交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统及方法
【专利摘要】本发明是一种交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统及方法。试验系统包括有实时数字仿真器（1）、接口硬件设备（2）、调度端频率控制主站（3）、电厂端频率控制执行子站（4），实时数字仿真器（1）通过接口硬件设备（2）与调度端频率控制主站（3）、电厂端频率控制执行子站（4）相连，从而形成闭环试验系统。本发明的闭环试验系统及其试验方法可方便、快速地修改电网频率控制策略与定值，满足对交直流电网频率控制系统试验的需求。本发明是一种方便实用的交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统及方法。
【专利说明】交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统及方法，属于交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统及方法的改造技术。
【背景技术】
[0002]目前交直流电网规模逐渐增大，而当前的调频模式与交直流电网实际电源分布、负荷特性、西电东送总战略已不相适应。区间内调频协调配合困难，频率与联络线功率往复波动，不同区间缺乏协调配合，导致频率超调、欠调，不利于系统频率的快速恢复等。而且当前的频率控制模式应对大机组跳闸和直流闭锁的能力不足。为解决以上影响电网频率和安全稳定运行的重大问题，有必要深入研究和优化交直流电网频率控制。
[0003]但目前国内外，试验研究频率控制的仿真模型和仿真平台尚无可参考，对如何试验研究频率控制缺乏行之有效的手段与方法。现场设备调试试验受制于电网运行的诸多限制，不够灵活且效率较低，无法分析装置控制策略与电网之间的相互影响，无法有效对比不同控制策略的实际效果。而在传统的仿真手段中，控制器模型和电网模型都过于简化，只能验证控制策略的基本原理，但频率控制对保证电网稳定的实际效果很难做出准确的判断。
[0004]交直流复杂大电网实时仿真技术为交直流电网频率控制研究与优化提供了手段和途径。基于实时仿真手段建立能够较准确反映交直流电网频率特性的大电网实时仿真模型，并将实际频率控制装置与实时仿真器RTDS进行连接构成闭环系统，建立适用于交直流电网频率控制策略研究的实时闭环仿真试验平台。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种可方便、快速地修改一次设备参数及运行方式，满足交直流电网频率控制策略试验特点的交直流复杂大电网频率控制的闭环试验系统。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种简单方便的交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统的试验方法。
[0007]本发明的技术方案是:本发明的交直流复杂大电网频率控制的闭环试验系统，包括有实时数字仿真器、接口硬件设备、调度端频率控制主站、电厂端频率控制执行子站，实时数字仿真器通过接口硬件设备与调度端频率控制主站、电厂端频率控制执行子站相连。
[0008]本发明交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统的试验方法，包括如下步骤:
I)根据实际交直流电网的一次系统设备参数，实时数字仿真器(I)建立交直流复杂大电网一次系统数字仿真模型；
3)实时数字仿真器建立交直流电网频率控制相关的一次系统数字仿真模型的数字试验程序；
3)实时数字仿真器将数字试验程序编译，并下载到实时数字仿真器上运行；
4)实时数字仿真器的一次系统数字仿真模型的数字试验程序通过接口程序模块与接口硬件设备的接口板卡进行变量的交互，且实时数字仿真器通过接口硬件设备的接口板卡与调度端频率控制主站、电厂端频率控制执行子站通过以太网和交换机进行连接，组成实时仿真闭环测试系统，从而对电网频率控制的策略进行详细测试。
[0009]本发明由于采用实时数字仿真器通过接口硬件设备与交直流电网频率控制主站、子站相连，形成闭环试验系统的结构，本发明可以提供一种可方便、快速地修改一次设备参数及运行方式，满足交直流电网频率控制策略试验的特点。同时本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统及其试验方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的实时数字闭环试验系统的结构示意图；
图2为本发明频率控制相关一次系统数字模型搭建过程的示意图。
[0011]【具体实施方式】:
本发明交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统，包括有实时数字仿真器1、接口硬件设备2、调度端频率控制主站3、电厂端频率控制执行子站4，实时数字仿真器I通过接口硬件设备2与调度端频率控制主站3、电厂端频率控制执行子站4相连，形成闭环试验系统。
[0012]上述接口硬件设备2包括接口板卡21和交换机22，接口板卡21与实时数字仿真器I连接，交换机22与接口板卡21连接，交换机22与调度端频率控制主站3及电厂端频率控制执行子站4连接。上述接口板卡21是GTNET接口板卡。本实施例中，上述实时数字仿真器I为RTDS。
[0013]上述实时数字仿真器I的电网频率及联络线功率信号输出端通过接口硬件设备2的接口板卡21和交换机22与调度端频率控制主站3的信号输入端连接，调度端频率控制主站3的发电机自动发电控制命令信号输出端通过接口硬件设备2的交换机22与电厂端频率控制执行子站4的信号输入端连接，电厂端频率控制执行子站4的各发电机组二次调频信号输出端通过接口硬件设备2的GTNET板卡21和交换机22与实时数字仿真器I连接。
[0014]本发明交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统的试验方法，包括如下步骤:
I)根据实际交直流电网的一次系统设备参数，实时数字仿真器(I)建立交直流复杂大电网一次系统数字仿真模型；
3)实时数字仿真器(I)建立交直流电网频率控制相关的一次系统数字仿真模型的数字试验程序；
3)实时数字仿真器I将数字试验程序编译，并下载到实时数字仿真器I上运行；
4)实时数字仿真器I的一次系统数字仿真模型的数字试验程序通过接口程序模块与接口硬件设备2的接口板卡21进行变量的交互，且实时数字仿真器I通过接口硬件设备2的接口板卡21与调度端频率控制主站3、电厂端频率控制执行子站4通过以太网和交换机进行连接，组成实时仿真闭环测试系统，从而对电网频率控制的策略进行详细测试。
[0015]上述交直流电网频率控制相关的一次系统数字仿真模型的建立过程如图2所示，主要包括实施步骤如下:
I)等值网络划分。根据试验研究需要，并考虑RTDS硬件资源配置情况，确定仿真试验中采用的系统规模。将等值网络划分为不同的子系统，由不同的RACK分别进行仿真计算。
[0016]2)模型参数转换。需要将原始的网络数据转化为RTDS的数据格式。其中包括:发电机及其调速器、励磁系统参数，输电线路参数，变压器参数，和负荷模型参数。
[0017]3)搭建模型与潮流初始化。由于交直流电网仿真模型较大，建模过程中采用分RACK搭建仿真模型，并逐个RACK子系统进行潮流初始化，使之与BPA的潮流计算结果相符。直至完成整个网络模型搭建并校对潮流结果。
[0018]4)仿真模型校验。仿真模型建立后，与原系统分别进行了逐台发电机比对和全网模型静态、动态校验。
[0019]5) RTDS与频率控制系统连接。RTDS提供接口板卡与外部控制装置连接构成闭环试验系统。
[0020]基于上述实施方法建立的交直流电网实时仿真模型，规模需覆盖交直流系统主网架，包含各区域联络线等重要通道；同时需研究负荷模型与发电机调速器模型使之能够更加真实、准确的反映实际电网频率特性。且保证动态等值简化年度典型方式下交直流混合系统中220kV以下电网，确保等值系统的特性与原始系统的频率特性基本相符。
【权利要求】
1.一种交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统，其特征在于包括有实时数字仿真器(I)、接口硬件设备(2)、调度端频率控制主站(3)、电厂端频率控制执行子站(4)，实时数字仿真器(I)通过接口硬件设备(2)与调度端频率控制主站(3)、电厂端频率控制执行子站(4)相连。
2.根据权利要求1所述的交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统，其特征在于上述接口硬件设备(2 )包括接口板卡(21)和交换机(22 )，接口板卡(21)与实时数字仿真器(I)连接，交换机(22 )与接口板卡(21)连接，交换机(22 )与调度端频率控制主站(3 )及电厂端频率控制执行子站(4)连接。
3.根据权利要求2所述的交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统，其特征在于上述接口板卡(21)是GTNET接口板卡。
4.根据权利要求1至3任一项所述的交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统，其特征在于上述实时数字仿真器(I)为RTDS。
5.一种交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统的试验方法，其特征在于包括如下步骤: I)根据实际交直流电网的一次系统设备参数，实时数字仿真器(I)建立交直流复杂大电网一次系统数字仿真模型； 3)实时数字仿真器(I)建立交直流电网频率控制相关的一次系统数字仿真模型的数字试验程序； 3)实时数字仿真器(I)将数字试验程序编译，并下载到实时数字仿真器(I)上运行； 4)实时数字仿真器(I)的一次系统数字仿真模型的数字试验程序通过接口程序模块与接口硬件设备(2)的接口板卡(21)进行变量的交互，且实时数字仿真器(I)通过接口硬件设备(2)的接口板卡(21)与调度端频率控制主站(3)、电厂端频率控制执行子站(4)通过以太网和交换机进行连接，组成实时仿真闭环测试系统，从而对电网频率控制的策略进行详细测试。
6.根据权利要求5所述的交直流复杂大电网频率控制闭环试验系统及方法，其特征在于上述交直流电网频率控制相关的一次系统数字仿真模型的建立过程为: 1)基于RTDS建立交直流电网实时仿真模型，规模需覆盖交直流系统主网架，包含各区域联络线等重要通道；同时需研究负荷模型与发电机调速器模型使之能够更加真实、准确的反映实际电网频率特性； 2)动态等值简化年度典型方式下交直流混合系统中220kV以下电网，确保等值系统的特性与原始系统的频率特性基本相符。
【文档编号】G05B23/02GK104035430SQ201410202844
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】贾旭东, 郭琦, 韩伟强, 余涛, 蔡海青, 郭乐欣 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司