直流配电网实时仿真系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种直流配电网实时仿真系统和方法，包括：实时仿真器、仿真接口设备、I/O合并单元、子站控制保护设备、多协调控制保护设备，以及监控系统装置；其中，所述实时仿真器包括：实时数字仿真器RTDS，吉比特收发器板卡GTFPGA，现场可编程门阵列FPGA；通过上述各装置的连接、配合工作模拟出直流配电网的实际运行工况及换流器和直流变压器的精确控制及运行特性，为直流配电网研究提供一种仿真平台及仿真方法。

【技术实现步骤摘要】
直流配电网实时仿真系统和方法
本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种直流配电网实时仿真系统和方法。
技术介绍
随着可再生能源和分布式电源的不断渗透，以分布式可再生能源和微电网为重点的多元电力供应架构将逐步改变传统配电网形态，使得未来配电网呈现功率双向、智能互动的关系。直流配电网一方面因其采用电力电子快速控制技术能够灵活接入分布式电源、直流负荷，另一方面因其能够控制配电网直接闭环的运行，具有比交流配电网网状结构更高的可靠性。因此，无论是在控制灵活性还是运行可靠性方面，直流配电网都比现有的交流配电网更能适应未来配电网发展的需要。然而目前直流配电网研究较输电网研究相对滞后，直流配电网的仿真研究缺乏技术手段和平台，导致难以精确评估配电网在交直流并联运行情况下对电网系统的影响。因此，提供一种直流配电网的仿真系统和方法是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种直流配电网实时仿真系统和方法为直流配电网仿真研究提供有效的技术手段。本专利技术实施例提供了一种直流配电网实时仿真系统，包括：实时仿真器、仿真接口设备、I/O合并单元、子站控制保护设备、多协调控制保护设备，以及监控系统装置；其中，所述实时仿真器包括：实时数字仿真器RTDS，吉比特收发器板卡GTFPGA，现场可编程门阵列FPGA；所述实时数字仿真器RTDS与所述吉比特收发器板卡GTFPGA连接，所述吉比特收发器板卡GTFPGA与所述现场可编程门阵列FPGA连接；其中，所述实时数字仿真器RTDS与所述仿真接口设备连接，所述仿真接口设备分别与所述I/O合并单元、所述子站控制保护设备、所述多协调控制保护设备和所述监控系统装置连接，所述I/O合并单元分别与所述子站控制保护设备、所述多协调控制保护设备和所述监控系统装置连接，所述现场可编程门阵列FPGA与所述子站控制保护设备连接，所述子站控制保护设备与所述多协调控制保护设备连接，所述多协调控制保护设备与所述监控系统装置连接。优选地，所述实时数字仿真器RTDS与所述吉比特收发器板卡GTFPGA双向连接，所述吉比特收发器板卡GTFPGA与所述现场可编程门阵列FPGA双向连接；所述实时数字仿真器RTDS与所述仿真接口设备双向连接，所述仿真接口设备与所述I/O合并单元双向连接，所述I/O合并单元与所述子站控制保护设备双向连接，所述现场可编程门阵列FPGA与所述子站控制保护设备双向连接，所述子站控制保护设备与所述多协调控制保护设备双向连接，所述多协调控制保护设备与所述监控系统装置双向连接。优选地，所述子站控制保护设备包含阀级控制保护设备和站级控制保护设备，其中所述阀级控制保护设备与所述站级控制保护设备双向连接，所述实时仿真器的所述现场可编程门阵列FPGA与所述阀级控制保护设备双向连接，所述站级控制保护设备与所述多协调控制保护设备双向连接。优选地，所述仿真接口设备包含高速模拟量输出卡GTAO，高速数字量输出装置GTDO，高速数字量输入卡GTDI；所述实时仿真器中的所述实时数字仿真器RTDS的第一输出端与所述高速模拟量输出卡GTAO的输入端连接，所述实时数字仿真器RTDS的第二输出端与所述高速数字量输出装置GTDO的输入端连接，所述高速数字量输入卡GTDI与所述实时数字仿真器RTDS的输入端连接。优选地，所述直流配电网实时仿真系统还包括：操作台，所述操作台与所述实时仿真器连接。优选地，所述直流配电网实时仿真系统还包括：系统级控制装置，所述系统级控制装置分别与所述仿真接口设备、所述I/O合并单元、所述监控系统装置连接。本专利技术实施例还提供了一种直流配电网实时仿真方法，包括：实时仿真器根据获取的直流配电网数字模型模拟直流配电网；其中，所述实时仿真器包含的现场可编程门阵列FPGA进行换流器、直流变压器的仿真模拟；所述实时仿真器发送仿真模拟信号和仿真数字信号到仿真接口设备；其中，所述仿真模拟信号为仿真模拟量的光信号，所述仿真数字信号为仿真数字量的光信号；仿真接口设备将接收到的所述仿真模拟量的光信号、所述仿真数字量的光信号分别转换为相应的仿真模拟量电信号、仿真数字量电信号；仿真接口设备将所述仿真模拟量电信号分别发送给子站控制保护设备、多协调控制保护设备、监控系统装置；仿真接口设备将所述仿真数字量电信号发送给I/O合并单元；所述I/O合并单元将接收到的所述仿真数字量电信号转换为仿真数字量光信号，统一通过光纤发送到所述子站控制保护设备、所述多协调控制保护设备、所述监控系统装置；所述子站控制保护设备通过所述I/O合并单元检测所述直流配电网的状态；所述子站控制保护设备利用接收到的所述仿真接口设备发送的所述仿真模拟量电信号进行逻辑运算，生成保护动作；同时利用接收到的所述仿真接口设备发送的所述仿真模拟量电信号以及接收到的所述多协调控制保护设备发送的控制方式指令进行代数运算，生成控制动作；所述子站控制保护设备的阀级控制保护设备接收所述子站控制保护设备的站级控制保护设备输出的参考电压指令，同时接收所述现场可编程门阵列FPGA发送的换流器和直流变压器各自的子模块电容电压，进行逻辑计算生成触发脉冲，并将所述触发脉冲发送到所述现场可编程门阵列FPGA；所述现场可编程门阵列FPGA接收所述触发脉冲，实现对换流器和直流变压器的电压和/或电流的控制；所述现场可编程门阵列FPGA将通过逻辑运算得到的等效电源及等效电阻发送到所述实时仿真器包含的实时数字仿真器RTDS，进行全网的仿真模拟；所述多协调控制保护设备通过接收到的所述子站控制保护设备发送的状态量，对系统进行状态评估，根据评估结果向实时仿真器发送控制指令，并且将系统状态信息发送到监控系统装置；所述监控系统装置通过接收到的所述仿真接口设备、所述I/O合并单元以及所述多协调控制保护设备发送的状态信息对所述直流配电网进行实时监控，实时显示所述直流配电网的运行状态。优选地，还包括：在操作台搭建直流配电网数字模型，通过所述操作台设置所述直流配电网数字模型的参数，所述实时仿真器从所述操作台获取直流配电网数字模型。具体地，所述直流配电网数字模型包括下述组成部分：同步发电机、交流变压器、电压源型换流器、直流变压器，直流线路、风力发电设备、光伏发电设备、储能设备、交流负荷、直流负荷、断路器、隔离开关中的至少一种或多种。优选地，还包括：系统级控制装置，用于接收所述仿真接口设备的模拟量信号，选取其中新能源及储能信息进行逻辑运算，对所述直流配电网状态进行预测，根据所述预测结果向所述实时仿真器发送功率优化控制指令。优选地，还包括：所述监控系统装置接收所述系统级控制装置对所述直流配电网状态的预测结果，并显示所述预测结果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术第一实施例提供的一种直流配电网实时仿真系统的示意图；图2是本专利技术又一实施例提供的一种直流配电网实时仿真系统的示意图；图3是本专利技术又一实施例提供的一种直流配电网实时仿真系统的示意图；图4是本专利技术第二实施例提供的一种直流配电网实时仿真方法的示意图。其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流配电网实时仿真系统，其特征在于，包括：实时仿真器、仿真接口设备、I/O合并单元、子站控制保护设备、多协调控制保护设备，以及监控系统装置；其中，所述实时仿真器包括：实时数字仿真器RTDS，吉比特收发器板卡GTFPGA，现场可编程门阵列FPGA；所述实时数字仿真器RTDS与所述吉比特收发器板卡GTFPGA连接，所述吉比特收发器板卡GTFPGA与所述现场可编程门阵列FPGA连接；其中，所述实时数字仿真器RTDS与所述仿真接口设备连接，所述仿真接口设备分别与所述I/O合并单元、所述子站控制保护设备、所述多协调控制保护设备和所述监控系统装置连接，所述I/O合并单元分别与所述子站控制保护设备、所述多协调控制保护设备和所述监控系统装置连接，所述现场可编程门阵列FPGA与所述子站控制保护设备连接，所述子站控制保护设备与所述多协调控制保护设备连接，所述多协调控制保护设备与所述监控系统装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种直流配电网实时仿真系统，其特征在于，包括：实时仿真器、仿真接口设备、I/O合并单元、子站控制保护设备、多协调控制保护设备，以及监控系统装置；其中，所述实时仿真器包括：实时数字仿真器RTDS，吉比特收发器板卡GTFPGA，现场可编程门阵列FPGA；所述实时数字仿真器RTDS与所述吉比特收发器板卡GTFPGA连接，所述吉比特收发器板卡GTFPGA与所述现场可编程门阵列FPGA连接；其中，所述实时数字仿真器RTDS与所述仿真接口设备连接，所述仿真接口设备分别与所述I/O合并单元、所述子站控制保护设备、所述多协调控制保护设备和所述监控系统装置连接，所述I/O合并单元分别与所述子站控制保护设备、所述多协调控制保护设备和所述监控系统装置连接，所述现场可编程门阵列FPGA与所述子站控制保护设备连接，所述子站控制保护设备与所述多协调控制保护设备连接，所述多协调控制保护设备与所述监控系统装置连接。2.根据权利要求1所述的直流配电网实时仿真系统，其特征在于，所述实时数字仿真器RTDS与所述吉比特收发器板卡GTFPGA双向连接，所述吉比特收发器板卡GTFPGA与所述现场可编程门阵列FPGA双向连接；所述实时数字仿真器RTDS与所述仿真接口设备双向连接，所述仿真接口设备与所述I/O合并单元双向连接，所述I/O合并单元与所述子站控制保护设备双向连接，所述现场可编程门阵列FPGA与所述子站控制保护设备双向连接，所述子站控制保护设备与所述多协调控制保护设备双向连接，所述多协调控制保护设备与所述监控系统装置双向连接。3.根据权利要求1或2所述的直流配电网实时仿真系统，其特征在于，所述子站控制保护设备包含阀级控制保护设备和站级控制保护设备，其中所述阀级控制保护设备与所述站级控制保护设备双向连接，所述实时仿真器的所述现场可编程门阵列FPGA与所述阀级控制保护设备双向连接，所述站级控制保护设备与所述多协调控制保护设备双向连接。4.根据权利要求1或2所述的直流配电网实时仿真系统，其特征在于，所述仿真接口设备包含高速模拟量输出卡GTAO，高速数字量输出装置GTDO，高速数字量输入卡GTDI；所述实时仿真器中的所述实时数字仿真器RTDS的第一输出端与所述高速模拟量输出卡GTAO的输入端连接，所述实时数字仿真器RTDS的第二输出端与所述高速数字量输出装置GTDO的输入端连接，所述高速数字量输入卡GTDI与所述实时数字仿真器RTDS的输入端连接。5.根据权利要求1或2所述的直流配电网实时仿真系统，其特征在于，还包括：操作台，所述操作台与所述实时仿真器连接。6.根据权利要求1或2所述的直流配电网实时仿真系统，其特征在于，还包括：系统级控制装置，所述系统级控制装置分别与所述仿真接口设备、所述I/O合并单元、所述监控系统装置连接。7.一种直流配电网实时仿真方法，其特征在于，包括：实时仿真器根据获取的直流配电网数字模型模拟直流配电网；其中，所述实时仿真器包含的现场可编程门阵列FPGA进行换流器、直流变压器的仿...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓丽君，郭琦，蔡海青，黄立滨，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44