元串联在一起接入公共的交流母线单元。
所述的储能系统能量管理器包括BMS电池管理系统和储能逆变器功能控制系统，其中BMS电池管理系统用于监测储能电堆中电池单元的状态，保证电堆充放电的安全；储能逆变器功能控制系统用于控制储能逆变器的输出功率，保证储能系统对于风电场的整体出力能够起到波动平抑、削峰填谷的作用。
所述的I/O接口包括高速模拟量输出接口GTAO，电平范围为-10V~10V、高速模拟量输入接口GTAI，电平范围为-10V~10V、高速数字量输出接口GTDO，电平范围为5V~24V、高速数字量输入接口GTDI，电平范围为0V~24V。
风电场储能硬件在环测试调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在实时仿真平台中搭建风电场储能系统，风电场储能系统包括风电场模拟单元、电网与负荷模拟单元和储能系统模拟单元，实时仿真平台的I/O接口通过电平适配板连接储能系统能量管理器，形成硬件在环测试系统；
步骤2，根据实际风电场的拓扑结构、储能系统和接入电网的参数在实时仿真软件平台中对硬件在环测试系统进行控制参数配置，同时在储能系统能量管理器中配置与之相应的能量管理参数；
步骤3，采用风电场风电场实际的输出功率曲线作为风电场模拟单元输出功率的给定值，用以模拟实际风电场的风力特征；
步骤4，配置风电场储能系统的容量后，让整个硬件在环测试系统开始工作，风电场模拟单元模拟发电送至电网与负荷模拟单元中，储能系统能量管理器根据并网功率状态，按照步骤2中配置的能量管理参数动态切换整流或者逆变模式，对储能系统模拟单元中的储能电堆进行充电或者放电操作，此时观察并记录风电场模拟单元的输出功率曲线和储能电堆的SOC曲线；
步骤5，由于过充、过放对储能电池单元的损伤较大，因此在整个测试时间内，若储能电堆的SOC曲线维持在30%~70%，则认为达标；若SOC曲线出现低于30%的时间超过总测试时间的10%，则减小储能系统的容量，若SOC曲线出现高于70%的时间超过总测试时间的10%，则增大储能系统的容量，直至储能电堆的SOC基本上维持在30%~70%，从而实现对风电场储能容量的优化。
所述步骤2中，实际风电场的拓扑结构、储能系统和接入电网的参数，拓扑结构参数是指在风电场储能系统模拟单元中根据实际风电场总容量以及风电机组的单机容量确定的并联支路的条数；储能系统参数是指风电场储能系统的容量、以及逆变器额定输出功率；接入电网的参数是指实际电网的电压等级。
所述步骤2中，在实时仿真软件平台中对硬件在环测试系统进行进行控制参数配置是指对储能逆变器的基本充放电控制参数、逆变器故障停机以及直流侧/交流侧/网侧断路器的开关动作保护策略的参数进行配置。
所述步骤5中，减小或增大储能系统的容量是通过修改实时仿真平台中的电池单元的数量实现的。
本实用新型的有益效果如下：
一、本实用新型提供的风电场储能硬件在环测试调整系统，采用模块化建模，采用I/O接口连接各测试模块与风电场的储能系统能量管理器，可以快速配置风电场的规模与储能系统的容量，结合实际的储能系统能量管理器进行测试，便于及时检测和调整，模拟得到最合适的容量配比和保护策略，可以方便地对实际能量管理策略进行验证，大大缩短了研发周期，适用性强、可扩展性良好。
二、本实用新型提供的风电场储能硬件在环测试调整系统，串联的风电机组单元、并网变流系统单元和变压器单元的支路可以更完整的模拟出实际的电网风电场状态；相负荷模拟单元和交流电网模拟单元完整的模拟出实际电网中的负载状态；储能系统模拟单元包括由若干个电池单元串并联组成的电堆单元以及储能逆变器单元，便于通过调整电池单元的数量来调整容量。
附图说明
图1是本实用新型系统结构示意图；
图2是本实用新型的风电场储能系统中的风电场模拟单元示意图；
图3是本实用新型的风电场储能系统中的储能系统模拟单元示意图；
图中：
1、储能系统能量管理器；2、电平适配板；2.1、电阻分压电路；2.2、光耦电路；3、风电场储能系统；3.1、风电场模拟单元；3.2、储能系统模拟单元；3.3、电网与负荷模拟单元；4、I/O接口。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合附图通过具体实施例进行进一步的说明，需要注意的是本实用新型技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例
如图1至图3，风电场储能硬件在环测试调整系统，包括储能系统能量管理器1、电平适配板2、风电场储能系统3；所述电平适配板2包括电阻分压电路2.1及光耦电路2.2；所述风电场储能系统3包括带有I/O接口4的风电场模拟单元3.1、电网与负荷模拟单元3.3和储能系统模拟单元3.2；所述储能系统能量管理器1的信号通过电平适配板2接入风电场储能系统3各模拟单元的I/O接口4。
这是本实用新型风电场储能硬件在环测试调整系统一种最基本的实施方案。采用模块化建模，采用I/O接口连接各测试模块与风电场的储能系统能量管理器，可以快速配置风电场的规模与储能系统的容量，结合实际的储能系统能量管理器进行测试，便于及时检测和调整，模拟得到最合适的容量配比和保护策略，可以方便地对实际能量管理策略进行验证，大大缩短了研发周期，适用性强、可扩展性良好。
实施例2
如图1至图3，风电场储能硬件在环测试调整系统，包括储能系统能量管理器1、电平适配板2、风电场储能系统3；所述电平适配板2包括电阻分压电路2.1及光耦电路2.2；所述风电场储能系统3包括带有I/O接口4的风电场模拟单元3.1、电网与负荷模拟单元3.3和储能系统模拟单元3.2；所述储能系统能量管理器1的信号通过电平适配板2接入风电场储能系统3各模拟单元的I/O接口4；所述的风电场模拟单元3.1包括若干条并联在同一交流母线单元上的串联支路，每条支路包括串联的风电机组单元、并网变流系统单元和变压器单元；所述的电网与负荷模拟单元3.3包括并联在公共的交流母线单元上的三相负荷模拟单元和交流电网模拟单元；所述的储能系统模拟单元3.2包括由若干个电池单元串并联组成的电堆单元以及储能逆变器单元，电堆单元和储能逆变器单元串联在一起接入公共的交流母线单元；所述的储能系统能量管理器1包括BMS电池管理系统和储能逆变器功能控制系统，其中BMS电池管理系统用于监测储能电堆中电池单元的状态，保证电堆充放电的安全；储能逆变器功能控制系统用于控制储能逆变器的输出功率；所述的I/O接口（4）包括高速模拟量输出接口GTAO、高速模拟量输入接口GTAI、高速数字量输出接口GTDO和高速数字量输入接口GTDI。
这是本实用新型风电场储能硬件在环测试调整系统一种优选的实施方案。采用模块化建模，采用I/O接口连接各测试模块与风电场的储能系统能量管理器，可以快速配置风电场的规模与储能系统的容量，结合实际的储能系统能量管理器进行测试，便于及时检测和调整，模拟得到最合适的容量配比和保护策略，可以方便地对实际能量管理策略进行验证，大大缩短了研发周期，适用性强、可扩展性良好；串联的风电机组单元、并网变流系统单元和变压器单元的支路可以更完整的模拟出实际的电网风电场状态；相负荷模拟单元和交流电网模拟单元完整的模拟出实际电网中的负载状态；储能系统模拟单元包括由若干个电池单元串并联组成的电堆单元以及储能逆变器单元，便于通过调整电池单元的数量来调整容量。
实施例3
如图1至图3，风电场储能硬件在环测试调整方法，包括以下步骤：
步骤1，在实时仿真平台中搭建风电场储能系统3，风电场储能系统3包括风电场模拟单元3.1、电网与负荷模拟单元3.3和储能系统模拟单元3.2，实时仿真平台的I/O接口4通过电平适配板2连接储能系统能量管理器1，形成硬件在环测试系统；
步骤2，根据实际风电场的拓扑结构、储能系统和接入电网的参数在实时仿真软件平台中对硬件在环测试系统进行控制参数配置，同时在储能系统能量管理器1中配置与之相应的能量管理参数；
步骤3，采用风电场风电场实际的输出功率曲线作为风电场模拟单元输出功率的给定值，用以模拟实际风电场的风力特征；
步骤4，配置风电场储能系统的容量后，让整个硬件在环测试系统开始工作，风电场模拟单元3.1模拟发电送至电网与负荷模拟单元3.3中，储能系统能量管理器1根据并网功率状态，按照步骤2中配置的能量管理参数动态切换整流或者逆变模式，对储能系统模拟单元3.2中的储能电堆进行充电或者放电操作，此时观察并记录风电场模拟单元3.1的输出功率曲线和储能电堆的SOC曲线；
步骤5，在整个测试时间内，若储能电堆的SOC曲线维持在30%~70%，则认为达标；若SOC曲线出现低于30%的时间超过总测试时间的10%，则减小储能系统的容量，若SOC曲线出现高于70%的时间超过总测试时间的10%，则增大储能系统的容量，直至储能电堆的SOC基本上维持在30%~70%，从而实现对风电场储能容量的优化。
这是风电场储能硬件在环测试调整方法的一种最基本实施方案。通过建立模拟平台与风电场的储能系统能量管理器的测试平台，在模拟平台采用风电场风电场实际的输出功率曲线作为风电场模拟单元输出功率的给定值，用实际风电场的拓扑结构、储能系统和接入电网的参数来模拟实际风电场的状态，在不同的充放电过程中完成线下测试并调整储能系统能量管理器以达到最好的工作状态。
实施例4
如图1至图3，风电场储能硬件在环测试调整方法，包括以下步骤：
步骤1，在实时仿真平台中搭建风电场储能系统3，风电场储能系统3包括风电场模拟单元3.1、电网与负荷模拟单元3.3和储能系统模拟单元3.2，实时仿真平台的I/O接口4通过电平适配板2连接储能系统能量管理器1，形成硬件在环测试系统；
步骤2，根据实际风电场的拓扑结构、储能系统和接入电网的参数在实时仿真软件平台中对硬件在环测试系统进行控制参数配置，同时在储能系统能量管理器1中配置与之相应的能量管理参数；
步骤3，采用风电场风电场实际的输出功率曲线作为风电场模拟单元输出功率的给定值，用以模拟实际风电场的风力特征；
步骤4，配置风电场储能系统的容量后，让整个硬件在环测试系统开始工作，风电场模拟单元3.1模拟发电送至电网与负荷模拟单元3.3中，储能系统能量管理器1根据并网功率状态，按照步骤2中配置的能量管理参数动态切换整流或者逆变模式，对储能系统模拟单元3.2中的储能电堆进行充电或者放电操作，此时观察并记录风电场模拟单元3.1的输出功率曲线和储能电堆的SOC曲线；
步骤5，在整个测试时间内，若储能电堆的SOC曲线维持在30%~70%，则认为达标；若SOC曲线出现低于30%的时间超过总测试时间的10%，则减小储能系统的容量，若SOC曲线出现高于70%的时间超过总测试时间的10%，则增大储能系统的容量，直至储能电堆的SOC基本上维持在30%~70%，从而实现对风电场储能容量的优化；
所述步骤2中，实际风电场的拓扑结构、储能系统和接入电网的参数，拓扑结构参数是指在风电场储能系统模拟单元中根据实际风电场总容量以及风电机组的单机容量确定的并联支路的条数；储能系统参数是指风电场储能系统的容量、以及逆变器额定输出功率；接入电网的参数是指实际电网的电压等级；
所述步骤2中，在实时仿真软件平台中对硬件在环测试系统进行控制参数配置是指对储能逆变器的基本充放电控制参数、逆变器故障停机以及直流侧/交流侧/网侧断路器的开关动作保护策略的参数进行配置；
所述步骤5中，减小或增大储能系统的容量是通过修改实时仿真平台中的电池单元的数量实现的。
这是风电场储能硬件在环测试调整方法的一种优选的实施方案。通过建立模拟平台与风电场的储能系统能量管理器的测试平台，在模拟平台采用风电场风电场实际的输出功率曲线作为风电场模拟单元输出功率的给定值，用实际风电场的拓扑结构、储能系统和接入电网的参数来模拟实际风电场的状态，在不同的充放电过程中完成线下测试并调整储能系统能量管理器以达到最好的工作状态；拓扑结构参数是指在风电场储能系统模拟单元中根据实际风电场总容量以及风电机组的单机容量确定的并联支路的条数；储能系统参数是指风电场储能系统的容量、以及逆变器额定输出功率；接入电网的参数是指实际电网的电压等级，采用这些最贴近实际风电场的参数便于更好的模拟出实际风电场中的装机容量、传输逆变状态和负载状态，也便于通过调整参数来模拟不同的风电场状态；在实时仿真软件平台中对硬件在环测试系统进行进行控制参数配置是指对储能逆变器的基本充放电控制参数、逆变器故障停机以及直流侧/交流侧/网侧断路器的开关动作保护策略的参数进行配置，调整充放电控制参数实现模拟测试过程中的容量检测和调节，配置逆变器故障停机以及直流侧/交流侧/网侧断路器的开关动作保护策略的参数则可以测试储能系统的保护策略；增减仿真平台电池单元的数量即可模拟调整容量的大小。
实施例5
如图1至图3，本发明提出的风电场储能硬件在环测试调整系统，主要包括储能系统能量管理器、电平适配板、风电场-储能系统模拟单元；所述储能系统能量管理器的信号通过电平适配板接入风电场-储能系统模拟单元的I/O接口；所述电平适配板包括电阻分压电路及光耦电路，用于匹配储能系统能量管理器和风电场-储能系统模拟单元之间的信号电平；风电场-储能系统模拟单元包括风电场模拟单元、电网与负荷模拟单元和储能系统模拟单元，其中，
a）在实时仿真软件中，根据被控风电场的拓扑结构、储能系统和接入电网的相关参数，分别搭建风电场模拟单元、电网与负荷模拟单元、储能系统模拟单元的实时仿真模型，然后将所述的各模拟单元并联接到公共的交流母线单元上；
b）储能系统能量管理器输出的功率开关管的驱动信号，通过电平适配板接入风电场-储能系统模拟单元的高速数字量输入I/O接口，在实时仿真软件中，将该高速数字量输入I/O接口的信号配置为风电场-储能系统模拟单元的功率开关管的驱动信号；
c）风电场-储能系统模拟单元反馈给储能系统能量管理器的信号，通过风电场-储能系统模拟单元的高速模拟量输出I/O接口，经电平适配板电平转换后接入储能系统能量管理器对应的通道，作为储能系统能量管理器的控制参数输入。
进一步的，所述的风电场模拟单元包括：多条并联在同一交流母线单元上的串联支路，其中支路条数由实际风电场拓扑结构决定，每条支路由风电机组单元、并网变流系统单元和变压器单元串联组成。
进一步的，所述的电网与负荷模拟单元包括：并联在公共的交流母线单元上的三相负荷模拟单元和交流电网模拟单元，三相负荷单元用于模拟实际的用电负载，交流电网单元用于模拟接入的实际电网。
进一步的，所述的储能系统模拟单元包括：由若干个电池单元串并联组成的电堆单元以及储能逆变器单元，其中电池单元的数量由实际储能系统的容量决定，电堆单元和储能逆变器单元串联在一起接入公共的交流母线单元。
进一步的，所述的储能系统能量管理器包括：BMS电池管理系统和储能逆变器功能控制系统，其中BMS电池管理系统用于监测储能电堆中电池单元的状态，保证电堆充放电的安全；储能逆变器功能控制系统用于控制储能逆变器的输出功率，保证储能系统对于风电场的整体出力能够起到波动平抑、削峰填谷的作用。
进一步的，所述的I/O接口，包括：高速模拟量输出接口GTAO，电平范围为-10V~10V、高速模拟量输入接口GTAI，电平范围为-10V~10V、高速数字量输出接口GTDO，电平范围为5V~24V、高速数字量输入接口GTDI，电平范围为0V~24V。
进一步的，所述的风电场-储能系统模拟单元反馈给储能系统能量管理器的信号包括：风电场单元输出的有功功率/无功功率、电网单元的三相电压/电流、储能逆变器单元输出的直流电压/电流及三相交流电压/电流、电堆单元的SOC。
通过上述步骤，实现储能系统能量管理器与风电场-储能系统模拟单元的闭环连接，进而形成硬件在环测试系统。
基于该硬件在环测试系统，在实时仿真软件的Runtime模式下，在实时仿真软件的Runtime模式下，可以实时修改风电场模拟单元、电网与负荷模拟单元、储能系统模拟单元的模型参数，模拟风电场在不同风力特征下的系统级的性能试验，完成对风电场储能容量优化的硬件在环测试。
进一步的，利用上述风电场储能硬件在环测试系统测试调整风电场储能系统能量管理器容量的方法，包括以下步骤：
1）在实时仿真平台中搭建风电场-储能系统模拟单元，结合电平适配板，连接实际的储能系统能量管理器，形成硬件在环测试系统；
2）根据实际风电场的拓扑结构、储能系统和接入电网的相关参数在实时仿真软件中进行相应配置，同时在储能系统的能量管理器模型中配置相应的能量管理策略；
3）采用风电场实际的出力曲线作为风电场模拟单元输出功率的给定值，用以模拟实际风电场的风力特征；
4）初步配置储能系统的容量后，让整个硬件在环测试系统开始工作，风电机组模拟发电送至带有负荷的电网，储能系统根据并网功率的需求动态切换整流或者逆变模式，对储能电堆进行充电或者放电操作，此时观察并记录相应的风电场+储能系统输出功率曲线和储能电堆的SOC曲线；
5）由于过充、过放对储能电池单元的损伤较大，因此在整个测试时间内，若储能电堆的SOC基本上维持在30%~70%，则认为达标；若出现长时间低于30%的情况，则应该适当减小储能系统的容量；若出现长时间高于70%的情况，则应该适当增大储能系统的容量，从而实现对风电场储能容量的优化。
实施例6
如图1至图3，风电场储能硬件在环测试调整系统由储能系统能量管理器、电平适配板、风电场-储能系统模拟单元三部分组成。储能系统能量管理器的信号通过电平适配板接入风电场-储能系统模拟单元的I/O接口，电平适配板由电阻分压电路及光耦电路组成，实现储能系统能量管理器和风电场-储能系统模拟单元之间的信号电平的匹配。风电场-储能系统模拟单元包括风电场模拟单元、电网与负荷模拟单元和储能系统模拟单元三部分。
风电场模拟单元由多条并联在同一交流母线上的串联支路组成，支路条数根据实际风电场拓扑结构和规模通过实时仿真软件进行修改，每条支路都由风电机组单元、并网变流系统单元和变压器单元三部分串联组成。其中，并网变流系统单元的控制策略通过实时仿真平台实现，不与储能系统能量管理器进行信号交互。
储能系统模拟单元由若干个电池单元串并联组成的电堆单元及储能逆变器单元组成，其中电池单元的数量根据实际储能系统的容量通过实时仿真软件进行修改，电堆单元和储能逆变器单元串联在一起接入公共的交流母线单元。
储能系统能量管理器输出的功率开关管的驱动信号，通过电平适配板接入风电场-储能系统模拟单元的GTDI接口，在实时仿真软件中，将该信号配置为储能逆变器单元的功率开关管的驱动。同时，储能系统模拟单元反馈将储能逆变器单元输出的直流电压U dc、直流电流I dc、三相交流电压U abc、三相交流电流Iabc、电堆单元的SOC信号输出到GTAO接口，经电平适配板电平转换后接入储能系统能量管理器对应的通道。
通过上述步骤，实现储能系统能量管理器与风电场-储能系统模拟单元的信号闭环连接，进而形成风电场储能硬件在环测试调整系统。
进一步的，利用上述风电场储能硬件在环测试系统测试调整风电场储能系统能量管理器容量的方法，包括以下步骤：
1）在实时仿真平台中搭建风电场-储能系统模拟单元，结合电平适配板，连接实际的储能系统能量管理器，形成硬件在环测试系统；
2）根据实际风电场的拓扑结构、储能系统和接入电网的相关参数在实时仿真软件中进行相应配置，同时在储能系统的能量管理器模型中配置相应的能量管理策略；
3）采用风电场实际的出力曲线作为风电场模拟单元输出功率的给定值，用以模拟实际风电场的风力特征；
4）初步配置储能系统的容量后，让整个硬件在环测试系统开始工作，风电机组模拟发电送至带有负荷的电网，储能系统根据并网功率的需求动态切换整流或者逆变模式，对储能电堆进行充电或者放电操作，此时观察并记录相应的风电场+储能系统输出功率曲线和储能电堆的SOC曲线；
5）由于过充、过放对储能电池单元的损伤较大，因此在整个测试时间内，若储能电堆的SOC基本上维持在30%~70%，则认为达标；若出现长时间低于30%的情况，则应该适当减小储能系统的容量；若出现长时间高于70%的情况，则应该适当增大储能系统的容量，从而实现对风电场储能容量的优化。
实施例7
如图1至图3，风电场储能硬件在环测试调整系统主要包括：风电场-储能系统实时仿真模型和实际的能量管理器；
首先，利用实时仿真软件，搭建风电场-储能系统实时仿真模型，至少包括：风电场、储能系统、电网与负荷的模型；
进一步，利用实时仿真平台的IO接口，连接储能系统实际的能量管理器，形成风电场储能系统保护策略硬件在环测试系统；
然后，基于上述测试系统，测试风电场在不同运行工况下，当储能系统发生故障时，继电保护装置是否能正确动作，当储能系统正常工作时，继电保护装置是否能不动作，从而验证能量管理器内部的保护策略的有效性，并进行优化。
上述的风电场仿真模型形成过程如下：
根据风电场实际的装机容量，利用仿真软件，搭建形成风电场仿真模型，至少包括：风电机组、并网变流系统、变压器的模型，模型搭建完成后，按照国家标准进行测试，并结合实际产品特性曲线进行校核，形成具有工程精度的风电场仿真模型。
所述的储能系统仿真模型形成过程如下：
根据储能系统的实际结构，利用仿真软件，搭建形成储能系统仿真模型，至少包括：电池单元、储能逆变器、交流滤波器、变压器、直流侧/交流侧/网侧断路器的模型，模型搭建完成后，同样按照国家标准进行测试，并结合实际产品特性曲线进行校核，形成具有工程精度的储能系统仿真模型。
所述的电网与负荷仿真模型形成过程如下：
根据风电场实际的运行工况，利用仿真软件，搭建形成电网与负荷仿真模型，包括：交流电网、三相负荷的模型，其中，交流电网模型还内置模拟故障器，用以模拟电网的故障情况。
所述的能量管理器，主要包括控制系统和保护系统两部分，其中，控制系统包括：BMS电池管理系统、储能逆变器功能控制系统（PQ/VF模式），保护系统包括：直流储能电池单元保护、储能逆变器保护、交流滤波器保护、交流变压器保护。
所述的国家测试标准：风电场测试标准为GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》，储能系统的测试标准为Q/GDW564-2010《储能系统接入配电网技术规定》及GB/T50062--2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》。
所述的储能系统故障情况至少包括：电池单元过电压或者低电压、电池单元过流、电池电流/电压变化率过快、逆变器交流/直流侧过压/欠压、电网过频/欠频、电网发生故障导致孤岛、谐波过负荷、并网点发生接地短路/相间短路。
进一步的，利用上述风电场储能硬件在环测试系统测试风电场储能系统能量管理器保护策略的方法，包括以下步骤：
1) 根据被控风电场和储能系统的相关参数和运行工况，在所述实时仿真平台中，利用仿真软件搭建风电场、储能系统、电网与负荷的实时仿真模型，其中，风电场模型包括若干个所述风电机组、并网变流系统、变压器的电气仿真模型，储能系统模型包括若干个电池单元、以及储能逆变器、交流滤波器、变压器、直流侧/交流侧/网侧断路器的模型电气仿真模型，电网与负荷模型包括三相交流电网、三相负载的电气仿真模型，搭建完成的风电场、储能系统、电网与负荷的模型并接到同一交流母线上，形成风电场-储能系统仿真模型；
2) 在储能系统的能量管理器模型中配置相应的控制策略和保护策略后，然后将上述仿真模型进行实时代码转换，下载到实时仿真平台中进行实时仿真，观察仿真波形，并结合相应的国家测试标准和产品特性曲线进行校核，保证仿真模型满足工程精度；
3) 利用实时仿真平台的IO接口，连接储能系统实际的能量管理器，替代仿真模型中的能量管理器模块，形成硬件在环测试系统；
4) 整个硬件在环测试系统开始运行后，让风电场和储能系统工作在各自实际的工况下，观察并记录各个保护测试点断路器的动作情况以及储能逆变器的工作状态，然后通过实时仿真平台模拟上述各种故障情况，观察并记录各个保护测试点断路器的动作情况以及储能逆变器的状态切换情况，从而判断此时储能系统的保护策略是否有效，并进行逐步优化。
Claims (6)
1.风电场储能硬件在环测试调整系统，其特征在于：包括储能系统能量管理器（1）、电平适配板（2）、风电场储能系统（3）；所述电平适配板（2）包括电阻分压电路（2.1）及光耦电路（2.2）；所述风电场储能系统（3）包括带有I/O接口（4）的风电场模拟单元（3.1）、电网与负荷模拟单元（3.3）和储能系统模拟单元（3.2）；所述储能系统能量管理器（1）的信号通过电平适配板（2）接入风电场储能系统（3）各模拟单元的I/O接口（4）。
2.如权利要求1所述的风电场储能硬件在环测试调整系统，其特征在于：所述的风电场模拟单元（3.1）包括若干条并联在同一交流母线单元上的串联支路，每条支路包括串联的风电机组单元、并网变流系统单元和变压器单元。
3.如权利要求1所述的风电场储能硬件在环测试调整系统，其特征在于：所述的电网与负荷模拟单元（3.3）包括并联在公共的交流母线单元上的三相负荷模拟单元和交流电网模拟单元。
4.如权利要求1所述的风电场储能硬件在环测试调整系统，其特征在于：所述的储能系统模拟单元（3.2）包括由若干个电池单元串并联组成的电堆单元以及储能逆变器单元，电堆单元和储能逆变器单元串联在一起接入公共的交流母线单元。
5.如权利要求1所述的风电场储能硬件在环测试调整系统，其特征在于：所述的储能系统能量管理器（1）包括BMS电池管理系统和储能逆变器功能控制系统，其中BMS电池管理系统用于监测储能电堆中电池单元的状态，保证电堆充放电的安全；储能逆变器功能控制系统用于控制储能逆变器的输出功率。
6.如权利要求1所述的风电场储能硬件在环测试调整系统，其特征在于：所述的I/O接口（4）包括高速模拟量输出接口GTAO、高速模拟量输入接口GTAI、高速数字量输出接口GTDO和高速数字量输入接口GTDI。
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