专利名称：对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统及方法
技术领域：
本发明是一种对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统及方法，特别是一种对蓄电池储能及双级式能量转换系统控制保护装置进行闭环试验的系统及方法，属于储能站控制保护装置进行闭环试验的装置及方法的改造技术。
背景技术：
储能技术是新一代智能电网技术的核心内容之一。在配网中装设分布式储能装置则可以提高供电可靠率以及供电质量，另外储能装置和可再生能源、间歇性发电相配合，将更有利于可再生能源的平稳无缝接入电网。大容量储能具有工况转换快、运行方式灵活、效率高、安全、可靠、环保等优点，有着广阔的发展前景。但是，大容量储能技术在世界上尚缺乏建设和运行经验，尤其是作为大容量储能核心设备的控制保护系统，其性能将直接影响整个储能站的安全稳定运行。但截止目前， 国内外，检测储能控制保护系统的仿真模型和仿真平台尚无可参考，对如何试验检测储能控制保护系统缺乏行之有效的手段与方法。传统动模试验仅可对控制保护装置进行电磁兼容、抗干扰和通讯等方面的外围测试，但对控制保护策略和逻辑的正确、可靠性则很难检测。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种试验灵活，可进行多种类型试验的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统。本发明的另一目的在于提供一种操作简单，方便实用的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的方法。本发明的技术方案是本发明的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统，其包括有建立仿真模型的实时仿真工作站、对仿真模型进行实时计算的RTDS实时数字仿真器、模拟量输出板卡、数字量输出板卡、数字量输入板卡、功率放大器、电池监测装置、 储能控制保护装置、同步相量采集单元，其中实时仿真工作站与RTDS实时数字仿真器连接，RTDS实时数字仿真器通过模拟量输出板卡将直流电流及电压、电池组电流和电池电压信号送出到储能控制保护装置，RTDS实时数字仿真器通过模拟量输出板卡将各电池组电流和电压信号输出到电池监测装置，RTDS实时数字仿真器通过模拟量输出板卡与功率放大器将交流电流及电压信号输出至同步相量采集单元，RTDS实时数字仿真器通过数字量输出板卡将网侧接触器、直流侧接触器开关状态输出至储能控制保护装置，储能控制保护装置通过数字量输入板卡将网侧接触器、直流侧接触器开关控制命令，触发脉冲信号返回至RTDS 实时数字仿真器。上述实时仿真工作站上建立兆瓦级蓄电池模型、双级式能量转换系统的实时仿真模型。上述兆瓦级蓄电池及双级式能量转换系统包含2个储能分系统，每个储能分系统均有12个电池组接入前级整流桥，6个前级整流桥汇入同一母线并作为后级整流桥的输入，再由两组后级整流桥并联构成1个储能分系统。储能分系统交流侧并联后，统一经升压变压器接入交流配电网。上述RTDS实时数字仿真器送出的是2个储能分系统的电流及电压信号。上述RTDS实时数字仿真器送出的2个储能分系统的电流及电压信号，包括电池组的电池支路电流和电池电压、前级整流桥的直流母线电压、后级整流桥的网侧交流电流和电压。本发明对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统的试验方法，包括如下步骤
1)在实时仿真工作站上建立兆瓦级蓄电池模型、双级式能量转换系统实时仿真模型；
2)将实时仿真工作站与RTDS实时数字仿真器联接；
3)将RTDS实时数字仿真器中的相关电流及电压信号通过模拟量输出板卡和功率放大器送出到储能控制保护装置和同步相量采集单元；
4)将RTDS实时数字仿真器中的网侧接触器、直流侧接触器开关状态信号通过数字量输出板卡送出到输出至储能控制保护装置；
5)将储能控制保护装置中的网侧接触器、直流侧接触器开关控制命令，触发脉冲等信号通过数字量输入板卡送出到RTDS实时数字仿真器。6)通过开关控制命令和触发脉冲信号，控制RTDS实时数字仿真器中的双级式能量转换系统运行于整流或者逆变状态，对蓄电池模型进行充电、放电操作，对储能站控制保护装置的功能和动态性能进行闭环试验。本发明提出了利用RTDS实时数字仿真器对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统，该试验系统对不同容量等级、不同电池类型、不同能量转换系统结构的储能站控制保护装置试验也有借鉴作用。本发明的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统试验灵活，可进行储能站控制保护功能和动态性能等多种类型试验。本发明的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的方法操作简单，方便实用。
图1为本发明兆瓦级储能系统的结构示意图2为本发明兆瓦级储能站控制保护装置的闭环试验系统的示意图。
具体实施方式
实施例本发明兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验系统的示意图如图2所示，本发明的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统，其包括有建立仿真模型的实时仿真工作站8、对仿真模型进行实时计算的RTDS实时数字仿真器9、模拟量输出板卡10、数字量输出板卡11、数字量输入板卡12、功率放大器13、电池监测装置14、储能控制保护装置 15、同步相量采集单元16，其中实时仿真工作站8与RTDS实时数字仿真器9连接，RTDS实时数字仿真器9通过模拟量输出板卡10将直流电流及电压、电池组电流和电池电压信号送出到储能控制保护装置15，RTDS实时数字仿真器9通过模拟量输出板卡10将各电池组电流和电压信号输出到电池监测装置14，RTDS实时数字仿真器9通过模拟量输出板卡10与功率放大器13将交流电流及电压信号输出至同步相量采集单元16，RTDS实时数字仿真器 9通过数字量输出板卡11将网侧接触器、直流侧接触器开关状态输出至储能控制保护装置 15，储能控制保护装置15通过数字量输入板卡12将网侧接触器、直流侧接触器开关控制命令，触发脉冲信号返回至RTDS实时数字仿真器9。本实施例中，上述实时仿真工作站8上建立兆瓦级蓄电池模型、双级式能量转换系统的实时仿真模型。上述兆瓦级储能系统的结构示意图如图1所示，包含2个储能分系统1和2。每个储能分系统均有12个电池组3接入前级整流桥4，6个前级整流桥4汇入同一母线并作为后级整流桥5的输入，再由两组后级整流桥5并联构成1个储能分系统。2 个储能分系统1和2交流侧并联后，统一经升压变压器6接入交流配电网7。本实施例中， 前级整流桥4为DC/DC整流桥，后级整流桥5为DC/AC整流桥。图1中，12个电池组分别为 Al、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、All、A12o
本实施例中，上述RTDS实时数字仿真器9送出的2个储能分系统1和2的电流及电压信号。上述RTDS实时数字仿真器9送出的是2个储能分系统1和2的电流及电压信号，包括电池组3的电池支路电流和电池电压、前级整流桥4的直流母线电压、后级整流桥5的网侧交流电流和电压。本发明的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统的试验方法，其包括如下步骤
1)在实时仿真工作站8上建立兆瓦级蓄电池模型、双级式能量转换系统实时仿真模
型；
2)将实时仿真工作站8与RTDS实时数字仿真器9联接；
3)将RTDS实时数字仿真器9中的相关电流及电压信号通过模拟量输出板卡10和功率放大器13送出到储能控制保护装置15和同步相量采集单元16 ；
4)将RTDS实时数字仿真器9中的网侧接触器、直流侧接触器开关状态信号通过数字量输出板卡11送出到输出至储能控制保护装置15 ；
5)将储能控制保护装置15中的网侧接触器、直流侧接触器开关控制命令，触发脉冲等信号通过数字量输入板卡12送出到RTDS实时数字仿真器9 ；
6 )通过开关控制命令和触发脉冲信号，控制RTDS实时数字仿真器9中的双级式能量转换系统运行于整流或者逆变状态，对蓄电池模型进行充电、放电操作，对储能站控制保护装置的功能和动态性能进行闭环试验。上述步骤1)建立兆瓦级蓄电池模型、双级式能量转换系统实时仿真模型，兆瓦级蓄电池及双级式能量转换系统包含2个储能分系统1和2。每个储能分系统均有12个电池组3接入前级整流桥4，6个前级整流桥4汇入同一母线并作为后级整流桥5的输入，再由两组后级整流桥5并联构成1个储能分系统。2个储能分系统1和2交流侧并联后，统一经升压变压器6接入交流配电网7。上述RTDS实时数字仿真器9送出的是2个储能分系统1 和2的电流及电压信号，包括电池组3的电池支路电流和电池电压、前级整流桥4的直流母线电压、后级整流桥5的网侧交流电流和电压。
权利要求
1.一种对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统，其特征在于包括有建立仿真模型的实时仿真工作站(8)、对仿真模型进行实时计算的RTDS实时数字仿真器(9)、模拟量输出板卡(10)、数字量输出板卡(11)、数字量输入板卡(12)、功率放大器(13)、电池监测装置(14)、储能控制保护装置(15)、同步相量采集单元(16)，其中实时仿真工作站(8)与 RTDS实时数字仿真器(9 )连接，RTDS实时数字仿真器(9 )通过模拟量输出板卡(10 )将直流电流及电压、电池组电流和电池电压信号送出到储能控制保护装置(15)，RTDS实时数字仿真器(9)通过模拟量输出板卡(10)将各电池组电流和电压信号输出到电池监测装置(14)， RTDS实时数字仿真器(9 )通过模拟量输出板卡(10 )与功率放大器(13 )将交流电流及电压信号输出至同步相量采集单元(16)，RTDS实时数字仿真器(9)通过数字量输出板卡(11) 将网侧接触器、直流侧接触器开关状态输出至储能控制保护装置(15)，储能控制保护装置 (15)通过数字量输入板卡(12)将网侧接触器、直流侧接触器开关控制命令，触发脉冲信号返回至RTDS实时数字仿真器(9)。
2.根据权利要求1所述的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统，其特征在于上述实时仿真工作站(8)上建立兆瓦级蓄电池模型、双级式能量转换系统的实时仿真模型。
3.根据权利要求2所述的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统，其特征在于上述兆瓦级蓄电池及双级式能量转换系统包含2个储能分系统(1、2)，每个储能分系统均有12个电池组(3)接入前级整流桥(4)，6个前级整流桥(4)汇入同一母线并作为后级整流桥(5)的输入，再由两组后级整流桥(5)并联构成1个储能分系统，储能分系统(1、2) 交流侧并联后，统一经升压变压器(6 )接入交流配电网(7 )。
4.根据权利要求3所述的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统，其特征在于上述RTDS实时数字仿真器(9)送出的2个储能分系统(1、2)的电流及电压信号。
5.根据权利要求4所述的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统，其特征在于上述RTDS实时数字仿真器(9)送出的2个储能分系统(1、2)的电流及电压信号，包括电池组(3)的电池支路电流和电池电压、前级整流桥(4)的直流母线电压、后级整流桥(5) 的网侧交流电流和电压。
6.一种根据权利要求1所述的对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统的试验方法，其特征在于包括如下步骤1)在实时仿真工作站(8)上建立兆瓦级蓄电池模型、双级式能量转换系统实时仿真模型；2)将实时仿真工作站(8)与RTDS实时数字仿真器(9)联接；3)将RTDS实时数字仿真器(9 )中的相关电流及电压信号通过模拟量输出板卡(10 )和功率放大器(13)送出到储能控制保护装置(15)和同步相量采集单元(16)；4)将RTDS实时数字仿真器(9)中的网侧接触器、直流侧接触器开关状态信号通过数字量输出板卡(11)送出到输出至储能控制保护装置(15)；5)将储能控制保护装置(15)中的网侧接触器、直流侧接触器开关控制命令，触发脉冲等信号通过数字量输入板卡(12)送出到RTDS实时数字仿真器(9)；6)通过开关控制命令和触发脉冲信号，控制RTDS实时数字仿真器(9)中的双级式能量转换系统运行于整流或者逆变状态，对蓄电池模型进行充电、放电操作，对储能站控制保护装置的功能和动态性能进行闭环试验。
全文摘要
本发明是一种对兆瓦级储能站控制保护装置进行闭环试验的系统及方法。包括实时仿真工作站、RTDS实时数字仿真器、模拟量输出板卡、数字量输出板卡、数字量输入板卡、功率放大器、电池监测装置、储能控制保护装置、同步相量采集单元，实时仿真工作站与RTDS实时数字仿真器连接，RTDS实时数字仿真器将电流和电压信号送出到储能控制保护装置，并将各电池组电流和电压信号输出到电池监测装置，且将交流电流及电压信号输出至同步相量采集单元，并将网侧接触器、直流侧接触器开关状态输出至储能控制保护装置，储能控制保护装置将网侧接触器、直流侧接触器开关控制命令，触发脉冲信号返回至RTDS实时数字仿真器。本发明的系统及方法可进行储能站控制保护功能和动态性能等多种类型试验。
文档编号G01R31/00GK102419405SQ201110362850
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者张建设, 欧开健, 董征, 贾旭东, 郭琦, 陆志刚, 陈满, 韩伟强, 黄立滨 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司