一种智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统技术方案

本发明专利技术涉及一种智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统，包括：数据采集监控装置，用于在线获取来自电网的现场数据；电力系统实时数字仿真装置，用于根据所述数据采集监控装置实现智能电网一次系统的实时数字仿真；可编程逻辑控制器，用于生成自动发电控制算法控制所述电力系统实时数字仿真装置；TCP/IP实时通信装置，用于实现电力系统实时数字仿真装置与数据采集监控装置和可编程逻辑控制器的通信。与现有技术相比，本发明专利技术具有可以实时仿真、适应性高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统硬件在环仿真技术，尤其是涉及一种智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统。
技术介绍
随着我国国民经济的持续快速发展，我国对能源的需求日益增加，而传统的化石燃料使用也带来了严峻的资源、环境压力，以传统的化石燃料为主的能源供应系统是不可持续发展的。以风电、光伏为代表的可再生能源发电技术有零碳排放、能源利用效率高等特点而得到迅速发展。风电发电是目前技术最成熟、最具发展潜力的可再生资源发电技术，全世界范围内，风电渗透率在迅速上升。美国能源部制定了风电占美国能源结构的比重的目标，到2030年将达20％、到2050年将达35％；欧盟有风电占欧盟电力需求量的比例的目标，到2030年将达28.5％、到2050年将达50％；我国有风电在电源结构中的比例的目标，到2030年将达15％、到2050年将达26％。但是，随着风电渗透率的不断提高，风电的随机性和间歇性给电网的安全稳定运行带来了严峻挑战。对于大规模的风电消纳而言，提高风电输出功率的稳定性、平衡系统发电功率和负荷消耗功率的研究正受到重视。燃气-蒸汽联合循环发电(CCPP,Gas-SteamCombinedCyclePowerPlant)技术具有高效率、低污染、低水耗、启动快、大容量等特点以及快速的出力调节能力，在智能电网中对于平滑风电功率和负荷带来的联络线交换功率的波动具有重要意义。因此，需要采用自动发电控制(AGC,AutomaticGenerationControl)技术，用来满足调度的需求和系统安全运行。智能电网中自动发电控制和涉及可再生能源的调度计划的研究需要新的仿真工具来进行仿真研究。现有的电力系统仿真装置不能独自地满足智能电网中对系统规模、实时仿真、在线仿真、复杂算法等仿真要求，因而需要采用不同类型的电力系统仿真装置来进行混合仿真，以构成硬件在环仿真平台，实现智能电网中更为有效的仿真方法。
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可以实时仿真、适应性高的智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统，包括：数据采集监控装置，用于在线获取来自电网的现场数据；电力系统实时数字仿真装置，用于根据所述数据采集监控装置实现智能电网一次系统的实时数字仿真；可编程逻辑控制器，用于生成自动发电控制算法控制所述电力系统实时数字仿真装置；TCP/IP实时通信装置，用于实现电力系统实时数字仿真装置与数据采集监控装置和可编程逻辑控制器的通信。所述电力系统实时数字仿真装置仿真的智能电网一次系统包括大规模可再生能源发电系统、常规发电系统、燃气-蒸汽联合循环发电系统、输配电网络和负荷。所述电力系统实时数字仿真装置进行智能电网一次系统的仿真时，在线跟踪来自数据采集监控装置的实时数据进行实时仿真或离线利用数据采集监控装置的历史数据进行历史回放仿真。所述电力系统实时数字仿真装置内设有用于跟踪智能电网一次系统内可再生能源的有功输出的波动性电源有功功率跟踪接口。所述波动性电源有功功率跟踪接口包括dq解耦控制器。所述电力系统实时数字仿真装置包括RTDS装置。所述可编程逻辑控制器生成的自动发电控制算法包含3个时间尺度的调度：日前调度、经济调度和区域控制偏差调节，通过所述3个时间尺度的调度实现电力系统实时数字仿真装置中仿真的智能电网一次系统的发电和负荷的平衡控制。所述TCP/IP实时通信装置支持的通信协议包括IEC60870-5-104协议。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术的电力系统实时数字仿真装置实现包含大规模可再生能源发电系统、常规发电系统、燃气-蒸汽联合循环发电系统、输配电网络和负荷等在内的智能电网一次系统的仿真，能够充分利用不同电力系统仿真装置的优点，构成满足智能电网仿真需求的硬件在环仿真系统，能够满足智能电网仿真对系统规模、实时性、在线仿真、复杂算法等要求，具有广泛的适应性。2)本专利技术电力系统实时数字仿真装置使用RTDS装置，具有可以实时仿真、可以与外部设备构成灵活的数字-物理闭环系统的特点。3)本专利技术采用可编程逻辑控制器生成自动发电控制算法控制电力系统实时数字仿真装置的运行，可以灵活地改变自动发电控制策略，从而提高自动发电控制仿真的效率。4)本专利技术电力系统实时数字仿真装置根据SCADA系统的数据进行仿真，SCADA系统可在线地获取现场数据，从而利用实测数据来验证自动发电控制策略的有效性。5)本专利技术TCP/IP实时通信装置支持IEC60870-5-104协议，该协议具有实时性好、可靠性高、数据流量大、便于信息量扩充、支持网络传输、数据带时间标签等特点，用来实现RTDS和PLC之间的双向实时通信，利于自动发电控制仿真的数据交换。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为波动性电源有功功率跟踪接口原理图；图3为仿真的智能电网一次系统结构图；图4为自动发电控制算法原理图；图5为RTDS中波动性电源有功功率跟踪接口的模型图；图6为波动性电源有功功率跟踪接口仿真结果曲线图；图7为自动发电控制仿真结果曲线图。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。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例提供一种智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统，包括数据采集监控装置1、电力系统实时数字仿真装置2、可编程逻辑控制器3和TCP/IP实时通信装置4，其中，数据采集监控装置1用于在线获取来自电网的现场数据；电力系统实时数字仿真装置2用于根据数据采集监控装置实现智能电网一次系统的实时数字仿真；可编程逻辑控制器3用于生成自动发电控制算法控制电力系统实时数字仿真装置；TCP/IP实时通信装置4用于实现电力系统实时数字仿真装置与数据采集监控装置和可编程逻辑控制器的通信。本实施例中，电力系统实时数字仿真装置2采用RTDS装置，该装置具有如下特点：(1)实时数字仿真计算：即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；(2)网络通信：即能够支持不同的网络通信协议，能够和其他设备进行网络通信、进行数据交换。电力系统实时数字仿真装置2仿真的智能电网一次系统包括大规模可再生能源发电系统、常规发电系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统，其特征在于，包括：数据采集监控装置，用于在线获取来自电网的现场数据；电力系统实时数字仿真装置，用于根据所述数据采集监控装置实现智能电网一次系统的实时数字仿真；可编程逻辑控制器，用于生成自动发电控制算法控制所述电力系统实时数字仿真装置；TCP/IP实时通信装置，用于实现电力系统实时数字仿真装置与数据采集监控装置和可编程逻辑控制器的通信。

【技术特征摘要】
1.一种智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统，其特征在于，包括：
数据采集监控装置，用于在线获取来自电网的现场数据；
电力系统实时数字仿真装置，用于根据所述数据采集监控装置实现智能电网一
次系统的实时数字仿真；
可编程逻辑控制器，用于生成自动发电控制算法控制所述电力系统实时数字仿
真装置；
TCP/IP实时通信装置，用于实现电力系统实时数字仿真装置与数据采集监控
装置和可编程逻辑控制器的通信。
2.根据权利要求1所述的智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统，其
特征在于，所述电力系统实时数字仿真装置仿真的智能电网一次系统包括大规模可
再生能源发电系统、常规发电系统、燃气-蒸汽联合循环发电系统、输配电网络和
负荷。
3.根据权利要求1所述的智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统，其
特征在于，所述电力系统实时数字仿真装置进行智能电网一次系统的仿真时，在线
跟踪来自数据采集监控装置的实时数据进行实时仿真或离线利用数据采集监控装
置的历史数据进行历史回放仿真。
4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建新，蒋松含，张沛超，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31