[實用新型]一種電力系統無功補償控制算法實現與驗證的平臺

有效

• 申請號: 201320136220.8
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN203117778U
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 周前;張星;汪新星;汪成根;趙靜波;王峰;王祥旭
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司電力科學研究院;中國電力科學研究院;上海遠寬能源科技有限公司;江蘇省電力公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本實用新型涉及一種電力系統無功補償控制算法實現與驗證的平臺，屬電力系統控制與仿真技術領域。?

背景技術

無功功率補償器是現代電力系統中的一個重要的設備，主要有基于晶閘管的靜止無功補償器(SVC)，以及基于IGBT全控器件的靜止同步補償器(STATCOM)兩類。無功補償器對于穩定電力系統的電壓，保持電壓水平在允許的范圍內，提高電能質量，減少輸電線的傳輸損耗等方面都有重要的意義。

目前在無功補償領域各種新型控制規律取得了不少理論研究的成果，同時新的控制方案里無功補償裝置往往還承擔增加系統阻尼的額外的控制任務，但為了將這些理論研究的成果投入到實際的運行中時，僅僅通過純數值仿真來驗證這些控制方案不夠有說服力，往往希望能在實際的硬件裝置上實現這些控制算法。

傳統一般都是通過制作基于DSP芯片的PCB控制板來實現這些算法。這種方法的主要缺點是自制硬件周期長，板卡穩定性、可靠性較差。另外，DSP由于計算能力的限制，一般都不能直接支持在數值仿真階段用來實現控制算法的高級語言，如Simulink或者LabVIEW，?這樣就需要重新花費時間和精力來編寫DSP程序，不僅耗時耗力，還容易出錯。自制PCB控制板的另一個缺點是，當控制器IO類型或數量需求有變化時，往往也需要重新設計和制作板子。

另外，由于實際的電力系統為了安全和穩定的考慮，往往都不允許接入設備進行試驗。因此傳統一般都是通過動模試驗的方法來驗證無功補償控制器，?即通過微縮的小功率物理原型來驗證控制器。但這樣的方法主要的局限在改變系統的參數和拓撲非常不方便，小功率物理原型系統的規模一般也比較小，同時做各種短路故障試驗也比較危險。

發明內容

針對現有技術的不足，本實用新型的目的在于，提供一種電力系統無功補償控制算法實現與驗證的平臺，該平臺選用具有多核CPU和FPGA的工業控制器作為控制算法的實現平臺，選用基于計算機服務器群的電力系統實時仿真器，同時控制器和實時仿真器都配有相應的IO板卡，通過真實的物理信號構成閉環。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種電力系統無功補償控制算法實現與驗證的平臺，其特征在于：包括工業控制器、控制器上位機、電力系統實時仿真器和仿真器工作站，所述的工業控制器與所述的控制器上位機通過以太網相連接，所述的電力系統實時仿真器與所述的仿真器工作站通過網絡相連接。

前述的一種電力系統無功補償控制算法實現與驗證的平臺，其特征在于：所述的工業控制器包括多核CPU以及帶有FPGA芯片的底板，所述的多核CPU與所述的FPGA底板通過高速總線互聯。

前述的一種電力系統無功補償控制算法實現與驗證的平臺，其特征在于：所述的FPGA底板上設有IO板卡插槽，所述的FPGA底板與IO板卡互聯。

前述的一種電力系統無功補償控制算法實現與驗證的平臺，其特征在于：所述的電力系統實時仿真器由多個計算機服務器組成，其中一個服務器與IO板卡通過總線互聯，所述的服務器之間通過網絡連接。

前述的一種電力系統無功補償控制算法實現與驗證的平臺，其特征在于：所述的工業控制器與所述的電力系統實時仿真器通過IO板卡交換信息，構成一個閉環系統。

本實用新型的有益效果是：

1.多核CPU具有比DSP強大許多的計算能力，使得其可以通過軟件直接運行用Simulink和LabVIEW這樣的高級語言編寫的控制算法；同時多核CPU上運行有實時操作系統，支持多線程多任務操作，使其在運行高優先級的控制算法時，還可以有一個低優先的通信線程和上位機通過以太網進行通信，這樣可以非常便于算法的實時調參，系統的狀態監測，對提高系統的調試效率非常有幫助；

2.配有帶FPGA的底板，FPGA底板與多核CPU通過總線連接，底板上帶有IO插槽，這樣一種底板加插卡的IO架構的優勢是可以根據需要靈活配置IO板卡，無論是SVC控制器還是STATCOM控制器，都需要控制器高速準確的控制這些電力開關（晶閘管，IGBT）?的開通和關斷；FPGA的高速處理能力與高可靠性，使其非常適合于用來產生電力電子器件的控制脈沖，以及實現一些保護和互鎖的功能；

3.電力系統實時仿真器由多個高性能的服務器構成，具有強大的并行運算能力，能夠靈活的進行各種規模的系統仿真，同微縮的物理原型系統相比，能夠給控制器一個更接近實際電網的測試環境，同時數值仿真也便于測試包括故障在內的各種工況。??

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為具體實施例的無功補償系統拓撲圖；