基于rtds的微网系统稳定性仿真测试平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统分布式发电微网系统的技术领域，涉及一种基于RTDS (RealTime Digital Simulator)的微网系统稳定性仿真测试平台。
【背景技术】
[0002]微网系统是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。微网系统是分布式发电的重要形式之一，微网系统既可以通过配电网与大型电力网并联运行，形成一个大型电网与小型电网的联合运行系统，也可以独立地为当地负荷提供电力需求。
[0003]随着智能电网的大力推广，微网系统为我国解决边远山区、边疆海防哨所、海上钻井平台、远离大陆的岛屿等传统电网无法覆盖地区的缺电问题提供了最佳的解决方案，优化了新能源并网解决方案，是能源互联网的重要组成部分，有着非常好的市场前景和经济效益。
[0004]为了发挥微网系统的优势，使微网系统能够安全、稳定、高效运行，根据微网系统结构，在RTDS实时仿真平台上，根据微网系统结构，搭建风电、光伏、储能、配电网、负荷等仿真模型，形成微网系统RTDS仿真平台，结合微网实际控制器，形成微网系统-RTDS硬件在环测试平台，验证微网系统稳定性。由于微网系统运行的复杂性，国内外对微网系统稳定性进行了多年的研究，其目标为:测试微网系统在稳态、暂态运行工况下的系统参数，包括频率、电压、电能质量等，是否在国家标准DLT1040— 2007《电网运行准则》的规定的范围内。
[0005]例如中国专利文献公开号为CN104199315A，公开日为2014年12月10日，发明名称为基于RTDS的微电网储能系统试验平台，为了解决现有微电网储能系统的模型实验只能对储能系统进行计算分析，而不能对真实的控制装置进行测试试验的问题，提供了一种基于RTDS的微电网储能系统试验平台，测试微网系统常规工况，以及比较严重性试验项目，如短路、振荡等，但是这个试验平台不能验证微电网系统稳定运行的边界条件。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是结合我国分布式发电微网系统的现状，提出一种基于RTDS (RealTime Digital Simulator)的微网系统稳定性仿真测试平台，基于RTDS实时仿真平台，利用RSCAD仿真软件，根据微网系统结构，搭建风电、光伏等分布式电源，以及储能、配电网、负荷等仿真模型，形成微网系统RTDS仿真平台，结合微网实际控制器，形成微网系统-RTDS硬件在环测试平台，测试微网系统在稳态、暂态运行工况下的系统参数，包括频率、电压、电能质量等，是否在国家标准DLT1040— 2007《电网运行准则》的规定的范围内，就可得到微网系统稳定运行的边界范围。
[0007]为此，本发明采取如下技术方案:
基于RTDS的微网系统稳定性仿真测试平台，微网系统的各子系统至少包括风电机组、光伏机组、储能装置、水轮机组、柴油机或者燃气机组、配电网、负荷等，其特性在于: 首先，在RTDS实时仿真平台，利用RSCAD仿真软件，根据微网系统的各子系统的结构，搭建相应的仿真模型，形成具有工程精度的微网系统的RTDS仿真平台；
进一步，结合设备实际控制器以及微网实际控制器，利用RTDS实时仿真平台的1接口，形成微网系统-RTDS硬件在环测试平台；
然后，基于微网系统-RTDS硬件在环测试平台，结合微网控制器，根据微网系统的各运行工况，检测微网系统处于稳态或暂态时的相应系统参数是否在国家标准的规定的范围内，即得到该微网系统稳定运行的边界范围。
[0008]形成微网系统RTDS仿真平台时，通过将微网系统的每个子系统的仿真模型均与对应的实际特性曲线进行校核，形成具有工程精度的微网系统RTDS仿真平台。
[0009]所述仿真模型至少包括:风电机组RTDS仿真模型、光伏机组RTDS仿真模型、储能装置RTDS仿真模型、柴油/水轮发电机组RTDS仿真模型、电网RTDS仿真模型、负荷RTDS仿真模型；具体形成过程如下:
根据微网系统中风电机组的拓扑结构，利用RSCAD仿真软件，搭建形成风电机组RTDS仿真模型，形成的风电机组RTDS仿真模型至少包括风速、风力机、发电机、风电变流系统、变压器、控制器的模型，按照风电机组国家标准进行测试，结合风电机组实际产品特性曲线，形成具有工程精度的风电机组RTDS仿真模型；
根据微网系统中光伏机组的拓扑结构，利用RSCAD仿真软件，搭建形成光伏机组RTDS仿真模型，形成的光伏机组RTDS仿真模型至少包括:光伏阵列、直流线路、光伏变流器、控制器的模型，按照光伏机组国家标准进行测试，结合光伏机组实际产品特性曲线，形成具有工程精度的光伏机组RTDS仿真模型；
根据微网系统中储能装置的拓扑结构，利用RSCAD仿真软件，搭建形成储能装置RTDS仿真模型，形成的储能装置RTDS仿真模型至少包括:电池单元、直流线路、储能变流器、控制器的模型，按照储能装置国家标准进行测试，结合储能装置实际产品特性曲线，形成具有工程精度的储能装置RTDS仿真模型；
根据微网系统中柴油/水轮发电机组的机组参数，利用RSCAD仿真软件，搭建形成柴油/水轮发电机组RTDS仿真模型，所述机组参数至少包括电压、频率、相位、功率，结合柴油/水轮发电机组的实际产品特性曲线，形成具有工程精度的传统发电机组RTDS仿真模型；
根据微网系统中的电网参数，利用RSCAD仿真软件，搭建形成电网RTDS仿真模型，所述电网参数至少包括电压、频率、相位、模拟故障器，所述电网RTDS仿真模型适用于模拟电网正常工况或者模拟电网故障工况；
根据微网系统中的负荷参数，利用RSCAD仿真软件，搭建形成负荷RTDS仿真模型，所述负荷参数至少包括电压、电流、有功、无功、功率因数，与实际的负荷特性曲线对比，形成具有工程精度的负荷RTDS仿真模型；
根据得到的各个具有工程精度的仿真模型，结合微网能量管理策略，形成具有工程精度的微网系统RTDS仿真模型。所述微网能量管理策略用于确保微网系统能够安全、稳定运行:当微网系统并网运行时，微网能量管理策略用于最优化利用微网系统的各电源；当微网孤岛运行时，微网能量管理策略使微网系统在各种工况下稳定运行，满足负荷需求。
[0010]形成微网系统-RTDS硬件在环测试平台时，所述设备实际控制器至少包括风电机组、光伏机组、储能装置的设备实际控制器。
[0011]所述RTDS实时仿真平台有丰富的1接口，包括大量的高速数字量和模拟量的输入/输出接口(GTAO、GTAI, GTDO, GTDI)，通过1接口，与微网系统各单元的实际产品控制器连接起来，形成微网系统-RTDS硬件在环测试平台，可与模拟的电力系统进行相互作用。
[0012]所述微网系统处于稳态或暂态时的相应系统参数至少包括频率、电压、电能质量；所述暂态工况至少包括风电机组的间歇式波动、光伏机组的间歇式波动、负荷波动、电网故障。
[0013]所述国家标准为DLT1040— 2007《电网运行准则》。
[0014]根据储能装置RTDS仿真模型，对储能装置的充放电电流、端电压、电池的剩余电量SOC以及储能装置的充放电斜率进行检测，并设定上限值，SOC最佳维持在30%~70%设定范围内。
[0015]本发明的有益效果如下:
本发明基于RTDS实时仿真平台，利用RSCAD仿真软件，根据微网系统结构，搭建风电、光伏等分布式电源，以及储能、配电网、负荷等仿真模型，形成微网系统RTDS仿真平台，结合微网实际控制器，形成微网系统-RTDS硬件在环测试平台，可以有效地测试微网系统在稳态、暂态运行工况下的系统参数，是否在国家标准DLT1040— 2007《电网运行准则》的规定的范围内，就可得到微网系统稳定运行的边界范围。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的微网系统RTDS仿真平台的架构示意图；
图2本发明的微网系统-RTDS硬件在环仿真测试平台图。
【具体实施方式】
[0017]参见图1所示，本发明提出的基于RTDS微网系统稳定性仿真测试平台，所述微网系统是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，微网系统的各子系统至少包括风电机组、光伏机组、储能装置、水轮机组、柴油机或者燃气机组等。本发明是基于RTDS实时仿真平台，利用RSCAD仿真软件，根据微网系统结构，搭建微网系统RTDS仿真平台，包括:风电、光伏等分布式电源，以及储能、柴油/水轮发电机、配电网、负荷等仿真模型，搭建相应的仿真模型，每个子系统仿真模型均与实际特性曲线进行校核，形成具有工程精度的微网系统RTDS仿真平台。
[0018]参见图2所示，本发明结合风电、光伏、储能等装置实际控制器以及微网实际控制器，利用RTDS实时仿真平台丰富的1接口，形成微网系统-RTDS硬件在环测试平台，根据微网系统稳态、暂态的运行工况，测试系统参数，包括频率、电压、电能质量等，检测系统参数是否在国家标准DLT1040— 2007《电网运行准则》的规定的范围内，就可得到微网系统稳定运行的边界范围。
[0019]基于RTDS微网系统稳定性仿真测试平台，可快速得到微网系统在各工况下是否稳定运行，就可得到微网系统稳定运行的边界范围。其方法主