[发明专利]一种智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统硬件在环仿真技术，尤其是涉及一种智能电网中自动发 电控制的硬件在环仿真系统。

背景技术

随着我国国民经济的持续快速发展，我国对能源的需求日益增加，而传统的化 石燃料使用也带来了严峻的资源、环境压力，以传统的化石燃料为主的能源供应系 统是不可持续发展的。以风电、光伏为代表的可再生能源发电技术有零碳排放、能 源利用效率高等特点而得到迅速发展。风电发电是目前技术最成熟、最具发展潜力 的可再生资源发电技术，全世界范围内，风电渗透率在迅速上升。美国能源部制定 了风电占美国能源结构的比重的目标，到2030年将达20％、到2050年将达35％； 欧盟有风电占欧盟电力需求量的比例的目标，到2030年将达28.5％、到2050年将 达50％；我国有风电在电源结构中的比例的目标，到2030年将达15％、到2050 年将达26％。但是，随着风电渗透率的不断提高，风电的随机性和间歇性给电网 的安全稳定运行带来了严峻挑战。对于大规模的风电消纳而言，提高风电输出功率 的稳定性、平衡系统发电功率和负荷消耗功率的研究正受到重视。燃气-蒸汽联合 循环发电(CCPP,Gas-SteamCombinedCyclePowerPlant)技术具有高效率、低污 染、低水耗、启动快、大容量等特点以及快速的出力调节能力，在智能电网中对于 平滑风电功率和负荷带来的联络线交换功率的波动具有重要意义。因此，需要采用 自动发电控制(AGC,AutomaticGenerationControl)技术，用来满足调度的需求和 系统安全运行。智能电网中自动发电控制和涉及可再生能源的调度计划的研究需要 新的仿真工具来进行仿真研究。现有的电力系统仿真装置不能独自地满足智能电网 中对系统规模、实时仿真、在线仿真、复杂算法等仿真要求，因而需要采用不同类 型的电力系统仿真装置来进行混合仿真，以构成硬件在环仿真平台，实现智能电网 中更为有效的仿真方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以实时仿 真、适应性高的智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种智能电网中自动发电控制的硬件在环仿真系统，包括：

数据采集监控装置，用于在线获取来自电网的现场数据；

电力系统实时数字仿真装置，用于根据所述数据采集监控装置实现智能电网一 次系统的实时数字仿真；

可编程逻辑控制器，用于生成自动发电控制算法控制所述电力系统实时数字仿 真装置；

TCP/IP实时通信装置，用于实现电力系统实时数字仿真装置与数据采集监控 装置和可编程逻辑控制器的通信。

所述电力系统实时数字仿真装置仿真的智能电网一次系统包括大规模可再生 能源发电系统、常规发电系统、燃气-蒸汽联合循环发电系统、输配电网络和负荷。

所述电力系统实时数字仿真装置进行智能电网一次系统的仿真时，在线跟踪来 自数据采集监控装置的实时数据进行实时仿真或离线利用数据采集监控装置的历 史数据进行历史回放仿真。

所述电力系统实时数字仿真装置内设有用于跟踪智能电网一次系统内可再生 能源的有功输出的波动性电源有功功率跟踪接口。

所述波动性电源有功功率跟踪接口包括dq解耦控制器。

所述电力系统实时数字仿真装置包括RTDS装置。

所述可编程逻辑控制器生成的自动发电控制算法包含3个时间尺度的调度：日 前调度、经济调度和区域控制偏差调节，通过所述3个时间尺度的调度实现电力系 统实时数字仿真装置中仿真的智能电网一次系统的发电和负荷的平衡控制。

所述TCP/IP实时通信装置支持的通信协议包括IEC60870-5-104协议。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明的电力系统实时数字仿真装置实现包含大规模可再生能源发电系统、 常规发电系统、燃气-蒸汽联合循环发电系统、输配电网络和负荷等在内的智能电 网一次系统的仿真，能够充分利用不同电力系统仿真装置的优点，构成满足智能电 网仿真需求的硬件在环仿真系统，能够满足智能电网仿真对系统规模、实时性、在 线仿真、复杂算法等要求，具有广泛的适应性。

2)本发明电力系统实时数字仿真装置使用RTDS装置，具有可以实时仿真、 可以与外部设备构成灵活的数字-物理闭环系统的特点。