本實(shí)用新型涉及數(shù)?；旌戏抡骖I(lǐng)域，尤其涉及一種基于RTDS的大功率混合仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著可再生能源發(fā)電、高壓直流輸電、大功率電力電子設(shè)備等接入電網(wǎng)，電力系統(tǒng)正朝著越來越龐大和復(fù)雜的方向發(fā)展，作為電力系統(tǒng)新型設(shè)備研究、設(shè)備入網(wǎng)測試、系統(tǒng)及設(shè)備故障再現(xiàn)、系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行研究的重要技術(shù)手段，電力系統(tǒng)實(shí)時仿真技術(shù)是不可或缺的。目前，電力系統(tǒng)實(shí)時仿真技術(shù)主要有實(shí)時數(shù)字仿真或物理模擬兩種，至今世界上尚沒有一種單純的實(shí)時數(shù)字仿真或物理模擬仿真能夠簡單、高效的開展所有研究工作，他們各自有自己的優(yōu)勢和缺點(diǎn)。數(shù)字仿真采用仿真系統(tǒng)各元件的數(shù)學(xué)模型，基于數(shù)值運(yùn)算和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模擬仿真，建模經(jīng)濟(jì)、快捷、參數(shù)調(diào)整方便。電力系統(tǒng)數(shù)字仿真包括實(shí)時數(shù)字仿真和非實(shí)時數(shù)字仿真兩大類：目前廣泛使用的EMPT、NETOMAC、PSS/E等軟件，屬于非實(shí)時數(shù)字仿真，用于潮流計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定等離線分析；HYPERSIM、ARENE、ADPSS、DDRTS及RTDS等軟件，屬于實(shí)時數(shù)字仿真，可方便地測試?yán)^電保護(hù)裝置、發(fā)電機(jī)勵磁裝置、綜合自動化裝置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線分析計(jì)算。實(shí)時數(shù)字仿真基本不受系統(tǒng)規(guī)模限制，建模方便、周期短、靈活性高、經(jīng)濟(jì)性好，但對于模型復(fù)雜或不明確的新設(shè)備或系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確模擬。物理模擬基于相似理論，采用真實(shí)的物理元件，按主要標(biāo)幺值參數(shù)相等的原則，建立原系統(tǒng)簡化縮小的模擬系統(tǒng)，保留了實(shí)際設(shè)備的物理特性，物理模擬仿真直觀、準(zhǔn)確，但建模周期長、占地面積大、投資和運(yùn)行成本高、參數(shù)調(diào)整困難，系統(tǒng)移植性、擴(kuò)展性和兼容性差，使用不夠靈活。實(shí)時數(shù)字仿真和物理模擬仿真各有其優(yōu)缺點(diǎn)，且具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性，有些單位不得不同時建設(shè)兩種仿真平臺，即便如此，也難以完全滿足需求。如果可以將兩者結(jié)合起來進(jìn)行電力系統(tǒng)聯(lián)合實(shí)時仿真勢必能達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)，使仿真系統(tǒng)的功能更加強(qiáng)大、適用性更強(qiáng)，從而大大推動電力系統(tǒng)仿真技術(shù)的進(jìn)步，因而，這也是當(dāng)今電力系統(tǒng)仿真技術(shù)研究的熱點(diǎn)。

數(shù)字物理混合仿真技術(shù)正是結(jié)合了實(shí)時數(shù)字仿真和物理模擬兩種仿真平臺技術(shù)，根據(jù)需要將所研究系統(tǒng)一部分建模在數(shù)字仿真子系統(tǒng)(平臺)中，剩余部分則建模在物理模擬子系統(tǒng)(平臺)中，兩個子系統(tǒng)之間通過數(shù)字和物理混合仿真接口連接，進(jìn)行功率流和信息流的實(shí)時交換與相互作用傳遞，從而實(shí)現(xiàn)兩個不同原理系統(tǒng)像一個統(tǒng)一系統(tǒng)一樣實(shí)時、同步地混合運(yùn)行。

目前，國內(nèi)外研究者在數(shù)字物理混合仿真應(yīng)用研究方面取得了一定的成果，大部分?jǐn)?shù)?；旌蠈?shí)時仿真技術(shù)屬于信號型，多為二次系統(tǒng)在環(huán)的數(shù)字和物理混合仿真，現(xiàn)已在系統(tǒng)分析與設(shè)備實(shí)時測試領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，主要用于繼電保護(hù)、綜合自動化、勵磁、電力電子控制系統(tǒng)等裝置的測試，然而信號型數(shù)?；旌蠈?shí)時仿真系統(tǒng)電壓等級低，應(yīng)用受到局限，不能滿足電力系統(tǒng)仿真分析需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種基于RTDS的大功率混合仿真系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)的電壓等級低，應(yīng)用受到局限，不能滿足電力系統(tǒng)仿真分析需求的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于RTDS的大功率混合仿真系統(tǒng)，包括：

RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1、物理仿真系統(tǒng)2、數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3；

RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1包括大電網(wǎng)一次系統(tǒng)模型11、二次控制系統(tǒng)模型12和第一數(shù)字側(cè)接口13；

大電網(wǎng)一次系統(tǒng)模型11包括：發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、負(fù)荷、電壓電流互感器等；

二次控制系統(tǒng)模型12包括發(fā)電機(jī)控制模型、斷路器控制模型、故障控制模型等；

物理仿真系統(tǒng)2包括物理仿真系統(tǒng)模型21、第一物理側(cè)接口22；

物理仿真系統(tǒng)模型21包括模擬發(fā)電機(jī)、模擬變壓器、模擬線路、模擬風(fēng)機(jī)、模擬電動機(jī)等物理模擬設(shè)備；

數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3包括數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口信號交互系統(tǒng)31、第二數(shù)字側(cè)接口32和第二物理側(cè)接口33；

數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二數(shù)字側(cè)接口32與RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1的第一數(shù)字側(cè)接口13信號連接；

數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二物理側(cè)接口33與物理仿真系統(tǒng)2的第一物理側(cè)接口22功率連接。

從以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于RTDS的大功率混合仿真系統(tǒng)包括：RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1、物理仿真系統(tǒng)2、數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3；RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1包括大電網(wǎng)一次系統(tǒng)模型11、二次控制系統(tǒng)模型12和第一數(shù)字側(cè)接口13；物理仿真系統(tǒng)2包括物理仿真系統(tǒng)模型21、第一物理側(cè)接口22；數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3包括數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口信號交互系統(tǒng)31、第二數(shù)字側(cè)接口32和第二物理側(cè)接口33；數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二數(shù)字側(cè)接口32與RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1的第一數(shù)字側(cè)接口13信號連接；數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二物理側(cè)接口33與物理仿真系統(tǒng)2的第一物理側(cè)接口22功率連接。本實(shí)施例中通過數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二數(shù)字側(cè)接口32與RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1的第一數(shù)字側(cè)接口13信號連接及數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二物理側(cè)接口33與物理仿真系統(tǒng)2的第一物理側(cè)接口22功率連接，且通過數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3與電網(wǎng)的能量回饋，將RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1虛擬數(shù)字量轉(zhuǎn)換為實(shí)際功率流與物理仿真系統(tǒng)2進(jìn)行能量交換，通過交互控制，反映兩個系統(tǒng)之間的相互作用，真正實(shí)施了RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1與物理仿真系統(tǒng)2間的實(shí)時、同步地混合仿真運(yùn)行，且具有良好的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)和暫態(tài)性能，能夠滿足各種設(shè)備、微網(wǎng)及復(fù)雜電網(wǎng)的仿真要求，克服了數(shù)字仿真和物理仿真各自的局限性，同時發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢，直接在一次主回路對接兩個子系統(tǒng)，可真實(shí)展現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)及設(shè)備的寬頻帶特性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)的電壓等級低，應(yīng)用受到局限，不能滿足電力系統(tǒng)仿真分析需求的技術(shù)問題，進(jìn)一步拓展了電力系統(tǒng)實(shí)時仿真的應(yīng)用領(lǐng)域，為包含有智能電網(wǎng)、新能源、分布式發(fā)電、高頻電力電子設(shè)備等非常規(guī)設(shè)備的電力系統(tǒng)提供大功率、高精度仿真平臺，并能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)故障重現(xiàn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種基于RTDS的大功率混合仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖示說明，1RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)，11大電網(wǎng)一次系統(tǒng)模型，12二次控制系統(tǒng)模型，13第一數(shù)字側(cè)接口，2物理仿真系統(tǒng)，21物理仿真系統(tǒng)模型，22第一物理側(cè)接口，3數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置，31數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口信號交互系統(tǒng)，32第二數(shù)字側(cè)接口，33第二物理側(cè)接口。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種基于RTDS的大功率混合仿真系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)的電壓等級低，應(yīng)用受到局限，不能滿足電力系統(tǒng)仿真分析需求的技術(shù)問題。

請參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種基于RTDS的大功率混合仿真系統(tǒng)的一個實(shí)施例包括：

RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1、物理仿真系統(tǒng)2、數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3；

RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1包括大電網(wǎng)一次系統(tǒng)模型11、二次控制系統(tǒng)模型12和第一數(shù)字側(cè)接口13；

大電網(wǎng)一次系統(tǒng)模型11包括：發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、負(fù)荷、電壓電流互感器等；

二次控制系統(tǒng)模型12包括發(fā)電機(jī)控制模型、斷路器控制模型、故障控制模型等；

物理仿真系統(tǒng)2包括物理仿真系統(tǒng)模型21、第一物理側(cè)接口22；

物理仿真系統(tǒng)模型21包括模擬發(fā)電機(jī)、模擬變壓器、模擬線路、模擬風(fēng)機(jī)、模擬電動機(jī)等物理模擬設(shè)備；

數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3包括數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口信號交互系統(tǒng)31、第二數(shù)字側(cè)接口32和第二物理側(cè)接口33；

數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二數(shù)字側(cè)接口32與RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1的第一數(shù)字側(cè)接口13信號連接；

數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二物理側(cè)接口33與物理仿真系統(tǒng)2的第一物理側(cè)接口22功率連接。

需要說明的是，第一數(shù)字側(cè)接口13用于在RTDS上建立與物理模擬子系統(tǒng)進(jìn)行電壓、電流數(shù)據(jù)交互的接口模型。RTDS數(shù)字仿真子系統(tǒng)用于在RTDS實(shí)時數(shù)字仿真儀上搭建電力系統(tǒng)大電網(wǎng)模型并實(shí)現(xiàn)與數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3進(jìn)行電壓電流數(shù)據(jù)交互。

物理仿真子系統(tǒng)包括物理仿真系統(tǒng)模型21、第一物理側(cè)接口22。物理仿真系統(tǒng)模型21包括模擬發(fā)電機(jī)、模擬變壓器、模擬線路、模擬風(fēng)機(jī)、模擬電動機(jī)等物理模擬設(shè)備。第一物理側(cè)接口22用于和數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3進(jìn)行電壓、電流數(shù)據(jù)交互。

數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3包括接口信號交互系統(tǒng)、第二數(shù)字側(cè)接口32、第二物理側(cè)接口33。該數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3為一套大功率、系統(tǒng)級數(shù)字和物理混合實(shí)時仿真接口裝置，它可以通過與電網(wǎng)的能量回饋，將數(shù)字側(cè)虛擬數(shù)字量轉(zhuǎn)換為實(shí)際功率流與物理模擬子系統(tǒng)進(jìn)行能量交換，通過交互控制，反映兩個系統(tǒng)之間的相互作用。第二數(shù)字側(cè)接口32用于與數(shù)字仿真子系統(tǒng)進(jìn)行電壓、電流數(shù)據(jù)交互。第二物理側(cè)接口33用于和物理仿真子系統(tǒng)進(jìn)行電壓、電流數(shù)據(jù)交互。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于RTDS的大功率混合仿真系統(tǒng)包括：RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1、物理仿真系統(tǒng)2、數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3；RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1包括大電網(wǎng)一次系統(tǒng)模型11、二次控制系統(tǒng)模型12和第一數(shù)字側(cè)接口13；物理仿真系統(tǒng)2包括物理仿真系統(tǒng)模型21、第一物理側(cè)接口22；數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3包括數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口信號交互系統(tǒng)31、第二數(shù)字側(cè)接口32和第二物理側(cè)接口33；數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二數(shù)字側(cè)接口32與RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1的第一數(shù)字側(cè)接口13信號連接；數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二物理側(cè)接口33與物理仿真系統(tǒng)2的第一物理側(cè)接口22功率連接。本實(shí)施例中通過數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二數(shù)字側(cè)接口32與RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1的第一數(shù)字側(cè)接口13信號連接及數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3通過第二物理側(cè)接口33與物理仿真系統(tǒng)2的第一物理側(cè)接口22功率連接，且通過數(shù)字物理混合仿真功率在環(huán)接口裝置3與電網(wǎng)的能量回饋，將RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1虛擬數(shù)字量轉(zhuǎn)換為實(shí)際功率流與物理仿真系統(tǒng)2進(jìn)行能量交換，通過交互控制，反映兩個系統(tǒng)之間的相互作用，真正實(shí)施了RTDS數(shù)字仿真系統(tǒng)1與物理仿真系統(tǒng)2間的實(shí)時、同步地混合仿真運(yùn)行，且具有良好的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)和暫態(tài)性能，能夠滿足各種設(shè)備、微網(wǎng)及復(fù)雜電網(wǎng)的仿真要求，克服了數(shù)字仿真和物理仿真各自的局限性，同時發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢，直接在一次主回路對接兩個子系統(tǒng)，可真實(shí)展現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)及設(shè)備的寬頻帶特性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)的電壓等級低，應(yīng)用受到局限，不能滿足電力系統(tǒng)仿真分析需求的技術(shù)問題，進(jìn)一步拓展了電力系統(tǒng)實(shí)時仿真的應(yīng)用領(lǐng)域，為包含有智能電網(wǎng)、新能源、分布式發(fā)電、高頻電力電子設(shè)備等非常規(guī)設(shè)備的電力系統(tǒng)提供大功率、高精度仿真平臺，并能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)故障重現(xiàn)。

以上對本實(shí)用新型所提供的一種基于RTDS的大功率混合仿真系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。