新能源多风场实时在线建模系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种新能源多风场实时在线建模系统及方法，该系统包括：上位机、实时数字仿真仪RTDS、GBH模块、交换机模块，所述实时数字仿真仪中包含有多个RACK；RACK与GBH模块之间通过仿真同步光纤和数据传输光纤通信连接；所述交换机模块用于执行上位机与各个RCAK之间的编译文件的发送和接收。本发明专利技术通过合理配置RACK信息，最终实现多个RACK之间的计算同步与数据共享，共同完成风场级别的RTDS建模工作；并通过合理分配RTDS实时数字仿真器的计算资源，实现多风场的实时仿真建模。

New Energy Multi-wind Field Real-time Online Modeling System and Method

The invention provides a new energy multi-wind field real-time on-line modeling system and method, which includes a host computer, a real-time digital simulator RTDS, a GBH module, and a switch module. The real-time digital simulator contains multiple RACKs; a simultaneous optical fiber and data transmission optical fiber communication connection between the RACK and the GBH module is simulated; and the switch module is used to execute the communication between the host computer and each other. Send and receive compiled files between RCAK. By reasonably configuring RACK information, the invention finally realizes calculation synchronization and data sharing among multiple RACKs, completes RTDS modeling at wind field level, and realizes real-time simulation modeling of multiple wind fields by reasonably allocating computing resources of RTDS real-time digital simulator.

【技术实现步骤摘要】
新能源多风场实时在线建模系统及方法
本专利技术涉及新能源
，具体地，涉及新能源多风场实时在线建模系统及方法。
技术介绍
能源是经济和社会发展的重要物质基础，随着世界范围内的能源短缺，可再生能源产业，如风力发电、光伏发电等技术的开发应用已成为各类能源中发展最为快速的热点领域。目前，关于风力发电的仿真验证绝大部分都采用非实时的离线(off-line)计算机仿真软件，其操作简单，对计算机的计算性能要求不高。但是，由于离线计算机仿真软件的计算能力欠缺，从而导致离线仿真无法实时对仿真系统进行实验验证，而实际仿真时间往往数十倍甚至数百倍于仿真系统设定的时间，实验效率低下。同时完整的项目实施规定了在投入运行之前需要对电网、电气设备及继电保护装置等进行实时测试，以验证设备、保护及其控制系统能否满足实际电网运行的要求，因此有必要针对风力发电技术进行实时的在线(on-line)数字仿真验证。在变流器的实时电磁暂态分析中，目前大量使用的是由加拿大曼尼托巴公司开发制造的“实时数字仿真仪(RealTimeDigitalSimulator，RTDS)”，RTDS主要的仿真处理器(PB5)集成在以机柜(RACK)为单位的集成系统中，从而实现硬件的模块化管理。目前针对RTDS数字实时仿真器的风力发电的研究建模大部分都是基于单机的仿真建模，因此RTDS能够充分发挥其出色的计算能力，达到“实时仿真”的效果，但是目前很少有研究关于使用RTDS进行多风机、多风场的实时数字仿真建模。主要的困难在于单台RTDS能够出色的完成单机建模，但是当建模对象上升到风场，每一个风场中均包含上百台的风机，因此需要解决多RACK之间的联合仿真以及资源合理分配的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种新能源多风场实时在线建模系统及方法。第一方面，本专利技术提供的一种新能源多风场实时在线建模系统，包括：上位机、实时数字仿真仪、GBH模块、交换机模块，所述实时数字仿真仪中包含有多个RACK；RACK与GBH模块之间通过仿真同步光纤和数据传输光纤通信连接；所述交换机模块用于执行上位机与各个RCAK之间的编译文件的发送和接收。可选地，每个RACK的ip地址均在同一个网段中，且每个RACK的网口引出的网线连接到同一个交换机模块的局域网端口(LAN口)，所述上位机网口引出的网线连接至所述交换机模块的LAN口。可选地，所述实时数字仿真仪的每个RACK包括：若干个PB5处理器和一个GTWIF接口卡；其中：所述PB5处理器用于执行实时仿真计算，所述GTWIF接口卡用于完成多个RACK之间的仿真同步与数据传输。可选地，所述上位机安装的RSCAD仿真软件中加载有RTDS多风场模型；所述RTDS多风场模型包括：新能源单机建模模块、倍乘变压器模块、架空线模块、跨RACK传输线模块；其中：所述新能源单机建模模块：用于根据实际的新能源基地的设计情况搭建对应的单机模型，所述单机模型包括：双馈风力发电机模型、全功率风力发电机模型、光伏电站模型；所述倍乘变压器模块：用于将单机模型的输出功率进行倍乘处理；所述架空线模块：用于实现单个RACK中不同风电场或者光伏电站之间的物理连接；所述跨RACK传输线模块：连接不同RACK中的新能源电站。可选地，所述RTDS多风场模型还包括：风电场的风速给定模块、风电站的有功功率和无功功率设置模块，用于在仿真的过程中调整风速、给定有功功率和给定无功功率。第二方面，本专利技术提供一种新能源多风场实时在线建模方法，应用在如第一方面中任一项所述的新能源多风场实时在线建模系统中，所述方法包括：在上位机的模型界面中编译构建的RTDS多风场模型；在上位机的监控界面中启动对RTDS多风场模型的仿真；在观察到风电正常启动，且有功功率、无功功率、电网频率、并网点电压均保持稳定之后；在上位机监控界面中调整风速、给定有功功率和给定无功功率，以实现对整个风电场的动态控制。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的新能源多风场实时在线建模方法，针对具有多风场的新能源基地，通过合理配置RACK信息，最终实现多个RACK之间的计算同步与数据共享，共同完成风场级别的RTDS建模工作；并通过合理分配RTDS实时数字仿真器的计算资源，实现多风场的实时仿真建模。2、本专利技术通过将临近的风电场分配在同一个RACK中解决了从新能源基地物理拓扑到仿真模型电气拓扑的过渡问题，为风电场级别的仿真奠定基础。3、本专利技术通过合理配置处理器解决了处理器资源不足的问题，在RTDS实时数字仿真器中首次成功实现了多风场新能源基地的实时在线仿真。4、本专利技术通过跨RACK传输线解决了多RACK之间联合仿真的问题，从单机的仿真上升到风场级别的仿真。5、本专利技术实现风电场级别的实时数字仿真。系统仿真时间和真实时间始终保持同步，克服离线仿真的诸多弊端，提高实验效率，为风电场的实际运行与测试提供实时数字仿真与验证。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为多RACK联合仿真硬件连接拓扑图；图2为RTDS单风场/光伏电站模型的原理示意图；图3为RACK#2中的新能源电站模型的原理示意图；图4为RACK#1中新能源电站模型的原理示意图；图5为张北新能源基地RACK#1的仿真结果示意图；图6为张北新能源基地RACK#2-RACK#4的仿真结果示意图；图7为康宝新能源基地RACK#1的仿真结果示意图；图8为康宝新能源基地RACK#2-RACK#4的仿真结果示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供的新能源多风场实时在线建模方法，可以包括如下步骤：步骤1：构建多RACK联合实时仿真平台。本实施例中，所述多RACK联合实时仿真平台包括：上位机、实时数字仿真仪RTDS、GBH通用总线集线器模块(GlobalBusHub)、交换机模块，所述实时数字仿真仪中包含有多个RACK；RACK与GBH模块之间通过仿真同步光纤和数据传输光纤通信连接；所述交换机模块用于执行上位机与各个RCAK之间的编译文件的发送和接收。需要说明的是，为实现多RACK之间的联合仿真，首先必须保证网络通信的畅通，因此必须保证每一个RACK的ip地址均在同一个网段中，并将每一个RACK的网口引出的网线连接到同一个交换机的LAN口，并将上位机网口引出的网线同样连接至该交换机的LAN口。实时数字仿真仪的每一个RACK由若干个PB5处理器和一个工作站接口卡(GigabitTransceiverWorkstationInterfaceCard,GTWIF)组成。PB5处理器主要负责模型的实时仿真计算，GTWIF接口卡主要负责多个RACK之间的仿真同步与数据传输。其中，GTWIF接口卡由GBH连接端口、层间通讯卡(GigabitTransceiverInter-RackCommunicationCard,GTIRC)以及网线端口组成，负责多个RACK之间的仿真同步与数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源多风场实时在线建模系统，其特征在于，包括：上位机、实时数字仿真仪、GBH模块、交换机模块，所述实时数字仿真仪中包含有多个RACK；RACK与GBH模块之间通过仿真同步光纤和数据传输光纤通信连接；所述交换机模块用于执行上位机与各个RCAK之间的编译文件的发送和接收。

【技术特征摘要】
1.一种新能源多风场实时在线建模系统，其特征在于，包括：上位机、实时数字仿真仪、GBH模块、交换机模块，所述实时数字仿真仪中包含有多个RACK；RACK与GBH模块之间通过仿真同步光纤和数据传输光纤通信连接；所述交换机模块用于执行上位机与各个RCAK之间的编译文件的发送和接收。2.根据权利要求1所述的新能源多风场实时在线建模系统，其特征在于，每个RACK的ip地址均在同一个网段中，且每个RACK的网口引出的网线连接到同一个交换机模块的局域网端口，所述上位机网口引出的网线连接至所述交换机模块的LAN口。3.根据权利要求1所述的新能源多风场实时在线建模系统，其特征在于，所述实时数字仿真仪的每个RACK包括：若干个PB5处理器和一个GTWIF接口卡；其中：所述PB5处理器用于执行实时仿真计算，所述GTWIF接口卡用于完成多个RACK之间的仿真同步与数据传输。4.根据权利要求1所述的新能源多风场实时在线建模系统，其特征在于，所述上位机安装的RSCAD仿真软件中加载有RTDS多风场模型；所述RTDS多风场模型包括：新能源单机建模模块、倍乘变压器模块、架空线模块、跨RAC...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡旭，邵昊舒，叶迪卓然，方梓熙，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31