[發明專利]風電場仿真機與RTDS仿真器的自定義接口

有效

• 申請號: 201410067060.5
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103777525A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 張海波;王莉莉;王勝堯;劉吉臻
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京麟保德和知識產權代理事務所(普通合伙) 11428
• 代理人: 周愷豐

技術領域

本發明屬于電力系統源網聯合仿真建模與運行控制技術領域，尤其涉及一種風電場仿真機與RTDS仿真器的自定義接口。

背景技術

風力發電在技術上日趨成熟，而風力發電成本不斷降低，在各種可再生能源利用中，風能具有很強的競爭力，成為電力系統增長速度最快的新能源。

風電場并網運行是實現風能大規模利用的有效方式，然而風力的隨機性和間歇性以及機組運行時對無功的需求都會對電力系統穩定運行產生危害。風電場對電壓的影響主要包括電壓波動，閃變以及波形畸變、電壓不平衡等。正常運行中，風電場無功補償不足時，有功和無功潮流都有發生反向的可能性，逆潮流可能會引起繼電保護裝置的誤操作。這將會增加電網調壓、運行調度等輔助服務負擔，造成電網運行成本的增加。在系統頻率方面，風電場的影響取決于風電場容量占系統總容量的比例。當風電場容量在系統中所占的比例較大時，其輸出功率的隨機波動性對電網頻率的影響會比較顯著，增加電網調頻負擔，影響了電網的電能質量和一些頻率敏感負荷的正常工作。此外，風電機組容易受電網擾動而退出運行，當電網發生短路故障時，還將由于風電場退出運行而增加電網有功缺額，進而惡化電網的穩定性。

從電網運行的現實及大規模開發風電的長遠利益角度來講，提高風電場輸出功率的可控性是目前風力發電技術的重要發展方向。但風電功率平抑控制是一個涉及各種電源與電網相互作用的動力系統問題，同時，風電功率平抑需要一個過程，在這個過程中，風電功率不斷變化的同時（包括穩態、低電壓穿越、脫網等），電網的控制中心也在不斷進行著中各種控制。目前，尚沒有一個合適的仿真工具能夠進行這樣的過程性的動力系統仿真。

風電廠仿真系統是面向連續工業過程仿真的集模塊設計、開發、組態、調試、實時運行、維護、修改、擴充、數據庫（模塊）管理、網絡通訊以及整個系統運行和管理于一體的大型專業集群化的支撐系統軟件，可對風力發電中的風模塊、風力機模塊、傳動鏈模塊、發電機模塊、變流器模塊等主要模塊以及各種輔助模塊進行仿真。

RTDS（Real?Time?Digital?Simulator，實時數字仿真器）是一種實時全數字電磁暫態電力系統模擬裝置，其提供了幾乎所有的傳統電力系統元件模型、控制器模型、傳輸線模型、FACTS和HVDC裝置模型,每片DSP均配有開關量和模擬量輸入輸出通道，這些通道可供RTDS和外部物理設備連接，實現物理和數字混合仿真，對控制設備和保護裝置進行測試。

為此，可以考慮在風電廠仿真系統中構建大規模風電場詳細仿真模型，用于仿真風電場工作情況，在實時數字仿真器RTDS上搭建等值后包含風電場的交直流系統的電網仿真模型，用于仿真包含風電場交直流系統的電網的工作情況，從而實現風電功率平抑的過程仿真。而這時，為了實現大規模風電場詳細仿真模型的數據與包含風電場的交直流系統的電網仿真模型的數據之間的交互，需要設計一種自定義接口。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種風電場仿真機與RTDS仿真器的自定義接口，將風電場詳細電源仿真與用RTDS進行電磁暫態仿真的電網相結合，形成風電場與RTDS電網聯合仿真系統，為大規模風電并網過程的研究提供實時仿真工具。

為了實現上述目的，本發明提出的技術方案是，一種風電場仿真機與RTDS仿真器的自定義接口，用于實時數字仿真器RTDS與風電廠仿真系統之間的數據通信，其特征在于，所述自定義接口分別與實時數字仿真器RTDS中的等值后交直流系統電網仿真模塊和光纖通訊接口卡相連，所述光纖通訊接口卡與風電廠仿真系統中的風電場詳細仿真模塊相連；

所述等值后交直流系統電網仿真模塊用于將下行數據通過光纖通訊接口卡發送至風電場詳細仿真模塊；所述下行數據包括風場接入點開關狀態、風場接入點線電壓、風電場實際出力、AGC指令和同步信號；

所述風電場詳細仿真模塊用于接收下行數據，并根據下行數據仿真風電場的工作狀態，從而生成上行數據，再將上行數據通過光纖通訊接口卡發送至自定義接口；所述上行數據包括風電場實時有功功率、風電場實時無功功率和同步信號；

所述自定義接口用于接收上行數據，并在接收到上行數據后，從等值后交直流系統電網仿真模塊采集風場接入點的瞬時電壓和風場接入點的瞬時相角，再根據風場接入點的瞬時電壓、風場接入點的瞬時相角、風電場實時有功功率和風電場實時無功功率，計算得到瞬時電流并將所述瞬時電流發送至等值后交直流系統電網仿真模塊。