用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混合仿真系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混合仿真系统，包括：不同类型的实时数字仿真装置，用于并行完成电网子系统的实时数字仿真计算；接口子系统，设在不同实时数字仿真装置之间，用于完成不同实时数字仿真装置的数据交换；时间同步子系统，与每个实时数字仿真装置链接，用于向各个实时数字仿真装置提供同步信号。与现有技术相比，本发明专利技术能够充分结合不同实时数字仿真装置的优点，构成具有更高性价比的电力系统混合仿真系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统实时数字仿真领域，尤其是涉及一种用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混合仿真系统。
技术介绍
实时数字仿真具有建模的灵活性、试验结果的可重复性、试验的安全性和经济性等诸多优点。在对智能电网尤其是对新能源的研究中，实时数字仿真得到了更为广泛的应用。目前，获得广泛应用的实时数字仿真系统包括RTDS、RT-LAB以及ADPSS。这些系统基于不同的软硬件架构，具有不同的优缺点。其中，RTDS是比较早的技术，与EMTDC共享核心的电磁暂态模型，在传统高压电网分析领域非常成熟，其仿真结果的可信度已得到了大量现场验证，是目前最为成熟、应用最为广泛的电力系统实时数字仿真装置。但是，RTDS的硬件价格昂贵、单个机柜仿真规模较小，对于目前日益复杂的大电网和电力电子仿真而言，基于RTDS的实时数字仿真系统投资巨大。ADPSS的优势在于能够将电磁与机电暂态放在一起进行混合仿真，从而可以显著增大仿真规模。但是目前其电磁暂态方面的模型还有不足，仿真可信度仍需实践检验。RT-LAB是最新的、采用PC机群技术的电力系统实时数字仿真装置，在硬件架构和软件算法上具有很大的优势，单个机柜的仿真规模较大。另外，RT-LAB基于Matlab/Simulink技术，可以充分复用大量已有的Matlab/Simulink模型与代码，系统具有优秀的开放性。目前，RT-LAB在电力电子领域获得了广泛应用。但是，RT-LAB在传统交流电网中的应用时间不长，其仿真可信度仍需要验证。由上可见，从应用成熟性、经济性、开放性等角度，现有的实时数字仿真装置皆各有优缺点。此外，不同仿真装置在其所擅长的领域已经积累了成熟的仿真模型，但由于模型互不兼容，在不同仿真装置间进行模型的迁移是一项非常困难的工作。而在智能电网环境下，仿真对象已不仅仅包含传统交流电网，还包括电力电子、可再生能源等。这样，单一类型实时数字仿真装置已难以满足智能电网的仿真要求，而需要采用不同类型实时数字仿真装置进行混合仿真，以充分发挥不同仿真装置的优势，实现更为经济高效的仿真系统。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混合仿真系统，无需各实时数字仿真装置公开底层通信协议，具有广泛的适应性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混合仿真系统，其特征在于，包括：不同类型的实时数字仿真装置，用于并行完成电网子系统的实时数字仿真计算；接口子系统，设在不同实时数字仿真装置之间，用于完成不同实时数字仿真装置的数据交换；时间同步子系统，与每个实时数字仿真装置链接，用于向各个实时数字仿真装置提供同步信号。所述的实时数字仿真装置包括但不限于RTDS、RT-LAB和ADPSS。所述的实时数字仿真装置由以下组成：实时数字仿真计算模块，利用现代并行计算技术，通过硬件平台实时模拟实际电力系统的运行情况；模拟量输入和输出接口，与接口子系统连接，利用模数变换模块实现模拟量输入，利用数模变换模块实现模拟量输出；时间同步信号接口，用于接收外部同步信号源发出的时间同步信号，并持续修正实时数字仿真装置自身的时间同步误差。所述的接口子系统包括接口算法及接口硬件，所述的接口算法用于实现拆分后各电网子系统之间的数据交换，以使得拆分后的系统与原系统具有近似相等的仿真结果，所述的接口硬件包括模拟量输入和输出接口，用于实现信号传输。所述的接口算法基于替代定理，具体为：将整个电网看作是由第一电网子系统和第二电网子系统这两个一端口电路连接组成，在第一电网子系统中测量其端口的电压值，传送到第二电网子系统中以控制受控电压源；而在第二电网子系统中测量其端口的输出电流，反馈给第一电网子系统以控制受控电流源。由此得到其开环传递函数为： G L _ I T M = Z a Z b e - s Δ t ]]>其中，Za及Zb分别为第一电网子系统侧的戴维南等值阻抗和第二电网子系统侧的等值阻抗；Δt为接口总延时，包括发送端数模变换的延时、接收端模数变换的延时以及仿真步长引起的延时。根据奈奎斯特判据，可得其稳定的充要条件是： | Z a Z b | < 1 ]]>因此，本接口算法的适用条件是：第一电网子系统的等值阻抗必须要严格小于第二电网子系统的等值阻抗，否则混合仿真系统会产生失稳。所述的时间同步子系统采用外部同步信号源，向各实时数字仿真装置提供时间同步信号，该时间同步信号包括1PPS、IRIG-B以及IEEE1588PTP的标准信号。与现有技术相比，本专利技术能够充分结合不同实时数字仿真装置的优点，构成具有更高性价比的电力系统混合仿真系统。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为原电网系统等效电路图；图3为拆分后的电网子系统等效电路图；图4为原电网系统仿真电路图；图5为RTDS中采用受控电流源的仿真电路图；图6为RT-LAB中采用受控电压源的仿真电路图；图7为三相电压仿真结果曲线图；图8为三相电流仿真结果曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术的适用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混合仿真系统由不同类型的实时数字仿真装置、接口子系统以及时间同步子系统组成。如图1所示。所述的实时数字仿真装置能够并行完成电网子系统的实时数字仿真计算；所述的接口子系统由接口算法和接口硬件组成，能够完成不同实时数字仿真装置的数据交换；所述时间同步子系统用于向各个实时数字仿真装置提供同步信号。本专利技术能够充分结合不同实时数字仿真装置的优点，构成具有更高性价比的电力系统混合仿真系统。电力系统实时数字仿真装置：本专利技术适应于各种电力系统实时数字仿真装置。目前获得广泛应用的实时数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混合仿真系统，其特征在于，包括：不同类型的实时数字仿真装置，用于并行完成电网子系统的实时数字仿真计算；接口子系统，设在不同实时数字仿真装置之间，用于完成不同实时数字仿真装置的数据交换；时间同步子系统，与每个实时数字仿真装置链接，用于向各个实时数字仿真装置提供同步信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混合仿真系统，其特征在
于，包括：
不同类型的实时数字仿真装置，用于并行完成电网子系统的实时数字仿真计算；
接口子系统，设在不同实时数字仿真装置之间，用于完成不同实时数字仿真装
置的数据交换；
时间同步子系统，与每个实时数字仿真装置链接，用于向各个实时数字仿真装
置提供同步信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混
合仿真系统，其特征在于，所述的实时数字仿真装置包括但不限于RTDS、RT-LAB
和ADPSS。
3.根据权利要求1所述的一种用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混
合仿真系统，其特征在于，所述的实时数字仿真装置由以下组成：
实时数字仿真计算模块，利用现代并行计算技术，通过硬件平台实时模拟实际
电力系统的运行情况；
模拟量输入和输出接口，与接口子系统连接，利用模数变换模块实现模拟量输
入，利用数模变换模块实现模拟量输出；
时间同步信号接口，用于接收外部同步信号源发出的时间同步信号，并持续修
正实时数字仿真装置自身的时间同步误差。
4.根据权利要求1所述的一种用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混
合仿真系统，其特征在于，所述的接口子系统包括接口算法及接口硬件，所述的接
口算法用于实现拆分后各电网子系统之间的数据交换，以使得拆分后的系统与原系
统具有近似相等的仿真结果，所述的接口硬件包括模拟量输入和输出接口，用于实
现信号传输。
5.根据权利要求4所述的一种用于不同类型实时数字仿真装置的电力系统混
合仿真系统，其特征在于，所述的接口算法基于替代定理，具体为：
将整个电网看作是由第一电网子系统和第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张沛超，季珉杰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31