功率在環(huán)型數(shù)字與物理混合實時仿真的試驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力系統(tǒng)仿真試驗技術(shù)，更具體地說，涉及一種功率在環(huán)型數(shù)字與物理混合實時仿真試驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對于未知的物理現(xiàn)象(如大規(guī)模風(fēng)電場、太陽能電站、極端外部條件對電力系統(tǒng)的影響等)，以及極快速的動態(tài)過程(如IGBT閉合與開斷過程)和極慢的動態(tài)過程(如電網(wǎng)大停電過程)，常規(guī)的數(shù)字仿真，如RTDS、RT-LAB, EMTDC, BPA等仿真計算軟件難以模擬，需依賴動態(tài)物理模擬手段，而物理仿真規(guī)模有限，難以適應(yīng)如今大規(guī)模電網(wǎng)仿真需求，而且人力、物力投入較大，經(jīng)濟(jì)效益低。
[0003]為適應(yīng)當(dāng)今新能源接入的電網(wǎng)需求，充分利用數(shù)字仿真和物理仿真的各自優(yōu)勢，采用數(shù)字和物理相結(jié)合的仿真方式，使用RTDS全數(shù)字仿真模擬電網(wǎng)，物理模擬電力新設(shè)備和特殊過程，RTDS數(shù)字與物理模擬混合實時仿真技術(shù)是一種較好的解決方案，既解決物理仿真規(guī)模的局限性，又能對電力系統(tǒng)仿真手段進(jìn)行補充，進(jìn)一步揭示電網(wǎng)運行的物理現(xiàn)象及其本質(zhì)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于:提供一種功率在環(huán)型數(shù)字與物理混合實時仿真的試驗系統(tǒng)及其試驗方法，能夠?qū)π履茉床⒕W(wǎng)設(shè)備進(jìn)行全面檢測。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種功率在環(huán)型數(shù)字與物理混合實時仿真的試驗系統(tǒng)，包括數(shù)字仿真工作站、RTDS數(shù)字仿真器、模擬量輸出接口卡、模擬量輸入接口卡、四象限線性功率放大器、控制器、電流測量傳感器、功率型物理模型、以太網(wǎng)、光纖、硬接線、電纜線，數(shù)字仿真工作站通過以太網(wǎng)與RTDS數(shù)字仿真器連接，RTDS數(shù)字仿真器通過光纖與模擬量輸出接口卡連接，模擬量輸出接口卡通過硬接線與控制器連接，控制器通過硬接線與四象限線性功率放大器連接，四象限線性功率放大器通過電纜線與功率型物理模型連接，從而將RTDS數(shù)字仿真器的電壓模擬量輸出至功率型物理模型，功率型物理模型與電流測量傳感器連接，電流測量傳感器通過硬接線與模擬量輸入接口卡連接，模擬量輸入接口卡通過光纖與RTDS數(shù)字仿真器連接，從而將功率型物理模型的電流量返回至RTDS數(shù)字仿真器，RTDS數(shù)字仿真器設(shè)置有數(shù)字接口算法單元，四象限線性功率放大器設(shè)置有物理接口算法單元。
[0006]作為本實用新型的一種改進(jìn)，所述RTDS數(shù)字仿真器建立包含有光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)數(shù)字仿真模型，功率型物理模型在交流母線處并網(wǎng)接入RTDS數(shù)字仿真器。
[0007]作為本實用新型的一種改進(jìn)，所述RTDS數(shù)字仿真器與功率型物理模型的接口選擇為輸出電壓模擬量，輸入電流模擬量。
[0008]作為本實用新型的一種改進(jìn)，所述RTDS數(shù)字仿真器通過模擬量輸出接口卡將物理模型并網(wǎng)母線三相電壓輸出至功率型物理模型。
[0009]作為本實用新型的一種改進(jìn)，所述功率型物理模型通過電流測量傳感器將物理模型的電流輸入至RTDS數(shù)字仿真器。
[0010]作為本實用新型的一種改進(jìn)，所述控制器采集RTDS數(shù)字仿真器的電壓模擬量信號，通過運算后輸出給四象限線性功率放大器，從而控制四象限線性功率放大器的輸出電壓大小。
[0011]作為本實用新型的一種改進(jìn)，所述RTDS數(shù)字仿真器的數(shù)字接口算法單元中設(shè)置有電流源，電流測量傳感器采集的電流作為電流源的輸入量，仿真模型將輸入的電流量實時運算后得出母線電壓，通過接口板卡輸出給功率型物理模型。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用RTDS數(shù)字仿真器通過接口硬件設(shè)備與功率型物理模型雙向功率連接，方便對新能源并網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行全面檢測。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型的結(jié)構(gòu)及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0014]圖1為本實用新型功率在環(huán)型數(shù)字與物理混合實時仿真的試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本實用新型功率在環(huán)型數(shù)字與物理混合實時仿真的試驗系統(tǒng)的數(shù)字模型搭建不意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本實用新型的發(fā)明目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的【具體實施方式】僅僅是為了解釋本實用新型，并非為了限定本實用新型。
[0017]請參閱圖1，本實用新型功率在環(huán)型數(shù)字與物理混合實時仿真的試驗系統(tǒng)包括數(shù)字仿真工作站1、RTDS數(shù)字仿真器2、模擬量輸出接口卡3、模擬量輸入接口卡4、四象限線性功率放大器5、控制器6、電流測量傳感器7、功率型物理模型8、以太網(wǎng)9、光纖10、硬接線11、電纜線12，其中，數(shù)字仿真工作站I通過以太網(wǎng)9與RTDS數(shù)字仿真器2連接，RTDS數(shù)字仿真器2通過光纖10與模擬量輸出接口卡3連接，模擬量輸出接口卡3通過硬接線11與控制器6連接，控制器6通過硬接線11與四象限線性功率放大器5連接，四象限線性功率放大器5通過電纜線12與功率型物理模型8連接，從而將RTDS數(shù)字仿真器2的電壓模擬量輸出至功率型物理模型8 ;功率型物理模型8與電流測量傳感器7連接，電流測量傳感器7通過硬接線11與模擬量輸入接口卡4連接，模擬量輸入接口卡4通過光纖10與RTDS數(shù)字仿真器2連接，從而將功率型物理模型8的電流量返回至RTDS數(shù)字仿真器2 ;此外，RTDS數(shù)字仿真器2還設(shè)置有數(shù)字接口算法單元21，四象限線性功率放大器5設(shè)置有物理接口算法單元51。四象限線性功率放大器5能夠發(fā)出或吸收電網(wǎng)功率，且能夠線性放大功率。RTDS數(shù)字仿真器2建立包含有光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)數(shù)字仿真模型，功率型物理模型8在交流母線處并網(wǎng)接入RTDS數(shù)字仿真器2。RTDS數(shù)字仿真器2與功率型物理模型8的接口算法選擇為輸出電壓模擬量，輸入電流模擬量。RTDS數(shù)字仿真器2通過模擬量輸出接口卡3將物理模型并網(wǎng)母線三相電壓輸出至功率型物理模型8。功率型物理模型8通過電流測量傳感器7將物理模型的電流輸入至RTDS數(shù)字仿真器2?？刂破?采集RTDS數(shù)字仿真器2送來的電壓模擬量信號，通過運算后輸出給四象限線性功率放大器5，從而控制四象限線性功率放大器5的輸出電壓大小。RTDS數(shù)字仿真器2的數(shù)字接口算法單元21中設(shè)置有電流源，電流測量傳感器7采集的電流作為電流源的輸入量，仿真模型將輸入的電流量實時運算后得出母線電壓，通過接口板卡輸出給功率型物理模型8。
[0018]利用本實用新型功率在環(huán)型數(shù)字與物理混合實時仿真的試驗系統(tǒng)進(jìn)行試驗時包括如下步驟:
[0019](I)通過RTDS數(shù)字仿真器2建立風(fēng)光儲微電網(wǎng)數(shù)字仿真模型，并按照試驗內(nèi)容設(shè)置好試驗程序；
[0020](2)分別在RTDS數(shù)字仿真器2和四象限線性功率放大器5中建立數(shù)字接口算法單元21和物理接口算法單元51 ；
[0021](3)將數(shù)字接口算法單元21連接模擬量輸出接口卡3，模擬量輸出接口卡3連接控