【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力设备模拟，尤其涉及一种无功电压联合控制的半实物动态模拟系统及方法。
技术介绍
1、
2、
3、为了解决风电场并网点的无功电压控制问题，充分发挥储能电站的作用，可在并网点接入储能装置，使储能电站参与到风电场的电压无功调节中，充分发挥储能电站的快速响应特点，在满足有功功率控制精度，抑制风电场功率波动的同时，能够对风电场提供无功电压支撑，优化多种无功源的无功备用，提高风电场的电压和无功稳定性。因此，研究风电场与储能电站无功电压联合控制系统的应用具有重要意义。
4、专利号为202111392744.9的中国专利申请提出了一种风机与储能装置联合能量控制方法、系统、介质及设备，考虑快速调压和avc调度等并网功能，通过风机能量管理平台和各储能子单元的荷电状态分别分配风机和储能的出力大小，改善并网电能质量。
5、专利号为202010590432.8的中国专利申请提出了一种电压源型风电机组调频调压控制系统及方法，根据电网频率变化、风电机组和飞轮储能单元有功出力变化时对并网点频率的影响，分配二者有功出力；根据电网电压偏差、风电机组和飞轮储能有功和无功出力限制，自动分配风电机组和飞轮储能单元无功出力，提高并网点电压幅值。
6、而在上述的现有技术中，还需要对整个风电场与储能电站的无功电压进行实时测量，使得可操作性差，还需要对风电场与储能电站中的设备以及并网点开关进行断电，从而影响电网的安全运行。
技术实现思路
1、本专利技术提供
2、有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，包括：上位机单元和下位机单元；所述上位机单元包括数字仿真模块和数据监测模块，所述数字仿真模块与所述数据监测模块通信连接，所述下位机单元包括实时仿真机和pac控制器，所述实时仿真机与所述数据监测模块通信连接，所述pac控制器与所述实时仿真机通信连接；
3、所述数字仿真模块用于搭建半实物动态模拟系统数字模型，将所述半实物动态模拟系统数字模型下载至所述数据监测模块中；其中，所述半实物动态模拟系统数字模型包括风电场子模型、储能电站子模型和电网子模型，所述风电场子模型和所述储能电站子模型均通过升压变压器接入所述电网子模型中；
4、所述数据监测模块用于对所述半实物动态模拟系统数字模型的潮流断面信息进行监测，并将所述半实物动态模拟系统数字模型和所述潮流断面信息下发至所述实时仿真机；
5、所述实时仿真机用于将所述半实物动态模拟系统数字模型中的输入接口和输出接口分别与所述实时仿真机的输入接口和输出接口进行映射配置，根据映射配置结果对所述半实物动态模拟系统数字模型进行实时化模拟，还用于将所述潮流断面信息发送至所述pac控制器；
6、所述pac控制器用于基于avc控制算法，根据所述潮流断面信息确定无功调度控制策略，将所述无功调度控制策略发送至所述实时仿真机并对所述半实物动态模拟系统数字模型中相应的子模型进行无功调度控制并更新所述潮流断面信息。
7、优选地，所述风电场子模型采用双馈型风力发电机模型，所述双馈型风力发电机模型包括叶片、齿轮箱、双馈感应发电机、变流器、励磁系统、电网侧控制系统、转子侧控制系统和风电测量模块，所述齿轮箱的输出轴与所述叶片连接，所述双馈感应发电机的输入端与所述齿轮箱的控制轴连接，所述变流器与所述双馈感应发电机的输出端连接，所述励磁系统与所述变流器连接，所述励磁系统通过所述电网侧控制系统与所述电网子模型连接，所述转子侧控制系统与所述双馈感应发电机的控制端连接。
8、优选地，所述储能电站子模型采用电化学储能模型，所述电化学储能模型包括电池组、逆变器、逆变器控制系统、滤波器、三相双绕组变压器和储能测量模块，所述电池组与所述逆变器连接，所述逆变器分别与所述滤波器和所述逆变器控制系统连接，所述滤波器与所述三相双绕组变压器连接，所述储能测量模块与所述三相双绕组变压器连接。
9、优选地，所述电网子模型包括三相电压源、三相双绕组变压器、交流负荷和并网点测量模块，所述三相电压源与所述三相双绕组变压器连接，所述三相双绕组变压器与所述交流负荷连接，所述并网点测量模块与所述交流负荷连接。
10、优选地，所述pac控制器还用于基于并网点电压分层分区控制策略将所述并网点电压划分为正常运行区和异常运行区，还判断所述潮流断面信息中的实际并网点电压位于所述正常运行区或所述异常运行区，若判断所述潮流断面信息中的实际并网点电压位于所述异常运行区，则执行基于avc控制算法，根据所述潮流断面信息确定无功调度控制策略，将所述无功调度控制策略发送至所述实时仿真机并对所述半实物动态模拟系统数字模型中相应的子模型进行无功调度控制并更新所述潮流断面信息的操作。
11、优选地，所述pac控制器还用于基于改进型无功功率控制策略算法，根据所述潮流断面信息中的实际并网点电压确定风电场和储能电站的总无功给定值，根据所述总无功给定值以及所述储能电站的预设最大无功容量确定所述储能电站的无功给定值和剩余的无功给定值；还用于基于无功调节系数熵值加权法，根据所述剩余的无功给定值确定所述风电场的各个风电机组的无功给定值，其中，所述无功调度控制策略包括所述储能电站的无功给定值和所述风电场的各个风电机组的无功给定值。
12、优选地，所述数字仿真模块采用starsim hil平台。
13、优选地，所述实时仿真机为mt8010实时仿真机。
14、优选地，所述pac控制器通过modbus协议与所述实时仿真机通信连接。
15、第二方面，本专利技术还提供了一种基于上述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统的半实物动态模拟方法，包括以下步骤：
16、搭建半实物动态模拟系统数字模型；其中，所述半实物动态模拟系统数字模型包括风电场子模型、储能电站子模型和电网子模型，所述风电场子模型和所述储能电站子模型均通过升压变压器接入所述电网子模型中；
17、对所述半实物动态模拟系统数字模型的潮流断面信息进行监测，并将所述半实物动态模拟系统数字模型和所述潮流断面信息下发至实时仿真机；
18、所述实时仿真机将所述半实物动态模拟系统数字模型中的输入接口和输出接口分别与所述实时仿真机的输入接口和输出接口进行映射配置，根据映射配置结果对所述半实物动态模拟系统数字模型进行实时化模拟；
19、基于avc控制算法，根据所述潮流断面信息确定无功调度控制策略，将所述无功调度控制策略发送至所述实时仿真机并对所述半实物动态模拟系统数字模型中相应的子模型进行无功调度控制并更新所述潮流断面信息。
20、从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：...
【技术保护点】
1.一种无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，包括：上位机单元和下位机单元；所述上位机单元包括数字仿真模块和数据监测模块，所述数字仿真模块与所述数据监测模块通信连接，所述下位机单元包括实时仿真机和PAC控制器，所述实时仿真机与所述数据监测模块通信连接，所述PAC控制器与所述实时仿真机通信连接；
2.根据权利要求1所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述风电场子模型采用双馈型风力发电机模型，所述双馈型风力发电机模型包括叶片、齿轮箱、双馈感应发电机、变流器、励磁系统、电网侧控制系统、转子侧控制系统和风电测量模块，所述齿轮箱的输出轴与所述叶片连接，所述双馈感应发电机的输入端与所述齿轮箱的控制轴连接，所述变流器与所述双馈感应发电机的输出端连接，所述励磁系统与所述变流器连接，所述励磁系统通过所述电网侧控制系统与所述电网子模型连接，所述转子侧控制系统与所述双馈感应发电机的控制端连接。
3.根据权利要求1所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述储能电站子模型采用电化学储能模型，所述电化学储能模型包括电池组、逆变器、逆变
4.根据权利要求1所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述电网子模型包括三相电压源、三相双绕组变压器、交流负荷和并网点测量模块，所述三相电压源与所述三相双绕组变压器连接，所述三相双绕组变压器与所述交流负荷连接，所述并网点测量模块与所述交流负荷连接。
5.根据权利要求1所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述PAC控制器还用于基于并网点电压分层分区控制策略将所述并网点电压划分为正常运行区和异常运行区，还判断所述潮流断面信息中的实际并网点电压位于所述正常运行区或所述异常运行区，若判断所述潮流断面信息中的实际并网点电压位于所述异常运行区，则执行基于AVC控制算法，根据所述潮流断面信息确定无功调度控制策略，将所述无功调度控制策略发送至所述实时仿真机并对所述半实物动态模拟系统数字模型中相应的子模型进行无功调度控制并更新所述潮流断面信息的操作。
6.根据权利要求1或5所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述PAC控制器还用于基于改进型无功功率控制策略算法，根据所述潮流断面信息中的实际并网点电压确定风电场和储能电站的总无功给定值，根据所述总无功给定值以及所述储能电站的预设最大无功容量确定所述储能电站的无功给定值和剩余的无功给定值；还用于基于无功调节系数熵值加权法，根据所述剩余的无功给定值确定所述风电场的各个风电机组的无功给定值，其中，所述无功调度控制策略包括所述储能电站的无功给定值和所述风电场的各个风电机组的无功给定值。
7.根据权利要求1所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述数字仿真模块采用Starsim HIL平台。
8.根据权利要求1所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述实时仿真机为MT8010实时仿真机。
9.根据权利要求1所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述PAC控制器通过Modbus协议与所述实时仿真机通信连接。
10.一种基于权利要求1~9任一项所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统的半实物动态模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，包括：上位机单元和下位机单元；所述上位机单元包括数字仿真模块和数据监测模块，所述数字仿真模块与所述数据监测模块通信连接，所述下位机单元包括实时仿真机和pac控制器，所述实时仿真机与所述数据监测模块通信连接，所述pac控制器与所述实时仿真机通信连接；
2.根据权利要求1所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述风电场子模型采用双馈型风力发电机模型，所述双馈型风力发电机模型包括叶片、齿轮箱、双馈感应发电机、变流器、励磁系统、电网侧控制系统、转子侧控制系统和风电测量模块，所述齿轮箱的输出轴与所述叶片连接，所述双馈感应发电机的输入端与所述齿轮箱的控制轴连接，所述变流器与所述双馈感应发电机的输出端连接，所述励磁系统与所述变流器连接，所述励磁系统通过所述电网侧控制系统与所述电网子模型连接，所述转子侧控制系统与所述双馈感应发电机的控制端连接。
3.根据权利要求1所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述储能电站子模型采用电化学储能模型，所述电化学储能模型包括电池组、逆变器、逆变器控制系统、滤波器、三相双绕组变压器和储能测量模块，所述电池组与所述逆变器连接，所述逆变器分别与所述滤波器和所述逆变器控制系统连接，所述滤波器与所述三相双绕组变压器连接，所述储能测量模块与所述三相双绕组变压器连接。
4.根据权利要求1所述的无功电压联合控制的半实物动态模拟系统，其特征在于，所述电网子模型包括三相电压源、三相双绕组变压器、交流负荷和并网点测量模块，所述三相电压源与所述三相双绕组变压器连接，所述三相双绕组变压器与所述交流负荷连接，所述并网点测量模块与所述交流负荷连接。
5.根据权利要求1所述的无功电压联合控...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉，曾杰，陈锐，苏伟，钟国彬，唐酿，张弛，高滢，黄明欣，陆子凯，董华梁，
申请(专利权)人：南方电网电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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