[發明專利]一種適用于儲能協調控制器動模試驗的層級化建模方法

在審

• 申請號: 202210708956.1
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN114970203A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 李志勇;周鵬鵬;陳朋;李蕾;王偉;張彥兵;傅潤煒;賈德峰;李丹陽;張冉;王崢夏
• 申請（專利權）人: 許昌開普檢測研究院股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/04;G06F119/02
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 趙蕊紅

一種適用于儲能協調控制器動模試驗的層級化建模方法,建立基礎元件庫和S?Function庫，通過基礎元件庫和S?Function庫共同構成中間元件庫，由中間元件庫構成動模測試模型，在動模試驗模型編譯生成代碼文件，下裝至計算單元進行實時計算，模擬多種運行工況及故障，對協調控制器進行測試。本發明能夠通過基礎元件庫中的基礎元件進行組合進行仿真多個BMS、PCS，滿足協調控制器現場真實的接入能力，從而提升了模型規模和優化了建模效率，而且本發明的建模過程依據元件的復雜程度及被調用的頻次由簡單到復雜形成多層的庫文件，層層調用，降低了建模的工作量，提升了模型的可讀性。

技術領域

本發明涉智能變電站自動測試領域，特別涉及一種適用于儲能協調控制器動模試驗的層級化建模方法。

背景技術

隨著新能源的不斷建設，風電、光伏等新能源裝機容量日益增加。由于風能和光伏能源隨機性及間歇性的特點，新能源發電具有一定不可控性，給電力系統的穩定運行帶來新的挑戰。

儲能系統是解決新能源上述問題的有效途徑，其中電化學儲能由于其技術成熟、不受地域條件限制、調頻調壓響應快速等特點，成為儲能系統中的主要組成部分。其中協調控制器是儲能電站運行控制的關鍵，其控制策略更是儲能電站能否發揮調頻調壓功能、有效支撐電網運行的核心環節。如何針對協調控制器及其控制策略開展全面的測試，提升協調控制器的產品質量成為儲能電站建設運行的重要問題。

針對協調控制器的測試，目前多采用繼電保護測試儀施加模擬量或通信報文，以開環的方式測試協調控制器的基本功能。如若對其控制策略進行更全面更深入的測試，通常采用動模試驗的方式，但由于儲能電站的仿真模型中需要模擬大量的BMS、PCS，建模難度大，模型代碼量大，動模試驗難以開展。

協調控制器是儲能電站的上層控制系統，主要功能包括對儲能系統進行數據采集、運行監控、一次調頻控制、動態無功調節、恒有功功率控制、恒無功功率控制、恒功率因數控制、調節指令接收轉發、源網荷儲控制等功能，典型拓撲結構如圖1所示。其中BMS作用是管理相應的電池組，并把電池的相關信息上送至PCS，多臺PCS通過IEC 61850-GOOSE協議與協調控制器的子機進行數據交互，而多臺PCS并接入電網，協調控制器監測并網點的電壓、電流并依據設定的控制策略對多臺PCS進行控制，協調控制器同時接收上層監控系統的調節命令。

針對協調控制器的動模試驗需要模擬BMS，如模擬電池的充放電曲線；模擬電池的SOC，因為電池的充放電需要考慮SOC狀態；模擬電池的保護策略，以防止電池過沖或過放。針對協調控制器的動模試驗也需要模擬PCS。因為PCS需要具備故障穿越能力，故障穿越分為低電壓穿越和高電壓穿越，而低電壓穿越又分為對稱性穿越和不對稱穿越。在電網電壓跌落時，PCS須保持不脫網連續運行，并向電網提供一定的無功功率，以支持電網電壓恢復，直到電網恢復正常；即使電壓升高時，PCS也須不脫網連續運行。其中協調控制器的子機通過GOOSE協議訂閱128個PCS的數據，并發布控制指令，協調控制器一般接入2臺子機，共計256個PCS的數據，數量非常大，在一個模型中把BMS及PCS的模型邏輯復制256份進行編譯，從編譯速度、實時計算容量等方面考慮是不現實的。

目前針對協調控制器測試的方式主要有兩種：第一種、用繼電保護測試儀施加并網點電壓、電流、開光量輸入，監視協調控制器的開關量輸入，同時靜態施加少量間隔的GOOSE報文。第二種、采用實時數字仿真的方式，搭建相應的模型，但受限于仿真規模及BMS及PCS的復雜邏輯，只能仿真少量的BMS及PCS。

然而第一種方式沒有模擬BMS及PCS的控制邏輯，是一種開環的測試方式。協調控制器接收測試儀輸出的量并輸出需要控制的有功功率、無功功率，測試儀接收到協調控制器的指令后由于沒有相應的BMS、PCS邏輯，并不會做出相應的閉環響應。

第一種方式是閉環數字仿真方式，由于BMS、PCS的邏輯復雜，受限于建模的規模，只能仿真少量的BMS、PCS，不能完全考核協調控制器的功能。