一种源网协调联合实时仿真系统及实验方法

摘要

本发明公开了属于电力系统仿真与控制领域的一种源网协调联合实时仿真系统及实验方法。包括源侧实时仿真子系统和网侧实时仿真子系统，源侧实时仿真子系统包括数据接口服务器、协调服务器、核心交换机和仿真服务器群，建有三个火电机组、六个水电机组及七个风电场的源侧全范围仿真模型。网侧实时仿真子系统包括的GTFPGA通讯卡、PB5板卡和RTDS实时仿真器，建有区域电网实时仿真模型。两个子系统以SFP光电收发接口方式硬件连接，二者基于Aurora协议方式进行光纤通讯。本发明的实时仿真与控制系统能够有效模拟各类电网及各类发电机组故障，能够实现区域电网和各类发电厂之间的负荷优化调度，操作简单、方便，工作稳定性。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统中区域电网与各类电源间的实时仿真技术领域，特别涉 及一种源网协调联合实时仿真系统及实验方法。

背景技术

随着可再生能源（如风电、太阳能等）大规模接入电网，由于其输出功率的 随机性和波动性，现有电网面临难以消纳的困难。这已经不再是传统意义上的电 力系统自身的问题，而是需计及各种电源原动机调节特性的整个动力系统的问 题，需要研究大规模可再生能源接入后的系统中各电源的功率变化/调节过程以 及网源协调、厂站级、区域调度级、大区调度级的系统级闭环控制算法。但目前 尚无行之有效的方法和手段。

发明内容

本发明的目的是提出了一种源网协调联合实时仿真系统及实验方法。

一种源网协调联合实时仿真系统，其特征在于：包括源侧实时仿真子系统和 网侧实时仿真子系统；其中源侧实时仿真子系统由数据接口服务器、协调服务器、 核心交换机和仿真服务器群依次串联组成；网侧实时仿真子系统由GTFPGA通讯 卡、PB5板卡和RTDS（Real Time Digital Simulator，实时数字仿真仪）实时 仿真器依次串联组成。

所述仿真服务器群上建有三个火电机组、六个水电机组、七个风电场和两个 太阳能电厂的源侧全范围仿真模型。

所述RTDS实时仿真器上建有区域电网实时仿真模型。

所述源侧全范围仿真模型的后台支撑软件为Star-90。

所述数据接口服务器与GTFPGA通讯卡以SFP光电收发接口方式硬件连接， 二者基于Aurora协议方式进行光纤通讯。

一种源网协调联合实时仿真系统的实验方法，其特征在于，具体包括以下步 骤：

步骤1：在网侧实时仿真子系统，启动及运行的区域电网实时仿真模型；

步骤2：在源侧实时仿真子系统，通过协调服务器启动及运行仿真服务器群 的全范围仿真模型；

步骤3：建立数据接口服务器与GTFPGA通讯卡的正确有效通讯连接；

步骤4：源侧实时仿真子系统经由数据接口服务器、网侧实时仿真子系统经 由GTFPGA通讯卡实时交换数据。

所述数据接口服务器与GTFPGA通讯卡以光纤通讯的数据如下：GTFPGA通讯 卡发送至数据接口服务器的数据：三个火电机组和六个水电机组的发电机实际有 功功率、发电机机端电压、发电机转速和AGC（Automatic Generation Control， 自动发电量控制）指令，七个风电场的节点电压、网侧有功功率和AGC指令，两 个太阳能电厂的节点电压、网侧有功功率和AGC指令，火电机组的网侧机组跳闸 指令，风电场的网侧机组跳闸指令，以及1个同步信号；数据接口服务器发送至 GTFPGA通讯卡的数据：三个火电机组和六个水电机组的发电机分合闸指令和机械 功率，七个风电场的有功功率和无功功率，两个太阳能电厂的有功功率和无功功 率，以及16个各类机组的同步信号。

本发明的有益效果是本发明的实时仿真与控制系统能够有效模拟各类电网 及各类发电机组故障，能够实现区域电网和各类发电厂之间的负荷优化调度，操 作简单、方便，工作稳定。

附图说明

图1是本发明提供的一种源网协调联合实时仿真系统的结构框图；

图2是本发明提供的一种源网协调联合实时仿真系统的源侧实时仿真子系统 的拓扑结构图。

具体实施方式

本发明提出了一种源网协调联合实时仿真系统及实验方法。下面结合附图， 对优选实施例作详细说明。

图1是本发明提供的一种源网协调联合实时仿真系统的结构框图。图1中， 包括源侧实时仿真子系统和网侧实时仿真子系统。源侧实时仿真子系统包括数据 接口服务器、协调服务器、核心交换机和仿真服务器群，其中仿真服务器群与核 心交换机连接，核心交换机与协调服务器连接，协调服务器与接口服务器连接。 网侧实时仿真子系统包括GTFPGA通讯卡、PB5板卡和RTDS实时仿真器，其中 GTFPGA通讯卡与PB5板卡连接，PB5板卡与RTDS实时仿真器连接。数据接口机 与GTFPGA板卡以SFP光电收发接口方式硬件连接。

图2是本发明提供的一种源网协调联合实时仿真系统的源侧实时仿真子系统 的拓扑结构图。火电服务器为1-3个、风电场服务器为1-7个、水电服务器为1-6 个、太阳能服务器为1-2个以及协调服务器均与核心交换机连接构成局域网，以 TCP/IP协议通讯，协调服务器与数据接口服务器连接。

本发明的试验方法具体包括以下步骤：

步骤1：在网侧实时仿真子系统，启动及运行的区域电网实时仿真模型；

步骤2：在源侧实时仿真子系统，通过协调服务器启动及运行仿真服务器群 的全范围仿真模型；

步骤3：建立数据接口服务器与GTFPGA通讯卡的正确有效通讯连接；

步骤4：源侧实时仿真子系统经由数据接口服务器、网侧实时仿真子系统经 由GTFPGA通讯卡实时交换数据。GTFPGA通讯卡发送至数据接口服务器的数据： 三个火电机组和六个水电机组的发电机实际有功功率、发电机机端电压、发电机 转速和AGC指令，七个风电场的节点电压、网侧有功功率和AGC指令，两个太阳 能电厂的节点电压、网侧有功功率和AGC指令，火电机组的网侧机组跳闸指令1， 风电场的网侧机组跳闸指令2，以及1个同步信号；数据接口服务器发送至GTFPGA 通讯卡的数据：三个火电机组和六个水电机组的发电机分合闸指令和机械功率， 七个风电场的有功功率和无功功率，两个太阳能电厂的有功功率和无功功率，以 及16个各类机组的同步信号。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，应该强调的是本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的 保护范围应该以权利要求的保护范围为准。