[发明专利]一种适用于交直流混合电网的数模混合仿真系统

说明书

本发明公开了一种适用于交直流混合电网的数模混合仿真系统，涉及电力系统数模混合实时仿真技术领域，通过数字侧接口接收来直流测量装置和交流测量装置的电流测量信号，与数字仿真子系统一同进行实时数字仿真，控制系统根据来自数字侧接口仿真的结果和直流测量装置与交流测量装置的电压信号产生控制信号，直流接口和交流接口根据控制信号将数字仿真结果放大到对应的功率等级，对数字仿真子系统进行等效，从而形成等效直流电压源和等效交流电压源与物理仿真子系统进行物理模拟仿真；直流测量装置和交流测量装置对直流接口和交流接口的输出电压和电流进行测量并分别传输到控制系统和数字侧接口，循环往复进行仿真。

技术领域

本发明涉及电力系统数模混合实时仿真技术领域，尤其涉及一种适用于交直流混合电网的数模混合仿真系统。

背景技术

作为研究电力系统的基本手段，电力系统仿真技术在电网规划、试验、运行和研究等方面都发挥着至关重要的作用。根据实施方式的不同，电力系统仿真技术可以分为物理模拟和数字仿真。物理模拟通过采用实际的或按等比例缩小的物理元件和设备，搭建对应系统进行仿真试验。物理模拟能够考虑实际情况中存在的非线性、饱和、电磁干扰等因素的影响，因而仿真过程直观明确，仿真结果真实可靠，适用于对各种运行过程复杂、数学模型尚未完善的新型设备和系统进行仿真试验。然而物理模拟的建模过程复杂，成本较高，参数调整不便，移植性、扩展性和兼容性都较差，严重制约着物理模拟技术的发展。相比之下，数字仿真利用数值计算技术发展和计算机性能提升带来的好处，通过在计算机软件中编程或搭建模型，可以方便地实现对于大规模电力系统的仿真研究。数字仿真搭建模型和参数修改方便、试验可重复、经济性好、安全性高，已经成为现阶段电力系统分析和研究中普遍采用的手段。然而数字仿真结果的准确性在很大程度上依赖于所选取的数学模型，对于具有高频特性的仿真其性能也还有待提升。以上两种仿真方式都有各自的优势与不足，将两者结合起来的数模混合仿真技术则能够取长补短，充分发挥两者的优势，因而受到了越来越多的关注和研究。

在输电环节中，随着可控硅换流器制造成本的不断下降，直流输电得到了广泛的应用。在远距离大功率输电、海底电缆送电、不同频率或非同期运行的交流系统之间的互联、限制短路电流、配合新能源的输电等应用场合，直流输电系统都具有显著优势。在配电环节中，分布式电源与储能系统得到广泛发展，电力电子设备大量应用，越来越多的直流负载或含有直流环节的负载接入配电网。采用以直流为主导的配电制，在提高配电网运行效率、改善供电可靠性和电能质量、实现分布式发电灵活安全接入等方面显示出交流系统所不具备的优越性。交直流混合逐渐成为当今电力系统发展的重要趋势，而在对交直流混合电网的运行、控制与保护进行研究的过程中，仿真试验都是必不可少的一环。

对于现代电力系统电力电子化的趋势以及交直流混合普遍存在的现状，为了适应新能源发电、柔性输电、交直流微网等同时包含交直流环节以及多个部分相交互的电力系统发展研究需要，有必要提供与之相适应的数模混合仿真技术和实验平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于交直流混合电网的数模混合仿真系统，从而解决了现有数模混合仿真系统的适用性不足的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于交直流混合电网的数模混合仿真系统，包括：数字仿真子系统、数字侧接口、控制系统、直流接口、交流接口、直流测量装置、交流测量装置以及物理仿真子系统；

所述直流测量装置分别与数字侧接口、控制系统、直流接口及物理仿真子系统连接；所述直流测量装置用于对直流接口输出的直流电压和直流电流进行测量，并将所述直流电压测量信号传输到所述控制系统，将所述直流电流测量信号传输到所述数字侧接口；

所述交流测量装置分别与数字侧接口、控制系统、交流接口及物理仿真子系统连接；所述交流测量装置用于对交流接口输出的交流电压和交流电流进行测量，并将所述交流电压测量信号传输到所述控制系统，将所述交流电流测量信号传输到所述数字侧接口；