[发明专利]一种用于电网安全稳定控制的实时仿真试验研究方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统的安全稳定控制技术和实时仿真领域，更具体地说是涉及一种用于电网安全稳定控制的实时仿真试验研究方法。 

背景技术

现代大型电网动态特性复杂、投入运行的安全稳定控制系统种类繁多、规模庞大，安稳技术的研究与设计、安稳系统试验及控制策略验证的工作量、工作难度都很大。但是，现有安稳系统的研发、试验手段具有很大局限性。现有电网安稳控制技术的试验研究手段大致有电力系统离线数字仿真、继电保护测试仪、动模试验和录波回放测试仪等。 

电力系统离线数字仿真可以较为准确地仿真电力系统各种暂态行为；可以进行大型电网的仿真分析；应用广泛，是当前电力系统稳定性研究的主要手段；建模容易，易于维护；价格便宜，使用方便。但是其主要缺点是：1）只能进行离线仿真，无法进行实时的仿真；2）元件控制器模型受到限制，无法自定义建模，仿真精度不够；3）只能对预想的控制逻辑进行软件实现，从而进行开环的测试，而无法进行闭环的测试；4）不能直接与安稳系统的硬件装置进行连接。因此，电力系统离线数字仿真软件比较适合安稳技术的原理性研究。 

继电保护测试仪成本较低、规模较小、使用方便、精度较高等诸多优点，常被用作单装置的测试，例如单台装置的精度校验、装置本体的逻辑功能校验，也常被用作稳控系统的出厂验收使用与现场调试试验。 

动模试验可以较真实的反映被研究系统的全动态过程，克服了继电保护测试仪的孤立无法协调的缺点，现象直观明了，物理意义明确。但由于它仿真的规模受实验室设备和场地限制，设备昂贵，占地面积大，无法模拟大型电力系统，运行方式调整不方便，试验效率较低，试验成本较大，一般仅用于稳控新产品开发时验证故障判据的试验或部分出厂验收试验。 

录波回放测试仪所用数据一般为BPA、PSASP等机电暂态仿真软件，受到原机电暂态仿真软件模型和参数的限制、对直流系统的控制与保护、电力电子设备控制与保护的仿真有很大局限性。因而，一般只适合对装置的软硬件可靠性和策略匹配程序的正确性进行验证，无法起到全面测试的效果。未来电网将大量应用轻型直流SVC-HVDC、大量电力电子技术和装置，对电磁和机电暂态实时仿真提出了更高的要求。 

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明建立一种安稳系统研发和试验的实时仿真方法，可以对安稳系统研究、设计、试验和运行全生命周期进行技术支撑。这里电网安全稳定控制技术是指电力系统安全稳定三道防线中的各种技术。 

本发明的技术方案为： 

一种用于电网安全稳定控制的实时仿真试验研究方法，包括以下步骤：

1）建立大电网计算和稳定分析的实时仿真模型及其控制系统的逻辑参数；

2）在同一个仿真模型的同一个仿真中对从毫秒级的电力电子器件控制到秒级的机组控制以及多区域稳定控制系统进行综合协调；

3）构建电网广域安稳系统实时仿真场景；即大电网基于PMU广域量测安稳控制系统的构建接近实际电力系统工况的仿真场景

其中步骤2）所述的在同一个仿真模型的同一个仿真中对从毫秒级的电力电子器件控制到秒级的机组控制以及多区域稳定控制系统进行综合协调具体为在同一个仿真模型的同一个仿真中对从毫秒级的电力电子器件控制到秒级的机组控制和多区域稳定控制系统进行综合，并通过试验研究多时间尺度稳定控制对电网稳定的协调控制效果。

步骤3）所述的实时仿真场景为接近实际电力系统工况的仿真场景，如各种可能发生的电网故障、测量和控制系统通信延时和多类型电网控制器综合作用等。 

它首先应用复杂大电网实时仿真的建模技术来搭建用于某个电网安全稳定控制系统研发用的仿真环境。 

所述步骤1）的建立大电网计算和稳定分析的实时仿真模型和参数的方法包括交流网架实时仿真模型的构建、发电机控制系统实时仿真模型的构建、电力系统HVDC,FACTS实时仿真模型的构建和安稳控制系统实时仿真模型的构建。 

首先应用复杂大电网实时房展的建模技术来搭建用于某个电网安全控制系统试验用的仿真环境，建模方法包括11）交流网架实时仿真模型的构建，12）发电机控制系统实时仿真模型的构建，13）电力系统HVDC、FACTS实时仿真模型的构建，14）安稳控制系统实时仿真模型的构建。 

11）构建交流网架实时仿真模型 

大型交流电网架实时仿真一般分为以下三步：（1）系统动态等值；（2）实时仿真建模；（3）仿真模型调试和校核。

（1）系统动态等值 

（1.1）确定等值化简原则和条件