[发明专利]一种基于RTDS的风电控制系统功能及信息安全测试系统与装置

说明书

技术领域

本发明涉及模拟测试技术领域，特别涉及一种基于RTDS的风电控制系统功能及信息安全测试平台与测试方法。

背景技术

风电控制系统是风力发电机组的重要组成部分，实现了风力发电机组的运行监控和远程控制。伴随着风电控制系统自动化程度信息化程度的不断提高，风力发电机组的安全稳定运行对风电控制系统的设计提出了更高的要求。风电控制系统的合理控制策略及其自身安全性，决定了风力发电机组是否能够稳定正常运行，是否具备抗故障抗攻击的能力。

风电控制系统的安全包含功能安全和信息安全两个方面。风电控制系统的功能安全侧重于风电控制系统的电气电子元器件、系统软硬件、机械结构等控制系统部件的故障控制和恢复能力。虽然风电控制系统的设计中已经考虑安全链的设计，但如何保证所设计的安全链控制逻辑是否能满足功能安全的相关国家标准，相关研究仍处于空白。信息安全侧重于风电控制系统中软件、网络等信息系统部件的抗攻击能力。

现有技术中，如公开号为CN105867161A，公开时间为2016年8月17日，名称为“基于RTDS的风力发电数字物理混合仿真系统及方法”的中国发明专利文献，公开了基于RTDS的风力发电数字物理混合仿真系统及方法，该仿真系统既可实现纯RTDS风力发电系统仿真又可实现数字物理混合RTDS风力发电系统仿真，由纯RTDS风力发电仿真系统和数字物理混合RTDS风力发电系统两部分组成；纯RTDS风力发电仿真系统在RTDS-RSCAD软件中实现，包括仿真控制器、风力发电系统主电路数学模型和仿真电网模型；数字物理混合RTDS风力发电仿真系统由RTDS-RSCAD软件、接口卡和物理设备构成；本发明可通过多种模式的仿真对风力发电系统进行综合分析，既可在物理平台上对控制策略的性能进行检验和调试，又可实时修正控制参数、控制策略，为实际工程设计提供重要实践依据；但是这种技术方案依然不能实现风电场的安全模拟测试。

再如，公开号为CN203102283U，公开时间为2013年7月31日，名称为“一种基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统”的中国实用新型专利文献，提供一种基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统，所述基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统包括：RTDS电网仿真装置、RTDS风电场仿真装置和双馈风机变流器，其中：所述RTDS电网仿真装置，用于仿真电网；所述RTDS风电场仿真装置，分别与所述RTDS电网仿真装置和所述双馈风机变流器相连接，用于仿真风电场，并通过与所述RTDS电网仿真装置配合以对所述双馈风机变流器进行性能检测的技术手段，所以达到了如下的技术效果：该系统可以仿真风电场的静态运行特性以及故障情况下风电场与电网的动态交互过程，复现电网运行事故，并对双馈风机变流器进行性能检测，分析事故发生机理。但同样的，这种技术方案所提供的仿真系统依然不能解决安全测试的模拟。

发明内容

为了研究风电控制系统所存在安全隐患可能带来的灾难性影响，本发明提供了一种基于RTDS的风电控制系统功能及信息安全测试平台与测试方法利用了RTDS半实物仿真技术，结合现场使用的真实风电控制系统，设计功能安全测试集和信息安全测试集，以评估安全隐患对在运行的风电控制系统可能造成的影响，重点验证风电控制系统的控制系统、信息系统是否符合国家标准。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于RTDS的风电控制系统功能及信息安全测试系统，其特征在于：包括通过风电现场就地控制系统数据相连的RTDS半实物仿真系统和风电主控室远程控制系统；所述RTDS系统包括RSCAD仿真软件和硬件仿真器，硬件仿真器包括I/O输入输出接口，RSCAD仿真软件用于编写和设计风力发电机仿真模型；所述RTDS半实物仿真系统对风力发电机及其现场环境进行仿真模拟，实现实际被控对象及其物理过程的硬件在环仿真功能。

所述风力发电仿真模型包括机械模型、电气模型和风场模型；

所述机械模型包括风轮转矩子模型、风力机子模型、齿轮箱传递模型、液压系统子模型和机械负载力矩子模型，机械模型用于实现对风力发电机组机械部分的机械力学特性的仿真建模；

所述电气模型包括发电机子模型、变压器转换模型和电网负载子模型，电气模型用于实现风力发电机组电气部分的电磁学特性的仿真建模；

所述风场模型包括风速子模型、温度子模型、湿度子模型和雷电天气子模型，风场模型用于实现风力发电机组动力来源及其所处环境的仿真模型。