專利名稱：一種用于電網(wǎng)安穩(wěn)控制測試研發(fā)的實時仿真試驗平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用于電網(wǎng)安穩(wěn)控制測試研發(fā)的實時仿真試驗平臺，屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制、實時數(shù)字仿真和試驗研發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代大型電網(wǎng)動態(tài)特性復(fù)雜、投入運行的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)種類繁多、規(guī)模龐大，安穩(wěn)技術(shù)的研究與設(shè)計、安穩(wěn)系統(tǒng)試驗及控制策略驗證的工作量、工作難度都很大。但是，現(xiàn)有安穩(wěn)系統(tǒng)的研發(fā)、試驗手段具有很大局限性?，F(xiàn)有電網(wǎng)安穩(wěn)控制技術(shù)的試驗研究手段大致有電力系統(tǒng)離線數(shù)字仿真、繼電保護測試儀、動模試驗和錄波回放測試儀等。電力系統(tǒng)離線數(shù)字仿真可以較為準(zhǔn)確地仿真電力系統(tǒng)各種暫態(tài)行為；可以進行大型電網(wǎng)的仿真分析；應(yīng)用廣泛，是當(dāng)前電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的主要手段；建模容易，易于維 護；價格便宜，使用方便。但是其主要缺點是只能進行離線仿真，無法進行實時的仿真；元件控制器模型受到限制，無法自定義建模，仿真精度不夠；只能對預(yù)想的控制邏輯進行軟件實現(xiàn)，從而進行開環(huán)的測試，而無法進行閉環(huán)的測試；不能直接與安穩(wěn)系統(tǒng)的硬件裝置進行連接。因此，電力系統(tǒng)離線數(shù)字仿真軟件比較適合安穩(wěn)技術(shù)的原理性研究。繼電保護測試儀成本較低、規(guī)模較小、使用方便、精度較高等諸多優(yōu)點，常被用作單裝置的測試，例如單臺裝置的精度校驗、裝置本體的邏輯功能校驗，也常被用作穩(wěn)控系統(tǒng)的出廠驗收使用與現(xiàn)場調(diào)試試驗。動模試驗可以較真實的反映被研究系統(tǒng)的全動態(tài)過程，克服了繼電保護測試儀的孤立無法協(xié)調(diào)的缺點，現(xiàn)象直觀明了，物理意義明確。但由于它仿真的規(guī)模受實驗室設(shè)備和場地限制，設(shè)備昂貴，占地面積大，無法模擬大型電力系統(tǒng)，運行方式調(diào)整不方便，試驗效率較低，試驗成本較大，一般僅用于穩(wěn)控新產(chǎn)品開發(fā)時驗證故障判據(jù)的試驗或部分出廠驗收試驗。錄波回放測試儀所用數(shù)據(jù)一般為BPA、PSASP等機電暫態(tài)仿真軟件，雖然與當(dāng)前國內(nèi)大多數(shù)安穩(wěn)系統(tǒng)策略制定時采用的仿真軟件一致，但是試驗平臺必然受到原機電暫態(tài)仿真軟件模型和參數(shù)的限制、對直流系統(tǒng)的控制與保護、電力電子設(shè)備控制與保護的仿真有很大局限性。因而，一般只適合對裝置的軟硬件可靠性和策略匹配程序的正確性進行驗證，無法起到全面測試的效果。未來電網(wǎng)將大量應(yīng)用輕型直流SVC-HVDC、大量電力電子技術(shù)和裝置，對電磁和機電暫態(tài)實時仿真提出了更高的要求。在這樣的背景下，本實用新型著眼于建立安穩(wěn)系統(tǒng)研發(fā)和試驗的實時仿真平臺，可以對安穩(wěn)系統(tǒng)研究、設(shè)計、試驗和運行全生命周期進行技術(shù)支撐。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于為電網(wǎng)運行控制人員提供一種基于實時仿真系統(tǒng)的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的研究、開發(fā)和試驗平臺?？梢栽谠撈脚_上對大規(guī)模交直流混聯(lián)電網(wǎng)進行實時數(shù)字仿真，進行預(yù)想事故模擬、實現(xiàn)安穩(wěn)技術(shù)原理研究、安穩(wěn)系統(tǒng)方案設(shè)計、安穩(wěn)裝置全面測試、控制策略綜合驗證和電網(wǎng)動態(tài)特性分析的完美結(jié)合。該實用新型使電力系統(tǒng)實時仿真器的運行環(huán)境能更直觀更緊密地反映電力系統(tǒng)的實際變化過程。本實用新型的技術(shù)方案是一個用于電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的實時仿真試驗平臺，包括安穩(wěn)裝置、實時仿真器、接口板卡，安穩(wěn)裝置通過接口板卡與實時仿真器連接，高壓直流控制保護系統(tǒng)通過接口板卡與實時仿真器連接，安穩(wěn)裝置與高壓直流控制保護系統(tǒng)連接。所述實時仿真試驗平臺還包括網(wǎng)絡(luò)交換機、第一人機交互裝置及維護裝置；所述第一人機交互裝置及維護裝置通過網(wǎng)絡(luò)交換機與安穩(wěn)裝置連接。所述實時仿真試驗平臺還包括第二人機交互裝置，第二人機交互裝置通過網(wǎng)絡(luò)交換機與實時仿真器連接。所述接口板卡由GTA0/GTAI模擬輸出輸入板卡和GTD0/GTDI數(shù)字輸出輸入板卡組成。所述實時仿真試驗平臺還包括主時鐘，所述主時鐘與網(wǎng)絡(luò)交換機連接。本實用新型為一個電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)的實時仿真試驗研究平臺。它需要搭建用于某個電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)試驗研究的實時仿真模型。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖；包括安穩(wěn)裝置I、接口板卡2、實時仿真器3、高壓直流控制和保護系統(tǒng)4，其中安穩(wěn)裝置I通過接口板卡2與實時仿真器3，高壓直流控制和保護系統(tǒng)4通過接口板卡2與實時仿真器3 ;安穩(wěn)裝置I與高壓直流控制和保護系統(tǒng)4連接。該平臺的第一人機交互裝置6及維護裝置7分別通過網(wǎng)絡(luò)交換機5與安穩(wěn)裝置I連接；第二人機交互裝置8通過網(wǎng)絡(luò)交換機5與實時仿真器3連接；主時鐘9與網(wǎng)絡(luò)交換機5連接。其中接口板卡2由GTA0/GTAI模擬輸出輸入板卡21和GTD0/GTDI數(shù)字輸出輸入板卡22組成。本實用新型所述實時仿真試驗平臺能夠?qū)崿F(xiàn)多時間尺度多區(qū)域穩(wěn)定控制綜合協(xié)調(diào)技術(shù)。這一平臺可進行多時間尺度多區(qū)域安穩(wěn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，將微秒級的HVDC控制保護、FACTS控制；毫秒級的直流頻率限制控制FLC ;百毫秒級的基于事件檢測快速暫態(tài)控制如切機切負荷控制；秒級至分鐘級的連續(xù)控制如基于廣域信息的多直流協(xié)調(diào)控制和廣域功率振蕩源定位和解列等，在本實用新型上集成、研究和測試，提高多種時間尺度穩(wěn)定控制策略的協(xié)調(diào)性。本實用新型可以構(gòu)建廣域安穩(wěn)系統(tǒng)實時仿真場景，包括模擬基于三相瞬變的電力系統(tǒng)物理量、模擬控制系統(tǒng)通信延時、模擬廣域多區(qū)域連鎖故障和模擬多種模式強迫擾動振蕩等。
權(quán)利要求1.一個用于電網(wǎng)安穩(wěn)控制測試研發(fā)的實時仿真試驗平臺，其特征在于包括安穩(wěn)裝置(I)、接口板卡(2)、實時仿真器(3)、高壓直流控制和保護系統(tǒng)(4)，所述安穩(wěn)裝置(I)通過接口板卡(2)與實時仿真器(3)，高壓直流控制和保護系統(tǒng)(4)通過接口板卡(2)與實時仿真器(3 );安穩(wěn)裝置(I)與高壓直流控制和保護系統(tǒng)(4 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于電網(wǎng)安穩(wěn)控制測試研發(fā)的實時仿真試驗平臺，其特征在于所述實時仿真試驗平臺還包括網(wǎng)絡(luò)交換機(5)、第一人機交互裝置(6)及維護裝置(7);所述第一人機交互裝置(6 )及維護裝置(7 )通過網(wǎng)絡(luò)交換機(5 )與安穩(wěn)裝置(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于電網(wǎng)安穩(wěn)控制測試研發(fā)的實時仿真試驗平臺，其特征在于所述實時仿真試驗平臺還包括第二人機交互裝置(8)，第二人機交互裝置(8)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(5)與實時仿真器(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于電網(wǎng)安穩(wěn)控制測試研發(fā)的實時仿真試驗平臺，其特征在于所述接口板卡(2)由GTAO/GTAI模擬輸出輸入板卡(21)和GTDO/GTDI數(shù)字輸出輸入板卡(22)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于電網(wǎng)安穩(wěn)控制測試研發(fā)的實時仿真試驗平臺，其特征在于所述實時仿真試驗平臺還包括主時鐘(9)，所述主時鐘(9)與網(wǎng)絡(luò)交換機(5)連接。
專利摘要本實用新型是一種用于電網(wǎng)安穩(wěn)控制測試研發(fā)的實時仿真試驗平臺，由安穩(wěn)裝置通過接口板卡與實時仿真器連接構(gòu)成。本實用新型可以在實時仿真系統(tǒng)上對大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)進行故障仿真、利用大電網(wǎng)實時仿真模型和參數(shù)的建立技術(shù)、多時間尺度多區(qū)域穩(wěn)定控制技術(shù)綜合協(xié)調(diào)技術(shù)和廣域安穩(wěn)系統(tǒng)實時仿真場景構(gòu)建技術(shù)等，為大型電網(wǎng)安穩(wěn)控制技術(shù)的研發(fā)和試驗提供重要的支撐平臺、實現(xiàn)安穩(wěn)技術(shù)原理研究、安穩(wěn)系統(tǒng)方案設(shè)計、安穩(wěn)裝置全面測試、控制策略綜合驗證和電網(wǎng)動態(tài)特性分析的完美結(jié)合。
文檔編號G05B17/02GK202522866SQ201220105908
公開日2012年11月7日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者吳小辰, 張勇, 徐光虎, 曾勇剛, 李偉, 李建設(shè), 趙晉泉, 郭琦, 韓偉強, 黃河 申請人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 河海大學(xué)