[发明专利]一种电力一次系统数字物理混合仿真方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力一次系统数字物理混合仿真方法及其系统，尤其涉及一种用于新能源装备测试的电力一次系统数字物理混合仿真方法，属于电力系统实时仿真技术领域。

背景技术

电力系统正处在新能源革命的新形势下，各种新能源装备的不断涌现，对电力系统仿真测试技术提出了新的要求。传统的电力系统仿真技术，主要分为物理仿真和数字仿真两类。物理仿真基于相似理论，将实际电力系统元件用参数成比例缩小的真实物理元件模拟，不需要确定设备的数学模型，但建设投资大、参数更改困难。数字仿真基于数学模型研究电力系统动态过程，系统和参数的修改灵活方便，可实现大规模电网的仿真和计算，但受限于系统建模技术，建模的好坏直接影响结果的精度和可信性。电力一次系统数字物理混合仿真（以下简称“混合仿真”）是：用物理仿真模拟建模效果不理想或模型未知的元件或子系统，或直接采用该元件或子系统的实际设备；再用数字仿真模拟大规模的电力系统；并通过接口联合起来进行仿真运行。混合仿真是一种适用于针对数学模型不成熟的新能源装备进行测试和研究的仿真技术。DDRTS是由深圳殷图科技发展有限公司、清华大学电机系和东北电力调度中心合作开发电磁暂态实时仿真系统，具有自主知识产权，集数字仿真和实时测试功能于一体，但是不具备物理仿真的功能。

申请号CN201010145890.7的专利《基于实时数字仿真器的电磁暂态与机电暂态混合仿真方法》提供了一种将两类不同电力系统数字仿真之间的混合仿真方法，但无法实现数字仿真与物理仿真的混合应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种电力一次系统数字物理混合仿真方法及其系统，以用于新能源装备的测试，综合物理仿真和数字仿真两种方法的优点，对常规电力系统进行数字仿真，对重点关注的新能源装备或以之为主的子系统采用物理仿真。

本发明提出的电力一次系统数字物理混合仿真方法，包括以下步骤：

（1）采用实时数字仿真系统构建一个虚拟电力系统，并对虚拟电力系统进行电磁暂态实时仿真计算，得到虚拟电力系统的接口电压量；

（2）采用物理模拟系统对实际电力系统进行物理仿真，得到实际电力系统的接口电压和/或电流；

（3）在所述的实时数字仿真系统和所述的物理模拟系统之间设置一个功率接口系统；

（4）上述实时数字仿真系统将上述虚拟电力系统的接口电压量发送至上述功率接口系统，功率接口系统将上述接口电压量进行放大后加载到物理模拟系统，物理模拟系统根据功率放大的电压，对实际电力系统进行物理仿真；

（5）上述功率接口系统采集上述实际电力系统的接口电压和/或电流，并将实际电力系统的接口电压和/或电流量测值发送至上述实时数字仿真系统，实时数字仿真系统利用电压和/或电流量对虚拟电力系统进行电磁暂态计算。

本发明提出的电力一次系统数字物理混合仿真系统，包括：

实时数字仿真系统，用于构建一个虚拟电力系统，并对虚拟电力系统进行电磁暂态实时仿真计算，得到虚拟电力系统的接口电压量；

物理模拟系统，用于对实际电力系统进行物理仿真，得到实际电力系统的接口电压和/或电流；

功率接口系统，用于将上述虚拟电力系统的接口电压量放大并加载到物理模拟系统，以及将实际电力系统的接口电压和/或电流采集并发送至实时数字仿真系统。

本发明的混合仿真系统中，所述的功率接口系统包括：

高速通信卡，用于接收来自实时数字仿真平台对虚拟电力系统的接口电压量计算结果，并将该计算结果发送给信号分配器，同时接收来自信号分配器的对实际电力系统的接口电压和/或电流测量结果，并将该测量结果发送给实时数字仿真平台；

信号分配器，用于接收来自高速通信卡的上述计算结果，并将该计算结果发送给功率放大通道，同时接收来自传感测量通道的对实际电力系统的所述测量结果，并将该测量结果发送给高速通信卡；

功率放大通道，用于接收信号分配器发送的上述计算结果，并将该计算结果放大到实际电力系统所要求的功率等级，该放大后的计算结果用于替代虚拟电力系统与实际电力系统进行真实的功率交换；

传感测量通道，用于对实际电力系统中的电压和/或电流进行测量，并将该测量结果发送给信号分配器；

所述的高速通信卡与所述的信号分配器之间通过光纤连接，信号分配器与所述的功率放大通道和传感测量通道之间分别通过数据线连接，功率放大通道与实际电力系统之间通过电缆连接。

上述功率接口系统中，所述的高速通信卡，包括：

程序存储器，用于存储中央处理器的程序代码，程序存储器与中央处理器相连接；