專利名稱：基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可以有效應(yīng)用于電力系統(tǒng)實(shí)時仿真分析的模型系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新型電力系統(tǒng)元件不斷增加(TCSC、FACT、HVDC)，電網(wǎng)柔性化、智能化水平不斷增強(qiáng)，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定要求更高。交、直流混聯(lián)系統(tǒng)的電網(wǎng)，研究其頻率、無功特性以及混聯(lián)系統(tǒng)運(yùn)行對原有繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定裝置配置影響，都需要進(jìn)行詳細(xì)建模研究，并根據(jù)研究結(jié)果制定相應(yīng)的調(diào)整和解決方案。
基于RTDS的仿真建模分析方法對電網(wǎng)的電磁暫態(tài)穩(wěn)定問題具有相對優(yōu)勢。尤其是，利用RTDS與實(shí)際直流保護(hù)控制裝置直接相連，進(jìn)行某些特定方式下的電網(wǎng)運(yùn)行計算分析具有實(shí)際意義。通過對RTDS主網(wǎng)建模的深化和完善，可以進(jìn)一步開展分區(qū)域RTDS建模；開展交直流混聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性專項(xiàng)研究；以及電網(wǎng)其他暫態(tài)穩(wěn)定分析和電網(wǎng)運(yùn)行越策分析，對實(shí)際電網(wǎng)的安全穩(wěn)定及可靠運(yùn)行提供技術(shù)支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)。目的是為了提供一種用于電力系統(tǒng)實(shí)時數(shù)字分析的仿真系統(tǒng)平臺和分析方法，以有效的進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行仿真分析，及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)可能存在的問題，并提出措施和建議。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，是由數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS通過數(shù)據(jù)接口與以太網(wǎng)相連，以太網(wǎng)另一端與計算機(jī)主機(jī)相連；包括實(shí)時數(shù)字建模仿真系統(tǒng)模型、交流主網(wǎng)模塊、直流主網(wǎng)模塊、次同步諧振模塊、風(fēng)電模塊、可視化圖形模塊，用于區(qū)域電網(wǎng)仿真計算分析。所述的數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS是基于電磁暫態(tài)程序的全數(shù)字實(shí)時仿真裝置，包括數(shù)字仿真硬件和軟件系統(tǒng)模型平臺。所述的實(shí)時數(shù)字建模仿真系統(tǒng)模型用于實(shí)現(xiàn)對整個仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和計算；包括電網(wǎng)交、直流元件模型、電網(wǎng)交流網(wǎng)絡(luò)模型、直流系統(tǒng)仿真模型、次同步諧振仿真系統(tǒng)模型、風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型以及系統(tǒng)可視化圖形平臺。所述的電網(wǎng)交、直流元件模型，用于搭建電網(wǎng)模型的基本模型單元；包括線路模型、變壓器模型、負(fù)荷模型和發(fā)電機(jī)模型；
所述的直流系統(tǒng)仿真模型用于仿真直流輸電系統(tǒng)仿真分析，并以模塊形式嵌入主網(wǎng)仿真模型系統(tǒng)中；直流一次系統(tǒng)模型，建模計算需占用RTDS裝置的2個計算單元，直流元件模型包括交流濾波器及無功補(bǔ)償單元、換流變壓器及換流器集成單元、直流濾波器，直流線路及接地極引線。
所述的次同步諧振仿真系統(tǒng)模型，用于搭建電網(wǎng)包含直流輸電、可控串補(bǔ)裝置后的可能產(chǎn)生次同步諧振的系統(tǒng)模型，對可能存在的次同步諧振進(jìn)行實(shí)時仿真計算。所述的風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型用于仿真和分析含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電力系統(tǒng)仿真模型。所述的系統(tǒng)可視化圖形平臺用于在仿真過程中，將RTDS系統(tǒng)的建模平臺和仿真運(yùn)行平臺聯(lián)系到一起，實(shí)現(xiàn)圖形平臺與RTDS仿真器之間的交互功能；包括后臺程序、圖形界面、與RTDS的數(shù)據(jù)接口等內(nèi)容。所述風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型是用于仿真和分析含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電力系統(tǒng)仿真模型；包括雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型和永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)模型；所述雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型，用于模擬雙饋性異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型系統(tǒng)及控制策略；所述永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)模型，用于模擬永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型系統(tǒng)及控制策略；
所述系統(tǒng)可視化圖形平臺的后臺程序，用于配置工具模塊、開發(fā)圖形顯示與控制程序模塊及歷史數(shù)據(jù)分析工具模塊；可視化圖形平臺RTDS數(shù)據(jù)接口，用于將仿真計算中潮流數(shù)據(jù)和開關(guān)狀態(tài)直觀顯示到圖形平臺上，在RTDS原有模型基礎(chǔ)上，搭建RTDS輸入輸出的接口模塊并生成映射文件，通過該模塊將狀態(tài)變量輸出至圖形平臺。本發(fā)明具有以下有益效果
根據(jù)本發(fā)明基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，可以進(jìn)行交、直流混聯(lián)電網(wǎng)的仿真計算分析；可以開展電網(wǎng)次同步諧振研究；可以對含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電網(wǎng)進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真計算分析以及其他電網(wǎng)運(yùn)行特性研究，調(diào)高對電網(wǎng)計算和分析水平。下面結(jié)合本發(fā)明的附圖和具體實(shí)施例，對本發(fā)明加以詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，如圖1所示，圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。其為數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS為核心系統(tǒng)構(gòu)建的動態(tài)仿真平臺，能夠動態(tài)仿真實(shí)際電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性；是由數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS及其軟件平臺系統(tǒng)構(gòu)成，執(zhí)行電力系統(tǒng)仿真功能。其中仿真系統(tǒng)硬件部分是由數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS(Real Time DigitalSystem)通過數(shù)據(jù)接口與以太網(wǎng)相連，以太網(wǎng)另一端與計算機(jī)主機(jī)及相連；本發(fā)明仿真系統(tǒng)軟件部分包括實(shí)時數(shù)字建模仿真系統(tǒng)模型、交流主網(wǎng)模塊、直流主網(wǎng)模塊、次同步諧振模塊、風(fēng)電模塊、可視化圖形模塊，可用于區(qū)域電網(wǎng)仿真計算分析，即應(yīng)用于電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析和電網(wǎng)運(yùn)行策略分析系統(tǒng)中，為復(fù)雜的交直流并聯(lián)系統(tǒng)分析提供技術(shù)上的支持，并適用于在線潮流下實(shí)時仿真、電磁-機(jī)電暫態(tài)混合仿真研究等。數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS作為整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和計算單元，可以對前端軟件平臺所搭建的模型系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計算；直流模塊、次同步諧振模塊、風(fēng)電模塊均可以作為可嵌入式的模塊，應(yīng)用與交、直流主網(wǎng)模塊中。所述的數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS是基于電磁暫態(tài)程序的全數(shù)字實(shí)時仿真裝置，包括數(shù)字仿真硬件和軟件系統(tǒng)模型平臺。針對不同運(yùn)行方式的電網(wǎng)，可選取相應(yīng)的模塊搭建不同的仿真計算電網(wǎng)模型系統(tǒng)；可視化圖形模塊，用于在仿真過程中，將RTDS系統(tǒng)的建模平臺和仿真運(yùn)行平臺聯(lián)系到一起，實(shí)現(xiàn)圖形平臺與數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS之間的交互功能。包括后臺程序、圖形界面、與數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS的數(shù)據(jù)接口等內(nèi)容。本發(fā)明所述的數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS是基于電磁暫態(tài)程序的全數(shù)字實(shí)時仿真裝置。所述的數(shù)字實(shí)時仿真裝置(Real Time Digital System, RTDS)用于實(shí)現(xiàn)對整個仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和計算；所述數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS包括數(shù)字仿真硬件和軟件系統(tǒng)模型平臺。所述數(shù)字仿真軟件系統(tǒng)模型包括電網(wǎng)交、直流元件模型、電網(wǎng)交流網(wǎng)絡(luò)模型、直流系統(tǒng)模型、次同步諧振仿真系統(tǒng)模型、風(fēng)電接入系統(tǒng)模型以及系統(tǒng)可視化圖形平臺；
所述的電網(wǎng)交、直流元件模型，用于搭建電網(wǎng)模型的基本模型單元；包括線路模型、變壓器模型、負(fù)荷模型和發(fā)電機(jī)模型；
所述的實(shí)時數(shù)字建模仿真系統(tǒng)模型用于仿真電網(wǎng)交、直流輸電系統(tǒng)模型，并將其以模塊形式嵌入主網(wǎng)仿真模型系統(tǒng)中。實(shí)現(xiàn)對整個仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和計算；所述實(shí)時數(shù)字仿真系統(tǒng)模型包括電網(wǎng)交、直流元件模型、電網(wǎng)交流網(wǎng)絡(luò)模型、直流系統(tǒng)仿真模型、次同步諧振仿真系統(tǒng)模型、風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型以及系統(tǒng)可視化圖形平臺。所述的直流系統(tǒng)仿真模型用于仿真直流輸電系統(tǒng)仿真分析，并以模塊形式嵌入主網(wǎng)仿真模型系統(tǒng)中；直流一次系統(tǒng)模型，建模計算需占用RTDS裝置的2個計算單元。直流元件模型包括交流濾波器及無功補(bǔ)償單元、換流變壓器及換流器集成單元、直流濾波器，直流線路及接地極引線。所述的次同步諧振仿真系統(tǒng)模型，用于搭建電網(wǎng)包含直流輸電、可控串補(bǔ)裝置后的可能產(chǎn)生次同步諧振的系統(tǒng)模型，對可能存在的次同步諧振進(jìn)行實(shí)時仿真計算；
所述的系統(tǒng)可視化圖形平臺用于在仿真過程中，將RTDS系統(tǒng)的建模平臺和仿真運(yùn)行平臺聯(lián)系到一起，實(shí)現(xiàn)圖形平臺與RTDS仿真器之間的交互功能；包括后臺程序、圖形界面、與RTDS的數(shù)據(jù)接口等內(nèi)容。所述風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型是用于仿真和分析含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電力系統(tǒng)仿真模型；包括雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型和永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)模型；雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型，用于模擬雙饋性異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型系統(tǒng)及控制策略；永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)模型，用于模擬永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型系統(tǒng)及控制策略。所述可視化圖形平臺其后臺程序，用于配置工具模塊、開發(fā)圖形顯示與控制程序模塊及歷史數(shù)據(jù)分析工具模塊；可視化圖形平臺RTDS數(shù)據(jù)接口，用于將仿真計算中潮流數(shù)據(jù)和開關(guān)狀態(tài)直觀顯示到圖形平臺上，在RTDS原有模型基礎(chǔ)上，搭建RTDS輸入輸出的接口模塊并生成映射文件，通過該模塊將狀態(tài)變量輸出至圖形平臺。
權(quán)利要求
1.基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，其特征在于 是由數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS通過數(shù)據(jù)接口與以太網(wǎng)相連，以太網(wǎng)另一端與計算機(jī)主機(jī)相連；包括實(shí)時數(shù)字建模仿真系統(tǒng)模型、交流主網(wǎng)模塊、直流主網(wǎng)模塊、次同步諧振模塊、風(fēng)電模塊、可視化圖形模塊，用于區(qū)域電網(wǎng)仿真計算分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS是基于電磁暫態(tài)程序的全數(shù)字實(shí)時仿真裝置，包括數(shù)字仿真硬件和軟件系統(tǒng)模型平臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的實(shí)時數(shù)字建模仿真系統(tǒng)模型用于實(shí)現(xiàn)對整個仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和計算；包括電網(wǎng)交、直流元件模型、電網(wǎng)交流網(wǎng)絡(luò)模型、直流系統(tǒng)仿真模型、次同步諧振仿真系統(tǒng)模型、風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型以及系統(tǒng)可視化圖形平臺。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的電網(wǎng)交、直流元件模型，用于搭建電網(wǎng)模型的基本模型單元；包括線路模型、變壓器模型、負(fù)荷模型和發(fā)電機(jī)模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的直流系統(tǒng)仿真模型用于仿真直流輸電系統(tǒng)仿真分析，并以模塊形式嵌入主網(wǎng)仿真模型系統(tǒng)中；直流一次系統(tǒng)模型，建模計算需占用RTDS裝置的2個計算單元，直流元件模型包括交流濾波器及無功補(bǔ)償單元、換流變壓器及換流器集成單元、直流濾波器，直流線路及接地極引線。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的次同步諧振仿真系統(tǒng)模型，用于搭建電網(wǎng)包含直流輸電、可控串補(bǔ)裝置后的可能產(chǎn)生次同步諧振的系統(tǒng)模型，對可能存在的次同步諧振進(jìn)行實(shí)時仿真計算。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型用于仿真和分析含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電力系統(tǒng)仿真模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)可視化圖形平臺用于在仿真過程中，將RTDS系統(tǒng)的建模平臺和仿真運(yùn)行平臺聯(lián)系到一起，實(shí)現(xiàn)圖形平臺與RTDS仿真器之間的交互功能；包括后臺程序、圖形界面、與RTDS的數(shù)據(jù)接口等內(nèi)容。
9.根據(jù)權(quán)利3所述的基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型是用于仿真和分析含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電力系統(tǒng)仿真模型；包括雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型和永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)模型； 所述雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型，用于模擬雙饋性異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型系統(tǒng)及控制策略； 所述永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)模型，用于模擬永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型系統(tǒng)及控制策略。
10.根據(jù)權(quán)利3所述的基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)可視化圖形平臺的后臺程序，用于配置工具模塊、開發(fā)圖形顯示與控制程序模塊及歷史數(shù)據(jù)分析工具模塊； 可視化圖形平臺RTDS數(shù)據(jù)接口，用于將仿真計算中潮流數(shù)據(jù)和開關(guān)狀態(tài)直觀顯示到圖 形平臺上，在RTDS原有模型基礎(chǔ)上，搭建RTDS輸入輸出的接口模塊并生成映射文件，通過該模塊將狀態(tài)變量輸出至圖形平臺。
全文摘要
本發(fā)明屬于基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可以有效應(yīng)用于電力系統(tǒng)實(shí)時仿真分析的模型系統(tǒng)。本發(fā)明是由數(shù)字實(shí)時仿真裝置RTDS通過數(shù)據(jù)接口與以太網(wǎng)相連，以太網(wǎng)另一端與計算機(jī)主機(jī)相連；包括實(shí)時數(shù)字建模仿真系統(tǒng)模型、交流主網(wǎng)模塊、直流主網(wǎng)模塊、次同步諧振模塊、風(fēng)電模塊、可視化圖形模塊，用于區(qū)域電網(wǎng)仿真計算分析。根據(jù)本發(fā)明基于RTDS電網(wǎng)500kV主網(wǎng)建模仿真系統(tǒng)，可以進(jìn)行交、直流混聯(lián)電網(wǎng)的仿真計算分析；可以開展電網(wǎng)次同步諧振研究；可以對含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電網(wǎng)進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真計算分析以及其他電網(wǎng)運(yùn)行特性研究，調(diào)高對電網(wǎng)計算和分析水平。
文檔編號G06F17/50GK103020385SQ201210581918
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者鄭志勤, 王天, 于同偉, 張延鵬, 孫鑫, 王同, 王昊, 楊飛 申請人:遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 東北電力科學(xué)研究院有限公司, 國家電網(wǎng)公司