[发明专利]风电场仿真机与RTDS仿真器的自定义接口

说明书

技术领域

本发明属于电力系统源网联合仿真建模与运行控制技术领域，尤其涉及一种风电场仿真机与RTDS仿真器的自定义接口。

背景技术

风力发电在技术上日趋成熟，而风力发电成本不断降低，在各种可再生能源利用中，风能具有很强的竞争力，成为电力系统增长速度最快的新能源。

风电场并网运行是实现风能大规模利用的有效方式，然而风力的随机性和间歇性以及机组运行时对无功的需求都会对电力系统稳定运行产生危害。风电场对电压的影响主要包括电压波动，闪变以及波形畸变、电压不平衡等。正常运行中，风电场无功补偿不足时，有功和无功潮流都有发生反向的可能性，逆潮流可能会引起继电保护装置的误操作。这将会增加电网调压、运行调度等辅助服务负担，造成电网运行成本的增加。在系统频率方面，风电场的影响取决于风电场容量占系统总容量的比例。当风电场容量在系统中所占的比例较大时，其输出功率的随机波动性对电网频率的影响会比较显著，增加电网调频负担，影响了电网的电能质量和一些频率敏感负荷的正常工作。此外，风电机组容易受电网扰动而退出运行，当电网发生短路故障时，还将由于风电场退出运行而增加电网有功缺额，进而恶化电网的稳定性。

从电网运行的现实及大规模开发风电的长远利益角度来讲，提高风电场输出功率的可控性是目前风力发电技术的重要发展方向。但风电功率平抑控制是一个涉及各种电源与电网相互作用的动力系统问题，同时，风电功率平抑需要一个过程，在这个过程中，风电功率不断变化的同时（包括稳态、低电压穿越、脱网等），电网的控制中心也在不断进行着中各种控制。目前，尚没有一个合适的仿真工具能够进行这样的过程性的动力系统仿真。

风电厂仿真系统是面向连续工业过程仿真的集模块设计、开发、组态、调试、实时运行、维护、修改、扩充、数据库（模块）管理、网络通讯以及整个系统运行和管理于一体的大型专业集群化的支撑系统软件，可对风力发电中的风模块、风力机模块、传动链模块、发电机模块、变流器模块等主要模块以及各种辅助模块进行仿真。

RTDS（Real Time Digital Simulator，实时数字仿真器）是一种实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置，其提供了几乎所有的传统电力系统元件模型、控制器模型、传输线模型、FACTS和HVDC装置模型,每片DSP均配有开关量和模拟量输入输出通道，这些通道可供RTDS和外部物理设备连接，实现物理和数字混合仿真，对控制设备和保护装置进行测试。

为此，可以考虑在风电厂仿真系统中构建大规模风电场详细仿真模型，用于仿真风电场工作情况，在实时数字仿真器RTDS上搭建等值后包含风电场的交直流系统的电网仿真模型，用于仿真包含风电场交直流系统的电网的工作情况，从而实现风电功率平抑的过程仿真。而这时，为了实现大规模风电场详细仿真模型的数据与包含风电场的交直流系统的电网仿真模型的数据之间的交互，需要设计一种自定义接口。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种风电场仿真机与RTDS仿真器的自定义接口，将风电场详细电源仿真与用RTDS进行电磁暂态仿真的电网相结合，形成风电场与RTDS电网联合仿真系统，为大规模风电并网过程的研究提供实时仿真工具。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种风电场仿真机与RTDS仿真器的自定义接口，用于实时数字仿真器RTDS与风电厂仿真系统之间的数据通信，其特征在于，所述自定义接口分别与实时数字仿真器RTDS中的等值后交直流系统电网仿真模块和光纤通讯接口卡相连，所述光纤通讯接口卡与风电厂仿真系统中的风电场详细仿真模块相连；

所述等值后交直流系统电网仿真模块用于将下行数据通过光纤通讯接口卡发送至风电场详细仿真模块；所述下行数据包括风场接入点开关状态、风场接入点线电压、风电场实际出力、AGC指令和同步信号；

所述风电场详细仿真模块用于接收下行数据，并根据下行数据仿真风电场的工作状态，从而生成上行数据，再将上行数据通过光纤通讯接口卡发送至自定义接口；所述上行数据包括风电场实时有功功率、风电场实时无功功率和同步信号；

所述自定义接口用于接收上行数据，并在接收到上行数据后，从等值后交直流系统电网仿真模块采集风场接入点的瞬时电压和风场接入点的瞬时相角，再根据风场接入点的瞬时电压、风场接入点的瞬时相角、风电场实时有功功率和风电场实时无功功率，计算得到瞬时电流并将所述瞬时电流发送至等值后交直流系统电网仿真模块。