一种多端交直流主动配电网调度控制仿真系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多端交直流主动配电网调度控制仿真系统及方法，包括：数字仿真模块、物理仿真试验模块、功率放大模块、信号放大模块、保护装置、通信管理单元、综合处理单元、数据总线及主站模块；其中数字仿真模块通过功率放大模块与物理仿真试验模块互连，形成数字和物理联合仿真试验环境。本发明专利技术为交直流混联配电的稳定分析、运行控制、优化调度等领域提供理论计算、仿真分析以及相应的实验测试功能，以大幅提高交直流主动配电网的效率。

A simulation system and method for scheduling control of multi terminal AC and DC active distribution network

The invention relates to a multi terminal DC active power distribution dispatching control simulation system and method, including: digital simulation module, simulation module, power amplifier module, signal amplification module, protection device, communication management unit, processing unit, and data bus master module; the digital simulation module through the power amplifier module and physics the simulation test module interconnection, to form a joint simulation of digital and physical test environment. The invention provides theoretical calculation, simulation analysis and corresponding experimental test functions for the field of AC / DC hybrid distribution, such as stability analysis, operation control and optimal dispatching, so as to greatly improve the efficiency of AC and DC active distribution network.

【技术实现步骤摘要】
一种多端交直流主动配电网调度控制仿真系统及方法
本专利技术涉及一种多端交直流主动配电网调度控制仿真系统及方法，属于交直流混联配电

技术介绍
直流输配电技术一方面能够节省分布式电源和直流负载接入的换流环节，减小设备成本和运行损耗，另一方面可以克服无功传输造成的电压降落和功率损耗等问题，系统可控性大大加强，因此得以快速发展。同时，由于交流设备目前是配电网的主要用电形式，未来将形成交直流设备长期共存的局面，交直流主动配电网符合配电网的发展需求，是未来电网结构的重要形式。交直流主动配电网通常采用多端互联结构，构建多端交直流主动配电网调度控制仿真系统，可以为交直流混联配电的稳定分析、运行控制、优化调度等领域提供理论计算、仿真分析以及相应的实验测试等功能，可以大幅提高交直流主动配电网的研究效率，并可以对研究成果的有效性和可信度进行测试。
技术实现思路
本专利技术技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种多端交直流主动配电网调度控制仿真系统及方法，为交直流混联配电的稳定分析、运行控制、优化调度等领域提供理论计算、仿真分析以及相应的实验测试等功能，以大幅提高交直流主动配电网的研究效率。本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多端交直流主动配电网调度控制仿真系统，其特征在于包括：数字仿真模块、物理仿真试验模块、功率放大模块、信号放大模块、保护装置、通信管理单元、综合处理单元、数据总线及主站模块；其中数字仿真模块通过功率放大模块与物理仿真试验模块互连，形成数字和物理联合仿真试验环境；所述数字仿真模块，包括在实时仿真环境下运行的实时仿真模块、在非实时仿真环境下运行的非实时仿真模块、仿真信息‑通信数据交互接口和I/O板卡；实时仿真模块和非实时仿真模块根据不同的试验对象构建多端交直流主动配电网的数字仿真模型，实时仿真模块和非实时仿真模块运行在主机上；主机通过I/O板卡外接数字量及模拟量的输入输出，主机通过仿真信息‑通信...

【技术特征摘要】
1.一种多端交直流主动配电网调度控制仿真系统，其特征在于包括：数字仿真模块、物理仿真试验模块、功率放大模块、信号放大模块、保护装置、通信管理单元、综合处理单元、数据总线及主站模块；其中数字仿真模块通过功率放大模块与物理仿真试验模块互连，形成数字和物理联合仿真试验环境；所述数字仿真模块，包括在实时仿真环境下运行的实时仿真模块、在非实时仿真环境下运行的非实时仿真模块、仿真信息-通信数据交互接口和I/O板卡；实时仿真模块和非实时仿真模块根据不同的试验对象构建多端交直流主动配电网的数字仿真模型，实时仿真模块和非实时仿真模块运行在主机上；主机通过I/O板卡外接数字量及模拟量的输入输出，主机通过仿真信息-通信数据交互接口交互信息；实时仿真模块通过仿真信息-通信数据交互接口，将所述数字仿真模型运行的实时数据发送出去，同时获取仿真信息-通信数据交互接口传输的实时数据，写入所述数字仿真模型；非实时仿真模块完成离线的仿真计算，满足非实时仿真计算要求，通过仿真信息-通信数据交互接口，将所述数字仿真模型运行的数据发送出去，同时获取仿真信息-通信数据交互接口传输的数据，写入所述数字仿真模型；仿真信息-通信数据交互接口，一方面获取实时仿真模块或非实时仿真模块中所述数字仿真模型运行过程中的遥测信息和遥信信息，并上传至通信管理单元，另一方面接收通信管理单元下达的遥调信息和遥控信息，并写入所述数字仿真模型；I/O板卡，一方面，通过功率放大模块与物理仿真试验模块互联；数字仿真模型在运行过程中的实时输出数据通过I/O板卡形成模拟量或者数字量输出信号，再通过功率放大模块输出功率级的电压、电流，接入物理仿真试验模块中的动模装置与实际的热电设备；同时物理仿真试验模块中动模装置与实际的热电设备的运行数据反馈至I/O板卡形成数字仿真模块的模拟量或者数字量输入信号；另一方面，数字仿真模型故障运行时的电压波形、电流波形、开关状态信息通过I/O板卡输出对应的数字量、模拟量，并经过信号放大模块输出保护装置能够识别的电压、电流信号，作为保护装置的输入信号，当保护装置检测到故障发生时输出保护开关动作信号，并经过I/O板卡反馈至数字仿真模型；物理仿真试验模块，包括实际的热电设备和动模装置，所述动模装置用于模拟复杂的热电设备；所述数字仿真模型在运行过程中的实时输出数据通过I/O板卡形成模拟量或者数字量输出信号，再通过功率放大模块输出功率级的电压、电流，接入物理仿真试验模块中实际的热电设备和动模装置；通信管理单元，负责接受数字仿真模块的仿真信息-通信数据交互接口上传的遥测、遥信信息，并转换至数据总线的标准化格式，发送至数据总线；并从数据总线获取相应的遥调、遥控信息，发送至仿真信息-通信数据交互接口；综合处理单元，通过通信部件、采集部件获取物理仿真试验模块中动模装置与实际的热电设备上传的遥测、遥信信息，并转换至数据总线的标准化格式，发送至数据总线；并从数据总线获取相应的遥调、遥控信息，通过通信部件、控制部件调整物理仿真试验模块中相应的动模装置与实际的热电设备；保护装置，负责对数字仿真模块与物理仿真试验模块运行时发生的各类故障进行保护，并将动作信号进行反馈；一方面，数字仿真模型故障运行时的电压波形、电流波形、开关状态信息通过I/O板卡输出对应的数字量、模拟量，并经过信号放大模块输出保护装置能够识别的电压、电流信号，作为保护装置的输入信号；当保护装置检测到故障发生时将产生保护开关动作信号，通过I/O板卡反馈至所述数字仿真模型；另一方面，保护装置采集物理仿真试验模块中动模装置与实际的热电设备的电压、电流、开关状态信息；当保护装置检测到故障发生时，输出保护开关动作信号，反馈至动模装置与实际的热电设备所配套的保护开关，进行异常或者故障情况下的保护；主站模块，作为多端交直流主动配电网调度控制仿真系统的调度控制中心，通过数据总线获取数字仿真模块中的交直流主动配电网的数字仿真模型以及物理仿真试验模块中动模装置与实际的热电设备在运行过程中的遥测、遥信信息，进行分析计算和综合决策，并向数据总线下发对应生成的交直流主动配电网运行控制、优化调度的遥调、遥控信息。2.根据权利要求1所述的一种多端交直流主动配电网调度控制仿真系统，其特征在于：所述不同的试验对象包括环网、星型、放射多种结构的交直流主动配电网。3.根据权利要求1所述的一种多端交直流主动配电网调度控制仿真系统，其特征在于：所述主站模块包括：直流电网稳定分析模块、不间断转供控制模块、系统运行评估模块、安全转供控制模块、交直流最优潮流模块、日前优化调度模块、直流对交流支持模块、交流对直流支持模块；直流电网稳定分析模块，负责分析不同换流站采用直流电压控制情况下的直流电网对应的最大负荷接入能力，并以最大负荷接入能力作为直流电网稳定边界的量化指标，输出最大负荷接入能力最强和次强两种情形下采用直流电压控制的换流站对应编号，作为不间断转供控制模块启动时快速选择的直流电压控制换流站；不间断转供控制模块，负责在某换流站交流侧故障情况下，快速切换该换流站的控制方式为交流侧电压/频率支撑控制，以提供对换流站交流侧重要负荷的不间断电力供应；同时依据直流电网稳定分析模块的输出结果，确定采用直流电压控制的换流站，支撑直流电网母线电压，在确保交流负荷不间断电力供应的同时保障直流电网电压的稳定；系统运行评估模块，负责在获取系统信息，包括网络拓扑、线路阻抗、换流站控制方式、发电机参数、节点负荷参数信息的基础上，调用交直流混合潮流计算程序，计算节点电压、线路潮流关键指标是否越限值，如果没有越限情况则输出无运行预警，不需要执行特殊处理；如果有越限情况则输出运行预警，且需要执行相应的处理措施，如启动安全转供控制模块；安全转供控制模块，在系统运行评估模块输出运行预警即多端交直流主动配电网调度控制仿真系统出现关键指标越限值、运行风险显著情况下，负责通过反复调用交直流混合潮流计算程序，输出当前时段的馈线间联络开关、线路分段开关位置信息，以及当前时段各换流站、分布式电源的运行方式及功率大小；系统可以调整当前时段的馈线间联络开关、线路分段开关进行网络拓扑结构的重构，将重载线路进行多分段供电，均衡线路负载率或改善电压水平；也可以调整当前时段重载线路上各换流站、分布式电源的运行方式及功率大小，以提供对重载线路的功率支援，均衡线路负载率或改善电压水平，通过上述操作，使得关键指标回归正常值的同时系统能够优化运行；交直流最优潮流模块，负责通过反复调用交直流混合潮流计算程序，输出当前时段各换流站、分布式电源的运行方式及功率大小，实现多端交直流主动配电网调度控制仿真系统的优化运行，优化运行的目标有多种，包括经济性最佳、系统网损最小；根据系统运行要求来确定优化运行目标；日前优化调度模块，负责在获取第二天的负荷预测、可再生能源功率预测信息的基础上，通过反复调用交直流混合潮流计算程序，输出第二天各时段的各换流站、分布式电源的运行方式及功率大小，实现多端交直流主动配电网调度控制仿真系统的优化运...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓卫，裴玮，赵振兴，张学，范士雄，于汀，卫泽晨，刘幸蔚，李烨，朱承治，马宇辉，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，中国电力科学研究院，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11