一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统及方法技术方案

本发明专利技术属于计算机仿真技术领域，公开一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统。该系统基于RT

【技术实现步骤摘要】
一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及仿真
，特别涉及一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统，还涉及一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试方法。

技术介绍

[0002]为应对化石能源短缺及其所带来的环境污染等各种问题，以风电、光伏为代表的可再生能源发电因其低碳环保、技术成熟、可大规模投入生产受到广泛关注。近年来中国新能源装机比例持续呈现爆发式增长态势，但是因为新能源规模化采用电力电子变换装置与大电网相联且常规电源被大量替代，导致系统惯性水平下降、备用容量减小，系统转动惯量和频率调节能力持续下降，交直流故障导致大功率缺额情况下，电网频率控制特性问题日益凸显，易诱发全网频率问题。面对新能源电站频率响应慢、常规机组调频调峰压力大和成本高的现状，新能源电站一次调频功能是新能源技术发展的趋势，2021年7月1日实施的GB 38755
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2019《电力系统安全导则》中明确指出，风力发电、光伏发电应具备一次调频能力。
[0003]因此，如何提供一种仿真系统，实现新能源涉网装置性能测试及验证，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统及方法，以解决新能源涉网装置性能测试及验证的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
[0005]根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统。
[0006]在一个实施例中，新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统基于RT
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LAB实时仿真分析平台建立，包括新能源场站快速频率响应控制器硬件电路和动态系统数学模型，动态系统数学模型包括在MATLAB/Simulink中建立的新能源场站模型和电网模型；新能源场站快速频率响应控制器分别通过I/O物理接口和MODBUS通讯模块与动态系统数学模型互联，实现新能源场站快速频率响应控制器频率阶跃扰动试验、防扰动性能校验和自动发电控制协调试验实时动模仿真测试。
[0007]可选地，IO物理接口包括：模拟量输出接口、模拟量输入接口、数字量输出接口、数字量输入接口；
[0008]其中，模拟量输出接口、数字量输出接口分别为新能源场站快速频率响应控制器采集动态系统数学模型输出的模拟量和判断标志0
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1数字量；模拟量输入接口、数字量输入接口分别为动态系统数学模型采集新能源场站快速频率响应控制器输出的模拟量和判断
标志数字量。
[0009]可选地，MODBUS通讯模块包括遥信值单元、遥测值单元、遥调值单元和遥控值单元；
[0010]其中遥信值单元、遥测值单元分别为动态系统数学模型采集新能源场站快速频率响应控制器0
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1变量和模拟量；遥调值单元、遥控值单元分别为新能源场站快速频率响应控制器采集动态系统数学模型0
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1变量和模拟量。
[0011]可选地，遥测值为新能源场站快速频率响应控制器通过MODBUS通讯模块向动态系统数学模型输入的指令值。
[0012]可选地，遥信值为新能源场站快速频率响应控制器通过MODBUS通讯模块向动态系统数学模型输入的数字量，包括新能源场站快速频率响应控制器并网开关量和控制器投入状态量。
[0013]可选地，遥控值为动态系统数学模型通过MODBUS通讯模块向新能源场站快速频率响应控制器输入的指令值。
[0014]可选地，遥调值为动态系统数学模型通过MODBUS通讯模块向新能源场站快速频率响应控制器输入的判断遥控值是否被使用的布尔变量。
[0015]可选地，用Simulink搭建动态系统数学模型时，需进行顶层子系统的封装，并以前缀SM_、SC_和SS_命名子系统；其中，
[0016]SM_子系统负责动态系统数学模型的实时计算和网络同步，系统中必须且仅能包含一个SM_子系统；
[0017]当系统通过多核实现分布式处理时，动态系统数学模型中还需包括SS_子系统，此时子系统中包含动态系统数学模型的计算单元；
[0018]SC_子系统包括采集和显示数据的基本组块，负责对系统中的关键参数、曲线进行实时监控或事后处理子系统间的数据通信。
[0019]可选地，动模仿真测试系统包括：
[0020]SM_system子系统，用于仿真主电路拓扑；
[0021]SS_ctrol子系统，用于仿真新能源场站快速频率响应控制器与RTLAB的IO端口和MODBUS通讯模块；
[0022]SC_console子系统，用于波形显示。
[0023]根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试方法。
[0024]在一个实施例中，新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试方法基于上述的实时动模仿真测试系统进行仿真测试，包括：新能源场站快速频率响应控制器频率阶跃扰动试验、防扰动性能校验和自动发电控制协调试验实时动模仿真测试。
[0025]可选地，频率阶跃扰动试验包括：
[0026]阶跃扰动分为阶跃上扰和阶跃下扰，频率由50Hz阶跃至50.20Hz，持续20s恢复至50Hz为阶跃上扰；频率由50Hz阶跃至49.80Hz，持续20s恢复至50Hz为阶跃下扰；
[0027]通过对响应时间、阶跃扰动前有功功率、阶跃扰动后有功功率进行分析，从而对快速频率响应能力进行评估。
[0028]可选地，防扰动性能校验包括：
[0029]试验在设定工况条件下开展，采用频率信号发生装置模拟电网的高低电压穿越暂态过程，分别输出以下两种校验信号，检验新能源场站快速频率响应功能是否误动作；
[0030]信号1：选取新能源场站快速频率响应控制器计算频率的某一相，电压幅值瞬间跌落到0％、20％、40％、60％、80％额定电压，持续时间150ms，并在电压跌落和恢复时完成2次相移，每次相移60度；
[0031]信号2：选取三相电压幅值瞬间阶跃到115％、120％、125％、130％额定电压，持续时间500ms，并在电压阶跃和恢复时完成2次相移，每次相移60度。
[0032]可选地，自动发电控制协调试验用于验证新能源场站快速频率响应功能能否与调度端二次调频指令良好配合，在设定工况条件下以两种指令叠加的方式执行，即第一种指令完成响应动作且处于执行期间下达第二种指令，本项试验结合频率扰动和增减出力共进行8次。
[0033]可选地，自动发电控制协调试验过程中，试验结合频率扰动和增减出力共进行如下步骤：
[0034]步骤(3
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1)，频率由50Hz阶跃至50.20Hz+二次调频增场站额本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统，其特征在于，系统基于RT
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LAB实时仿真分析平台建立，包括新能源场站快速频率响应控制器硬件电路和动态系统数学模型，动态系统数学模型包括在MATLAB/Simulink中建立的新能源场站模型和电网模型；新能源场站快速频率响应控制器分别通过I/O物理接口和MODBUS通讯模块与动态系统数学模型互联，实现新能源场站快速频率响应控制器频率阶跃扰动试验、防扰动性能校验和自动发电控制协调试验实时动模仿真测试。2.如权利要求1所述的一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统，其特征在于，所述IO物理接口包括：模拟量输出接口、模拟量输入接口、数字量输出接口、数字量输入接口；其中，模拟量输出接口、数字量输出接口分别为新能源场站快速频率响应控制器采集动态系统数学模型输出的模拟量和判断标志0
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1数字量；模拟量输入接口、数字量输入接口分别为动态系统数学模型采集新能源场站快速频率响应控制器输出的模拟量和判断标志数字量。3.如权利要求1所述的一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统，其特征在于，所述MODBUS通讯模块包括遥信值单元、遥测值单元、遥调值单元和遥控值单元；其中，遥信值单元、遥测值单元分别为动态系统数学模型采集新能源场站快速频率响应控制器0
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1变量和模拟量；遥调值单元、遥控值单元分别为新能源场站快速频率响应控制器采集动态系统数学模型0
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1变量和模拟量。4.如权利要求3所述的一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统，其特征在于，所述遥测值为新能源场站快速频率响应控制器通过MODBUS通讯模块向动态系统数学模型输入的指令值。5.如权利要求3所述的一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统，其特征在于，所述遥信值为新能源场站快速频率响应控制器通过MODBUS通讯模块向动态系统数学模型输入的数字量，包括新能源场站快速频率响应控制器并网开关量和控制器投入状态量。6.如权利要求3所述的一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统，其特征在于，所述遥控值为动态系统数学模型通过MODBUS通讯模块向新能源场站快速频率响应控制器输入的指令值。7.如权利要求3所述的一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统，其特征在于，所述遥调值为动态系统数学模型通过MODBUS通讯模块向新能源场站快速频率响应控制器输入的判断遥控值是否被使用的布尔变量。8.如权利要求1所述的一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统，其特征在于，
用Simulink搭建动态系统数学模型时，需进行顶层子系统的封装，并以前缀SM_、SC_和SS_命名子系统；其中，SM_子系统负责动态系统数学模型的实时计算和网络同步，系统中必须且仅能包含一个SM_子系统；当系统通过多核实现分布式处理时，动态系统数学模型中还需包括SS_子系统，此时子系统中包含动态系统数学模型的计算单元；SC_子系统包括采集和显示数据的基本组块，负责对系统中的关键参数、曲线进行实时监控或事后处理子系统间的数据通信。9.如权利要求8所述的一种新能源场站快速频率响应控制器实时动模仿真测试系统，其特征在于，所述动模仿真测试系统包括：SM_system子系统，用于仿真主电路拓扑；SS_ctrol子系统，用于仿真新能源场站快速频率响应控制器与RTLAB的IO端口和MODBUS通讯模块；SC_console...

【专利技术属性】
技术研发人员：王楠，程艳，王士柏，孙树敏，于芃，王玥娇，邢家维，关逸飞，张兴友，常万拯，王彦卓，李庆华，郭永超，张志华，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：