本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)中區(qū)域電網(wǎng)與各類電源間的實(shí)時(shí)仿真技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種源網(wǎng)聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

相關(guān)技術(shù)中提供了一種源網(wǎng)聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，用來(lái)模擬各類電網(wǎng)及各類發(fā)電機(jī)組故障，以及新能源特性和電力系統(tǒng)分析控制方法的理論研究。該源網(wǎng)聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)源側(cè)和網(wǎng)側(cè)的仿真，并且通過(guò)電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(EMS)和自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)調(diào)度系統(tǒng)來(lái)模擬控制中心。其中，用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)仿真的網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)與EMS連接。

在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，用于連接網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)與EMS的GTNET接口卡上目前集成的四種規(guī)約中，只有分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)約(DNP3.0)是唯一可用于遠(yuǎn)程通訊的規(guī)約，理論上EMS側(cè)配置了相同類型的規(guī)約，但是不同廠家對(duì)規(guī)約理解上的不同，導(dǎo)致目前兩側(cè)終端的DNP3.0規(guī)約不能兼容。因此，RTDS仿真系統(tǒng)和EMS之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種GTNET接口卡和源網(wǎng)聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，以至少解決RTDS仿真系統(tǒng)和EMS之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的問(wèn)題。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種網(wǎng)絡(luò)通訊(GTNET)接口卡，包括：數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器用于將網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為EMS和AGC調(diào)度系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)格式。

可選地，所述數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器包括依次連接的：第一數(shù)據(jù)打包模塊、第一規(guī)約接口函數(shù)模塊、數(shù)據(jù)包識(shí)別和提取模塊、第二規(guī)約接口函數(shù)模塊、以及第二數(shù)據(jù)打包模塊。

可選地，所述數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器還包括：第一數(shù)據(jù)緩存模塊和第二數(shù)據(jù)緩存模塊；其中，

所述第一數(shù)據(jù)緩存模塊分別與所述第一數(shù)據(jù)打包模塊和所述第一規(guī)約接口函數(shù)模塊連接；所述第二數(shù)據(jù)緩存模塊分別與所述第二數(shù)據(jù)打包模塊和所述第二規(guī)約接口函數(shù)模塊連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供了一種源網(wǎng)聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，包括：源側(cè)仿真機(jī)集群、協(xié)調(diào)服務(wù)器、網(wǎng)側(cè)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真儀RTDS系統(tǒng)、電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS、自動(dòng)發(fā)電控制AGC調(diào)度系統(tǒng)，其中，

所述源側(cè)仿真機(jī)集群中的每個(gè)源側(cè)仿真機(jī)分別與所述協(xié)調(diào)服務(wù)器連接；所述協(xié)調(diào)服務(wù)器與所述網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)連接；所述網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)分別通過(guò)GTNET接口卡與所述EMS和所述AGC調(diào)度系統(tǒng)連接；所述EMS與所述AGC調(diào)度系統(tǒng)建立通訊連接；

所述GTNET接口卡包括數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器用于將網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為EMS和AGC調(diào)度系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)格式。

可選地，所述風(fēng)電機(jī)組仿真機(jī)包括：風(fēng)模型模塊、風(fēng)力機(jī)模型模塊、傳動(dòng)鏈模型模塊、發(fā)電機(jī)模型模塊、變流器模型模塊。

可選地，所述火電機(jī)組仿真機(jī)包括：機(jī)組動(dòng)態(tài)模型模塊和協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其中，

所述機(jī)組動(dòng)態(tài)模型模塊包括：鍋爐動(dòng)態(tài)單元、汽輪機(jī)動(dòng)態(tài)單元、發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)單元；

所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括：鍋爐主控模塊、汽機(jī)主控模塊、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制DEH模塊、頻差校正模塊。

可選地，所述水電機(jī)組仿真機(jī)包括：AGC模塊、電子調(diào)節(jié)器模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊、引水和泄水模塊、水輪發(fā)電機(jī)組模塊和測(cè)量模塊。

可選地，所述核電機(jī)組仿真機(jī)包括：中子動(dòng)態(tài)模型模塊、堆芯燃料及冷卻劑溫度模型模塊、一回路冷卻劑管道模型模塊、蒸汽發(fā)生器模型模塊、冷卻劑泵模型模塊、反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)模型模塊、汽輪機(jī)模型模塊、汽機(jī)調(diào)速器模型模塊。

可選地，所述光伏發(fā)電機(jī)組仿真機(jī)包括：光伏電池組模型模塊、直流-直流DC-DC模塊、直流-交流DC-AC模塊、濾波升壓模塊、逆變器控制模塊和最大功率跟蹤MPPT模塊。

可選地，所述網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)通過(guò)GTFPGA接口卡與所述協(xié)調(diào)服務(wù)器連接。

通過(guò)本實(shí)用新型，采用包括數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的GTNET接口卡，該數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器用于將網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為EMS和AGC調(diào)度系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)格式，從而解決了RTDS仿真系統(tǒng)和EMS之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了RTDS仿真系統(tǒng)的輸出接口與EMS輸入接口的兼容。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的源網(wǎng)聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的火電機(jī)組仿真機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的水電機(jī)組仿真機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的核電機(jī)組仿真機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的光伏發(fā)電機(jī)組仿真機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的可選結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

實(shí)施例1

在本實(shí)施例中提供了一種源網(wǎng)聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的源網(wǎng)聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，該系統(tǒng)包括：源側(cè)仿真機(jī)集群1、協(xié)調(diào)服務(wù)器2、網(wǎng)側(cè)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真儀RTDS系統(tǒng)3、電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS 4、自動(dòng)發(fā)電控制AGC調(diào)度系統(tǒng)5，其中，

源側(cè)仿真機(jī)集群1中的每個(gè)源側(cè)仿真機(jī)分別與協(xié)調(diào)服務(wù)器2連接；協(xié)調(diào)服務(wù)器2與網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)3連接；網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)3分別與EMS 4和AGC調(diào)度系統(tǒng)5連接；EMS 4與AGC調(diào)度系統(tǒng)5建立通訊連接。

RTDS提供多種數(shù)據(jù)接口，用于實(shí)現(xiàn)其與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。由于常規(guī)的數(shù)模轉(zhuǎn)換接口通常通道數(shù)不足，精度不同，為實(shí)現(xiàn)RTDS與EMS之間基于以太網(wǎng)的系統(tǒng)級(jí)閉環(huán)，RTDS系統(tǒng)側(cè)數(shù)據(jù)輸入輸出通過(guò)RTDS/GTNET卡實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)3通過(guò)GTNET接口卡6與EMS 4和AGC調(diào)度系統(tǒng)5連接。該GTNET接口卡6包括：數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器用于將網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)3輸出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為EMS 4和AGC調(diào)度系統(tǒng)5支持的數(shù)據(jù)格式。

上述系統(tǒng)利用源側(cè)仿真機(jī)集群1的火電、風(fēng)電、抽水蓄能等源側(cè)仿真機(jī)可以模擬實(shí)際機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性，網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)3提供實(shí)際電網(wǎng)的建模和仿真平臺(tái)，EMS 4和自動(dòng)發(fā)電控制AGC調(diào)度系統(tǒng)5可以模擬多級(jí)調(diào)度中心。通過(guò)上述系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、多級(jí)調(diào)度中心之間的全景式聯(lián)合仿真，為大規(guī)模新能源并網(wǎng)后電網(wǎng)調(diào)度新機(jī)制的研究提供條件。

RTDS系統(tǒng)具有高度并行計(jì)算能力、可擴(kuò)展性和多種數(shù)據(jù)接口使其在大電網(wǎng)運(yùn)行分析和閉環(huán)測(cè)試實(shí)驗(yàn)等方面具有前景，但由于模型差異、規(guī)模限制等因素，RTDS仿真模型一般來(lái)說(shuō)是針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)按照一定規(guī)則簡(jiǎn)化之后的等值系統(tǒng)。因此，可以結(jié)合現(xiàn)有RTDS硬件資源，首先在考慮保留電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性的前提下，確定電網(wǎng)的保留區(qū)域及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，進(jìn)行網(wǎng)架部分的等值，外網(wǎng)部分則以無(wú)窮大電源的形式接入。然后再在RTDS仿真平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)際電網(wǎng)等值系統(tǒng)的建模仿真，并通過(guò)修改參數(shù)、元件選型等操作，建立上述的網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)3，保證RTDS的仿真輸出與實(shí)際電網(wǎng)保持一致。

EMS 4和AGC調(diào)度系統(tǒng)5在本實(shí)施例中作為模擬控制中心，接收來(lái)自網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)3的實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)RTDS仿真數(shù)據(jù)的分廠站接收和存儲(chǔ)，可以在EMS 4上搭建實(shí)際電網(wǎng)等值系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型，包含搭建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備元件參數(shù)的錄入、廠站數(shù)據(jù)通道參數(shù)的設(shè)置等，并執(zhí)行后續(xù)EMS計(jì)算模型的調(diào)整和驗(yàn)證，從而結(jié)合高級(jí)應(yīng)用軟件，為調(diào)度員做出正確的決策提供保障。

可選地，源側(cè)仿真機(jī)集群1包括但不限于以下至少之一：一個(gè)或多個(gè)風(fēng)電機(jī)組仿真機(jī)、一個(gè)或多個(gè)火電機(jī)組仿真機(jī)、一個(gè)或多個(gè)水電機(jī)組仿真機(jī)、一個(gè)或多個(gè)核電機(jī)組仿真機(jī)、一個(gè)或多個(gè)光伏發(fā)電機(jī)組仿真機(jī)。

可選地，風(fēng)電機(jī)組仿真機(jī)包括：風(fēng)模型模塊、風(fēng)力機(jī)模型模塊、傳動(dòng)鏈模型模塊、發(fā)電機(jī)模型模塊、變流器模型模塊。

例如，風(fēng)電機(jī)組仿真采用分布式仿真機(jī)機(jī)群設(shè)計(jì)。在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)中核心對(duì)象為風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)電機(jī)組中根據(jù)功能不同分為以下模型：風(fēng)模型、風(fēng)力機(jī)模型、傳動(dòng)鏈模型、發(fā)電機(jī)模型、變流器模塊；除主要模塊之外，還可以有各種輔助模塊。

風(fēng)電機(jī)組以風(fēng)作為原動(dòng)力，風(fēng)速直接決定了風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性。在該仿真系統(tǒng)中，為了較精確描述風(fēng)能的隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，仿真系統(tǒng)中用四種成分來(lái)模擬：基本風(fēng)、陣風(fēng)、漸變風(fēng)和隨機(jī)風(fēng)。也可從風(fēng)電場(chǎng)SIS數(shù)據(jù)讀取接口數(shù)據(jù)，使風(fēng)電仿真機(jī)可以模擬實(shí)際的風(fēng)力變化。

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的火電機(jī)組仿真機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，可選地，火電機(jī)組仿真機(jī)包括：機(jī)組動(dòng)態(tài)模型模塊和協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其中，機(jī)組動(dòng)態(tài)模型模塊包括：鍋爐動(dòng)態(tài)單元、汽輪機(jī)動(dòng)態(tài)單元、發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)單元；協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括：鍋爐主控模塊、汽機(jī)主控模塊、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制DEH模塊、頻差校正模塊。

火電機(jī)組仿真機(jī)上建立的火電機(jī)組仿真模型是基于簡(jiǎn)化的非線性控制模型，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的主要?jiǎng)討B(tài)特性以及控制方案的模擬。與簡(jiǎn)單調(diào)速器模塊相比，本實(shí)施例提供的火電機(jī)組仿真模型增加了機(jī)、爐動(dòng)態(tài)特性，更能真實(shí)的反映機(jī)組的調(diào)節(jié)特性。仿真模型可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的正常運(yùn)行、以及快速甩負(fù)荷等工況的模擬。

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的水電機(jī)組仿真機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，可選地，水電機(jī)組仿真機(jī)包括：AGC模塊、電子調(diào)節(jié)器模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊、引水和泄水模塊、水輪發(fā)電機(jī)組模塊和測(cè)量模塊。電子調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成水輪機(jī)調(diào)速器，電子調(diào)節(jié)器接收機(jī)組頻率、功率和AGC系統(tǒng)的負(fù)荷給定信號(hào)并在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)頻率和功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定特性將電子調(diào)節(jié)器的輸出轉(zhuǎn)換成主接力器行程偏差，從而控制機(jī)組功率、轉(zhuǎn)速。

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的核電機(jī)組仿真機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，可選地，核電機(jī)組仿真機(jī)包括：中子動(dòng)態(tài)模型模塊、堆芯燃料及冷卻劑溫度模型模塊、一回路平均溫度模型模塊、蒸汽發(fā)生器模型模塊、熱線溫度模型模塊、冷線溫度模型模塊、反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)模型模塊、汽機(jī)模型模塊、汽機(jī)調(diào)速器模型模塊。

圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的光伏發(fā)電機(jī)組仿真機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，可選地，光伏發(fā)電機(jī)組仿真機(jī)包括：光伏電池組模型模塊、直流-直流DC-DC模塊、直流-交流DC-AC模塊、濾波升壓模塊、逆變器控制模塊和最大功率跟蹤MPPT模塊。光伏發(fā)電機(jī)組的輸入為光照強(qiáng)度和溫度，可以手動(dòng)設(shè)置，也可以采用光伏電廠的實(shí)際數(shù)據(jù)作為輸入，使光伏仿真機(jī)可以模擬實(shí)際光照和溫度情況下的功率輸出變化。

光伏發(fā)電機(jī)組仿真模型涉及到變步長(zhǎng)的問(wèn)題。電力電子元件為小步長(zhǎng)元件(步長(zhǎng)2μs)，太陽(yáng)能電池模型和三相交流電源都屬于大步長(zhǎng)元件(步長(zhǎng)50μs)，連接需要進(jìn)行步長(zhǎng)變換。

可選地，網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)通過(guò)GTFPGA接口卡與協(xié)調(diào)服務(wù)器連接。

實(shí)施例2

在本實(shí)施例中提供了一種GTNET接口卡6。該GTNET接口卡6包括：數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器用于將網(wǎng)側(cè)RTDS系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為EMS和AGC調(diào)度系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)格式。

圖6是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，該數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器包括依次連接的：第一數(shù)據(jù)打包模塊、第一規(guī)約接口函數(shù)模塊、數(shù)據(jù)包識(shí)別和提取模塊、第二規(guī)約接口函數(shù)模塊、以及第二數(shù)據(jù)打包模塊。

圖7是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的可選結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示，可選地，數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器還包括：第一數(shù)據(jù)緩存模塊和第二數(shù)據(jù)緩存模塊；其中，第一數(shù)據(jù)緩存模塊分別與第一數(shù)據(jù)打包模塊和第一規(guī)約接口函數(shù)模塊連接；第二數(shù)據(jù)緩存模塊分別與第二數(shù)據(jù)打包模塊和第二規(guī)約接口函數(shù)模塊連接。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。