[發明專利]一種含風光儲柴的孤立微電網數字物理仿真平臺及仿真方法

在審

• 申請號: 201710631258.5
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107463741A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 胡瑛俊;姚力;韓霄漢;沈曙明;章江銘
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魯力

技術領域

本發明涉及一種含風光儲柴的孤立微電網數字物理仿真平臺及仿真方法，屬于微電網仿真實驗技術領域。

背景技術

在傳統模式的電網中，由于地理、環境、發展規劃等各方面因素的限制，我們采用的是集中發電和遠距離輸電的電網建設模式。然而，一方面，隨著用戶用電需求的迅速增加，遠距離輸電的負荷越來越大，負擔越來越重，對電網的穩定性和安全性造成了一定的影響；另一方面，常規化石能源正不斷枯竭，在全球能源危機日漸嚴峻的形勢下，開發使用新型可再生清潔能源發電技術迫在眉睫。

美國是最早提出微電網概念的國家，隨后歐洲各國的也開始投入到微電網的研究中，并展開許多合作。日本疆域較小，資源匱乏，在微電網試驗工程研究建設方面取得了很大的成果。我國微電網研究起步較晚，但由于國家對于“環境友好型”、“資源節約型”社會的大力建設，含有基于新能源的分布式發電的微電網也得到了極大的重視。

在孤島、邊防等特殊場合，供電環境沒有提供大電網的能力，此時只能依靠孤立微網來給重要負荷進行供電，而分布式發電技術也就展現出了它自身所具有的莫大的優勢：在自然條件允許的情況下，發電可以不受地理因素的限制，即取即用，大大滿足了偏遠孤僻地區對于電力的需求。同時，這也對孤立微網的穩定運行提出了比較高的要求，體現了孤立微網穩定運行的重要性。但是目前并沒有基于LabVIEW應用程序軟件和PXI硬件設備混合的數字物理仿真平臺，因此本發明建立孤立微電網數字物理仿真平臺提高仿真速度，優化仿真效果，以研究使孤立微電網系統能夠穩定運行的仿真平臺。

發明內容

本發明采用如下技術方案：

一種含風光儲柴的孤立微電網數字物理仿真平臺，其特征在于，包括：包括

LabVIEW和StarSim仿真開發平臺:用于搭建孤立微電網仿真模型，并在StarSim中搭建模型的主電路，將生成的StarSim文件載入LabVIEW中，通過StarSim Express vi將StarSim數據輸入輸出接口和LabVIEW程序進行傳輸；在LabVIEW中編寫控制、計算程序，并設計用戶顯示界面；

NI PXI測量與控制平臺：用于數據采集，和上位機連接的實現遠程控制和數據傳輸；包括具有定時和同步功能的機箱、系統控制器模塊、外圍模塊。

在上述的一種含風光儲柴的孤立微電網數字物理仿真平臺，孤立微電網數字物理仿真平臺中，

所述LabVIEW和StarSim仿真開發平臺用于開發孤立微電網的軟件仿真模型，包括控制模塊和顯示模塊，用戶通過控制模塊發出對模型的控制指令，顯示模塊將對模型進行潮流計算的結果波形顯示；孤立微電網仿真模型包括永磁式風力發電系統、太陽能光伏發電系統、柴油機發電系統和蓄電池儲能系統，各分布式電源之間為主從控制，以柴油發電系統為主控電源，其他為從控電源，可以實現從控電源的即插即用。

在上述的一種含風光儲柴的孤立微電網數字物理仿真平臺，孤立微電網數字物理仿真平臺中，

所述外圍模塊包括配有Virtex-5 LX110 FPGA的R系列多功能RIO模塊、針對于DSP的Xilinx Kintex-7 FPGA模塊、高壓模擬輸入模塊、10V輸入的前置式接線盒和高速模擬輸出模塊。可通過LabVIEW軟件對這兩個FPGA模塊進行編程；對FPGA模塊編程進行計算，計算結果通過模擬輸出模塊輸出模擬波形。

所述具有定時和同步功能的機箱背板提供有PCI和PCI Express通信總線；所述系統控制器模塊采用具備微軟Windows操作系統或實時操作系統(NI LabVIEW實時)的高性能嵌入式控制器或臺式機、或工作站、或服務器或筆記本電腦控制的遠程控制器。

所述系統控制器模塊和外圍模塊插入PXI機箱插槽中，外部PC設備通過系統控制器模塊的外設接口和PXI系統連接，并通過機箱背板的通信總線進行數據傳輸和遠程控制；所述孤立微電網的仿真模型在外部PC設備上的LabVIEW和StarSim仿真平臺進行開發。

一種含孤立微電網的數字物理仿真方法，其特征在于：包括：

步驟1，在LabVIEW中分別編寫上位機Host程序、下位機RT程序，選用LabVIEW自帶的功率計算元件進行計算；

步驟2，運行RT程序，數字仿真模型與外部物理接口在PXI上進行部署；

步驟3，用戶通過Host界面運行模型程序并對模型發出控制指令運行；LabVIEW模型程序在所述PXI系統控制器上運行，程序代碼被編譯并轉化為機器級代碼；