基于RTDS的一二次融合仿真系统技术方案

本发明专利技术公开了基于RTDS的一二次融合仿真系统，包括：RTDS仿真器、接口模块和故障数据库，所述RTDS仿真器分别与一次系统和二次设备连接构成一次仿真系统与二次仿真系统，故障数据库提供一次仿真系统与二次仿真系统的数据接口，实现一二次系统有效融合的数据转换。一次仿真系统对配电网一次系统的短路故障仿真分析，对故障期间的电压、电流等电气量信号进行显示，并提供故障下的电气量数据源。二次系统接收一次系统的故障信号数据，结合相关的保护算法进行保护动作。本发明专利技术利用RTDS仿真系统实时、闭环以及连续的进行数字仿真，仿真分析配电网的一次系统短路故障、一次系统仿真和二次系统设备之间进行电网功率交换，能够对二次设备进行精确的检测。设备进行精确的检测。设备进行精确的检测。

【技术实现步骤摘要】
基于RTDS的一二次融合仿真系统


[0001]本专利技术属于电力控制系统仿真
，具体涉及一种基于RTDS的一二次融合仿真系统。

技术介绍

[0002]目前电力系统中的一次设备和二次设备互相之间仍处于相对分离状态，相关技术中根据一二次融合技术形成配电网一二次融合装备，即将一次设备和二次设备进行整合，使得一次设备中含有部分二次设备智能单元。而当前对电力系统的研究主要利用离线仿真软件，如Maltab/Simulink、PSCAD等传统仿真软件，容易受仿真规模限制，出现仿真与实物脱节的问题，难以复现全部配电网的运行场景，对于故障场景、实物仿真更难以复现。

技术实现思路

[0003]基于上述，本专利技术提供一种基于RTDS的一二次融合仿真系统，实现一二次系统更好地融合。
[0004]本专利技术采用的技术方案是，基于RTDS的一二次融合仿真系统，包括：RTDS仿真器、接口模块和故障数据库，所述RTDS仿真器分别与一次系统和二次设备连接构成一次仿真系统与二次仿真系统，故障数据库提供一次仿真系统与二次仿真系统的数据接口，实现一二次系统有效融合的数据转换。
[0005]进一步的，所述一次仿真系统对配电网一次系统的短路故障仿真分析，对故障期间的电压、电流等电气量信号进行显示，并提供故障下的电气量数据源。
[0006]进一步的，二次系统接收一次系统的故障信号数据，结合相关的保护算法进行保护动作。
[0007]进一步的，所述接口模块包括接口设备和接口算法，接口设备采用功率放大器和传感器，其中功率放大器为四象限功率放大器。
[0008]进一步的，所述一次仿真系统通过D/A转换器连接功率放大器将输出的数字信号传输至二次仿真系统。
[0009]进一步的，所述二次仿真系统传感器连接A/D转换器将检测到的功率信号传输至一次仿真系统。
[0010]进一步的，所述放大器的电压误差精度小于0.5%，输出输入的总延时小于10μs，谐波失真率小于2%，电压调整率为50V/μs，大信号带宽和小信号带宽范围分别为5kHz和50kHz。
[0011]进一步的，所述电流放大器的电流测量范围是0～50A，测量精度为0.2%，频带宽度为250kHz。
[0012]进一步的，所述接口算法采用电流型理想变压器算法，理想变压器接口算法的稳定判据可表示为：；Zs是虚拟电力系统侧的等效阻抗，ZL是物理被试系统侧的等效阻抗。
[0013]本专利技术的有益效果是：利用RTDS仿真系统实时、闭环以及连续的进行数字仿真，一次系统数字仿真能够对配电网的不同运行工况进行模拟，具有仿真规模大、灵活、方便等特点，二次系统的物理仿真主要是采用真实的物理设备进行模拟，能够精确地模拟设备的物理特性，根据实际配电网的运行结构，设置合理的仿真参数并采用合适的仿真算法，较为精确的仿真实际配电网一次系统在故障期间的暂态运行特性，能够实时显示故障下的暂态过程，且能够提取电气信息量的故障数据。本专利技术借助于RTDS仿真软件来仿真分析配电网的一次系统短路故障、一次系统仿真和二次系统设备之间进行电网功率交换，能够对二次设备进行精确的检测。
附图说明
[0014]图1为配电网一二次融合仿真系统的整体框架；图2为配电网一二次仿真系统数据交互结构；图3为理想变压器接口结构；图4为配电网一二次融合仿真的数据接口实现流程框图。
具体实施方式
[0015]以下将结合说明书附图和实施例对本专利技术进一步解释说明，以便于本领域专业技术人员更好地理解。
[0016]实施例1基于RTDS的一二次融合仿真系统，包括：RTDS仿真器、接口模块和故障数据库，所述RTDS仿真器分别与一次系统和二次设备连接构成一次仿真系统与二次仿真系统，故障数据库提供一次仿真系统与二次仿真系统的数据接口，实现一二次系统有效融合的数据转换。
[0017]所述一次仿真系统对配电网一次系统的短路故障仿真分析，对故障期间的电压、电流等电气量信号进行显示，并提供故障下的电气量数据源。故障数据库对一次系统提供的电气量数据信息进行存储，并提供一次仿真系统和二次仿真系统的数据接口，实现一二次系统有效融合的数据转换。二次系统接收一次系统的故障信号数据，结合相关的保护算法进行保护动作。配电网一二次融合仿真技术有效提高了配电网的仿真精度。
[0018]RTDS仿真一次系统的数据通过接口模块进行转换，可供二次系统仿真使用。接口模块主要包括两部分，一是一次系统到二次设备的前向通道，从一次仿真系统输出的数字信号经过数模转换之后，再经过功率放大器放大，功率放大器发出或吸收二次设备的功率；二是二次设备到一次仿真系统的反馈通道，传感器检测到二次设备的功率信号，通过模数转换后输入到一次系统。从而能够实现配电网一次系统和二次设备的数据交互。
[0019]所述接口模块包括接口设备和接口算法，接口设备采用功率放大器和传感器，其中功率放大器为四象限功率放大器，有效降低数据交互的时间延时以及误差。所述一次仿真系统通过D/A转换器连接功率放大器将输出的数字信号传输至二次仿真系统。所述二次仿真系统传感器连接A/D转换器将检测到的功率信号传输至一次仿真系统。
[0020]基于RTDS的配电网一二次融合仿真技术的关键部分是功率硬件在环仿真实现，其中配电网的二次设备是功率设备，一次系统的仿真是构建的虚拟仿真系统。作为接口实现
工具，功率放大器对二次设备的功率进行吸收或发出，同时接受配电网一次仿真系统的低压信号，从而实现二次设备与一次仿真系统之间的电气耦合，因此功率放大器应该具有较高的精度和较小的延时。另外，由于一二次交换功率是双向的，功率放大器应该具备四象限运行功能。鉴于上述需求，采用一款具有高精度、低延时的线性功率放大器，该放大器的电压误差精度小于0.5%，输出输入的总延时小于10μs，谐波失真率小于2%，电压调整率为50V/μs，大信号带宽和小信号带宽范围分别为5kHz和50kHz。除此之外，接口功率放大器配有3倍的过载能力，同时具有过热保护和电气故障保护等功率，且功率放大器配有专门控制器。
[0021]接口设备传感器能够将一次系统的电压、电流等仿真信号转换成二次设备接口所需要的实际电压、电流信号。本专利技术采用电流传感器将电流的瞬时信号转换至电压信号，将转换后的信号送至RTDS设备中的隔离模拟量输入卡。电流传感器的基本原理是采用磁补偿原理对交流、直流或者脉动电流信号进行测量，其电流测量范围是0～50A，测量精度为0.2%，频带宽度为250kHz。
[0022]为有效提高配电网一二次融合仿真系统的稳定性和仿真精度，本研究采用电流型理想变压器算法作为仿真的接口算法，该接口算法具有很强的带载能力且具有较小的电压和电流波形畸变，其基本原理图如图3所示。
[0023]图中us是虚拟电力系统（VES）侧的等效电源，Zs是VES侧的等效阻抗，Z
L
是物理被试系统（HUT）侧的等效阻抗，u1是VES侧受控电流源的两端电压，i1是从HUT侧反馈回来的电流，u2是经过四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于RTDS的一二次融合仿真系统，其特征在于，包括：RTDS仿真器、接口模块和故障数据库，所述RTDS仿真器分别与一次系统和二次设备连接构成一次仿真系统与二次仿真系统，故障数据库提供一次仿真系统与二次仿真系统的数据接口，实现一二次系统有效融合的数据转换。2.根据权利要求1所述的基于RTDS的一二次融合仿真系统，其特征在于，所述一次仿真系统对配电网一次系统的短路故障仿真分析，对故障期间的电压、电流等电气量信号进行显示，并提供故障下的电气量数据源。3.根据权利要求1所述的基于RTDS的一二次融合仿真系统，其特征在于，二次系统接收一次系统的故障信号数据，结合相关的保护算法进行保护动作。4.根据权利要求1所述的基于RTDS的一二次融合仿真系统，其特征在于，所述接口模块包括接口设备和接口算法，接口设备采用功率放大器和传感器，其中功率放大器为四象限功率放大器。5.根据权利要求4所述的基于RTDS的一二次融合仿真系统，其特征在于，所述一次仿真系统通过D...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，周忠强，方曦，汪适，黎婧，武玮，刘颖，梅嘉馨，吴鹏，姜丹，杨崇品，刘君，韩璐，田翰霖，龙小惠，冯业，张显文，胡惠，刘振球，覃杨，杨代肸，龙黎，邓封毅，罗波，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：