一種基于rtds的微電網集成測試仿真平臺及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力系統實時數字仿真試驗和微電網技術領域，尤其涉及一種基于RTDS的微電網集成測試仿真平臺及方法。
【背景技術】
[0002]微網的供電可靠性，需要在微網中配置傳統的柴油發電機，此外，為了抑制諸如光伏、風機等可再生能源輸出功率的波動，往往需要配置一定容量的儲能，從而構成風/光柴儲型獨立微網。此類微網作為偏遠地區、海島等的主要供電形式，對當地的經濟發展和居民的基本生活保障具有重要意義。
[0003]目前對于風柴儲微網的研宄，主要關注微網內各元件的最優容量配置，節約投資和運行成本的方法以及改善微網電能質量，抑制風機功率波動的微網能量管理和協調控制策略等，但這些仿真方法和測試平臺都是基于比例縮小的真實設備，不利于微網結構的擴展，搭建的實驗平臺不具一般性。
【發明內容】
[0004]本發明實施例的目的在于提供一種基于RTDS的微電網集成測試仿真平臺及方法，旨在解決目前對于風柴儲微網的仿真方法和測試平臺是基于比例縮小的真實設備，不利于微網結構的擴展，搭建的實驗平臺不具一般性的問題。
[0005]本發明實施例是這樣實現的，一種基于RTDS的微電網集成測試仿真平臺，該基于RTDS的微電網集成測試仿真平臺包括:RTDS數字仿真器、真實控制系統、微網能量管理系統；
[0006]RTDS數字仿真器，用于通過接口實時輸出微網能量管理系統進行能量管理所需的遙測、遙信量及控制器實現控制策略所需的模擬量，同時接收微網能量管理系統下發的遙控信號以及控制器生成的控制信號，實現微網的能量管理和協調控制；
[0007]真實控制系統，與RTDS數字仿真器連接，用于接收RTDS數字仿真器輸出的三路PCS出口電壓、電流及直流側母線電壓信號，根據相應算法生成PWM信號并輸出至RTDS數字仿真器中實現控制策略，RTDS數字仿真器通過前面板上的模擬量輸出通道輸出模擬信號至PCS控制板，同時通過GTDI板卡接收PCS控制板發出的PWM信號；
[0008]微網能量管理系統，與RTDS數字仿真器連接，用于接收RTDS數字仿真器輸出的遙測、遙信量及控制器實現控制策略所需模擬量，并將生成的遙控信號以及控制器生成的控制信號發送至RTDS數字仿真器。
[0009]進一步，微網能量管理系統還包括:測控保護裝置、模式切換器、電池管理系統、數模/模數轉換裝置、能量管理系統；
[0010]測控保護裝置，與能量管理系統和RTDS數字仿真器連接，用于通過RTDS數字仿真器的模擬量輸出通道采集微網運行中各元件的電氣量信息，并將信息上傳至能量管理系統；
[0011]模式切換器，與能量管理系統和RTDS數字仿真器連接，用于發送同期啟動、模式切換、柴發切除指令；
[0012]電池管理系統，與能量管理系統和RTDS數字仿真器連接，用于接收RTDS數字仿真器的GTAO板卡輸出的電池電壓、電流信號，完成電池荷電狀態的監測，同時將電池荷電狀態、實時輸出/輸入功率信息傳輸至能量管理系統；
[0013]數模/模數轉換裝置，與能量管理系統和RTDS數字仿真器連接，用于接收能量管理系統下發風機限功率指令和接收實時風速信號；
[0014]能量管理系統，與測控保護裝置、模式切換器、電池管理系統和數模/模數轉換裝置連接，用于根據能量管理算法綜合分析接收到的信息并作出決策，通過測控保護裝置下發開關量信號，實現RTDS數字仿真器中諸如斷路器開斷、負荷投切的功能，通過模式切換器下發柴發同期啟動、模式切換、柴發切除指令，并接收RTDS數字仿真器返回的柴發同期完成信號和PCS模式切換完成信號，同時通過數據采集模塊下發風機限功率指令，實現微網能量的優化調度。
[0015]進一步，能量管理系統進行能量管理需要采集風機出口電流、負荷電流、PCS出口電流、電池荷電狀態及實時風速信息，根據相應的管理算法下發模式切換、負荷投切指令。
[0016]進一步，RTDS數字仿真器通過前面板的模擬量輸出通道及數字量輸入通道與測控保護裝置進行通信，通過數字量輸入/輸出通道與模式切換器通信，測控保護裝置和模式切換器再通過交換機與能量管理系統進行通信。
[0017]進一步，能量管理系統通過RS-485串行口直接與RTDS數字仿真器通信，接收風速信號及下發風機限功率指令。
[0018]進一步，真實控制系統為三臺PCS控制板，實現對微網內3臺儲能單元的控制。
[0019]本發明實施例的另一目的在于提供一種基于RTDS的微電網集成測試仿真方法，該基于RTDS的微電網集成測試仿真方法包括:
[0020]本發明提供的基于RTDS的微電網集成測試仿真平臺及方法，設置RTDS數字仿真系統、真實控制系統和微網能量管理系統(EMS/SCADA)三個部分，微網的電氣回路全部在RSCAD中搭建，屬于數字仿真，可根據需要靈活地改變微網結構。本發明基于RTDS的微電網集成測試仿真平臺實現了對微網協調控制策略和能量管理算法有效性的驗證，提供了一種新的測試微網控制算法和運行策略的有效方法。另外，本發明的方法簡單，操作方便，較好地解決了目前對于風柴儲微網的仿真方法和測試平臺是基于比例縮小的真實設備，不利于微網結構的擴展，搭建的實驗平臺不具一般性的問題。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明實施例提供的基于RTDS的微電網集成測試仿真平臺的結構示意圖；
[0022]圖2是本發明實施例提供的微網能量管理系統結構示意圖；
[0023]圖3是本發明實施例提供的風柴儲模式風速突變下的響應曲線示意圖；
[0024]圖4是本發明實施例提供的基于RTDS的微電網集成測試仿真方法的流程圖；
[0025]圖中:1、RTDS數字仿真器；2、真實控制系統；3、微網能量管理系統；3_1、測控保護裝置；3_2、模式切換器；3-3、電池管理系統；3-4、數模/模數轉換裝置；3-5、能量管理系統。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0027]下面結合附圖及具體實施例對本發明的應用原理作進一步描述。
[0028]如圖1和圖2所示，本發明實施例的基于RTDS的微電網集成測試仿真平臺主要由:RTDS數字仿真器1、真實控制系統2、微網能量管理系統3、測控保護裝置3-1、模式切換器3-2、電池管理系統3-3、數模/模數轉換裝置3-4、能量管理系統3-5 ;
[0029]RTDS數字仿真器1，用于通過接口實時輸出微網能量管理系統3進行能量管理所需的遙測、遙信量及控制器實現控制策略所需的模擬量，同時接收微網能量管理系統3下發的遙控信號以及控制器生成的控制信號，實現微網的能量管理和協調控制；
[0030]真實控制系統2，與RTDS數字仿真器I連接，用于接收RTDS數字仿真器I輸出的三路PCS出口電壓、電流及直流側母線電壓信號，根據相應算法生成PWM信號并輸出至RTDS數字仿真器I中實現控制策略，RTDS數字仿真器I通過前面板上的模擬量輸出通道輸出模擬信號至PCS控制板，同時通過GTDI板卡接收PCS控制板發出的PWM信號；
[0031]微網能量管理系統3，與RTDS數字仿真器I連接，用于接收RTDS數字仿真器I輸