[發明專利]直驅風機變流控制系統的實時仿真測試方法

在審

• 申請號: 201510975167.4
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN105549420A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 付磊;楊佳;韋芬卿;于躍海;施玉祥;俞波
• 申請（專利權）人: 南京南瑞集團公司;國網電力科學研究院
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 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

本發明涉及測試及計量技術領域，尤其涉及一種直驅風機變流控制系統的 實時仿真測試方法。

背景技術

風電場規模和風力發電機單機容量不斷提高，風電滲透功率隨之不斷提升。 自然風的隨機性和間歇性對電網安全可靠運行的影響日益顯現；同時，風電機 組并網運行改變了原有系統結構和潮流分布，對繼電保護等電力二次設備性能 提出了更高的要求。比如，風電機組短路特性與常規能源機組的差別較大，在 故障發生時，使得故障電流大小及流向發生改變。因此，如何真實再現風電機 組發電并網的動態特性，模擬低電壓穿越等特殊現象，檢驗并改善風電機組動 態特性以滿足系統安全可靠運行的需要，顯得尤為迫切、十分必要。

國內外針對風電機組并網發電的研究主要是基于動模和仿真軟件進行。 MATLAB/Simulink、PSCAD/EMTDC等仿真工具提供了豐富的模型庫，用戶可以方 便地進行模型搭建。然而，離線仿真軟件存在共有的缺陷：一是計算速度慢， 不能滿足實時計算的要求；二是不具備與實際裝置交互的能力，無法開展電力 自動化設備的閉環測試研究。目前國內風機變流器測試主要是通過動模實現， 存在的缺點主要有：1)國內用于風機測試的動模系統主要針對雙饋式風機進行 搭建，而一般雙饋式風機僅為1.5MW，故該系統無法滿足5MW級直驅風機變 流器的測試需要；2)動模系統一旦建立，很難根據實驗需要的變化進行調整， 無法適應模擬系統各種特殊工況的需要；3)動模系統建設和維護成本過高，導 致實驗成本高、實驗周期長。

實時數字仿真儀(RealTimeDigitalSimulator，RTDS)依托其強大的硬件和 軟件設計，克服了上述仿真測試手段的缺點，在繼電保護裝置閉環測試、控制 系統閉環測試、大規模交直流電力系統動態行為仿真和分析等領域廣泛應用。 RSCAD是電圖形用戶界面軟件包，目前利用RTDS/RSCAD進行風力發電的仿 真研究主要是針對風電機組變流器及控制系統進行建模，以及在部分運行工況 下搭建算例模型，尚未形成完備的風力發電系統的仿真測試研究平臺，因而無 法評估低電壓穿越等特殊工況對電網運行的影響，也不具備電力設備的閉環測 試研究的條件。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種驅風機變流控制系統的實時仿 真測試方法，通過接入待測試變流控制裝置，形成閉環測試條件，可以模擬低 電壓穿越、并網電能惡化等現象，進行實時仿真研究。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種直驅風機變流控制系統的實時仿 真測試方法，包括：

測試工作站建立永磁同步發電機及其變流器的仿真電路模型；

測試工作站將所述仿真電路模型發送至RTDS仿真系統，并進行并行仿真 計算；

RTDS仿真系統將仿真計算得到的各側電流電壓信息輸出到待測試變流控 制裝置；

RTDS仿真系統將測試所需的斷路器和/或接觸器的位置信息輸出到待測試 變流控制裝置；

待測試變流控制裝置根據所述各側電流電壓信息、以及所述斷路器和/或接 觸器的位置信息進行測試，并返回變流器控制脈沖信號至所述RTDS仿真系統；

所述RTDS仿真系統根據返回的變流器控制脈沖信號實時改變仿真電路模 型的拓撲結構并進行新網絡的仿真計算。

進一步的，所述測試工作站建立永磁同步發電機及其變流器的仿真電路模 型，具體包括：

測試工作站采用仿真軟件RSCAD建立永磁同步發電機及其變流器的仿真 電路模型，其中，仿真步長為2.5us，仿真電路模型通過接口變壓器與電網系統 的常規步長模型進行連接，實現信息交互。

進一步的，所述RTDS仿真系統將仿真計算得到的各側電流電壓信息輸出 到待測試變流控制裝置，具體包括：

RTDS仿真系統將仿真計算得到的各側電流電壓信息通過模擬量/數字量輸 出板卡輸出到待測試變流控制裝置，其中，所述各側電流電壓信息包括機側模 塊電流、機側模塊電壓、網側電壓、直流電壓、網側模塊電壓、轉子角度、有 功給定和無功給定。

進一步的，所述網側電壓和網側模塊電流是通過功率放大器放大后的電壓 和電流。

進一步的，所述RTDS仿真系統將測試所需的斷路器和/或接觸器的位置信 息輸出到待測試變流控制裝置，具體包括：