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Case 微电网仿真系统

微电网仿真系统

Date: 2017-11-30
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研究背景

随着国民经济的发展,电力需求迅速增长,在过去的几十年里,电力系统已经发展为集中发电,远距离输电的大型互联网络系统。但是随着电网规模的不断增大,超大规模电力系统的弊端也日益凸显:成本高、运行难度大,以火电为主的能源结构给环保带来了巨大的压力。同时,随着用电负荷的不断增加,受端电网对外来电力的依赖程度也不断提高,超大规模电力系统渐渐难以适应用户越来越高的可靠性要求以及多样化的供电需求。针对这一系列问题与挑战,微电网的概念在本世纪初被提出。作为新的技术领域,微电网在各国的发展呈现不同特色,我国对微电网的定义为:微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。既可以与配电网运行(并网运行),也可以与配电网断开独立运行(孤岛运行)。

为了能满足多种电能质量要求、提高供电可靠性等多方面的需要,微电网的技术研究主要有微电网控制、微电网保护、微电网接入标准、微电源等多方向。然而,由于微电网的结构灵活、组成成分多样化的特点,传统通过搭建小功率实物系统的方式从其安全性、经济性与科研的灵活性上都受到了很大的考验,而随着仿真建模软件技术与多核CPU、FPGA硬件技术的发展,使用仿真的方式搭建微电网并对其进行研究测试的方式得到了日益广泛的应用。


远宽解决方案

利用StarSim图形化建模工具与MT实时仿真平台可以实现微电网的实时运行仿真,平台通过建模的方式去搭建含有新能源节点的微电网系统模型,并通过仿真技术将微电网系统的响应实时模拟出来。同时,系统可以与微电网能量管理的部分相配合,完成微网系统的闭环控制和调节。基于实时仿真的微电网研究平台,既有模型搭建与实时仿真的灵活性,又有与相应物理信号构成闭环运行的真实性,同时针对复杂工况、危险实验、测试新型系统结构上有着传统小功率系统无法比拟优势;同时,仿真微网也能够与实际功率系统相结合,实现虚实结合的优势,能够满足用户对于微电网控制、微电网结构、微电网保护等多个方向的研究需求。针对微电网研究的多样化需求,远宽能源提供了三种方案:


  平台特点

  纯数字微网仿真平台

  微网拓扑任意搭建
  可多核并行实时仿真电网模型
  微网控制可内嵌于仿真器中,也可以通过通讯方式外接

  可脱离实物实时运行,也可接入实际功率设备

  数字物理混合微网仿真平台

  功率硬件在环仿真平台




1. 纯数字微网仿真平台

在纯数字仿真微网平台中,微电网系统通过仿真建模的方式搭建并实时运行在仿真器的CPU硬件上,同时微网调度与控制系统(EMS)通过内嵌的方式集成在仿真器上,并与微电网模型构成内部闭环,系统状态信息、调度控制指令等信号通过内部总线的方式进行交互。用户既可以灵活修改微电网的系统拓扑,也可以对不同的控制目标与要求来改变控制系统的控制算法,系统架构如下所示:

微电网仿真系统

该平台适用于进行微电网结构与上层控制算法的研究与测试,详细案例介绍请参考页面底部的相关内容推荐。


2. 数字物理混合微网仿真平台

数字物理混合仿真的微电网模型中光伏发电、风力发电的部分为实物提供预留了接口,用户可以将真实硬件的电压、电流通过采集系统接入新能源微网仿真系统。其中,新能源微网模型中相关的部分不再通过模型仿真的方式运行,而是由外部的光伏、风电等实物硬件提供相应的电压电流信息,并由采集系统接入到仿真平台中。这种方式将实验室的小功率硬件系统接入到微网中,构成一个有机整体;同时通过采集系统进行强弱电系统的隔离,为科研与教学营造安全的实验环境。系统架构如下所示:

微电网仿真系统

该平台适用于微电网整体运行、系统监测、实验室搭建等相关内容,详细案例介绍请参考页面底部的相关内容推荐。


3. 功率硬件在环仿真平台

传统的小功率实物系统搭建和测试的方式,在其对象的真实与可靠性上有一定优势。但在微网系统的研究中,这种研究方式造价很高,不利于更改系统的拓扑,使用时存在安全隐患以及各种故障风险,在短路等故障试验的测试上也存在使用的困难。而纯数字微电网仿真系统虽然搭建方便,拓扑修改灵活,性能强大,但是对于微电网中包含的各个部分的仿真均比较理想化。功率硬件在环则兼顾了实际硬件系统和仿真系统两者的优点,在功率硬件在环仿真平台中,微网实时仿真器通过功率放大器,与实际硬件相连接构成闭环。

在功率硬件在环中,要接入的功率硬件部分建模为受控的电压源。首先通过实时仿真器模拟计算并发出的电压信号,通过功率放大器之后,转化为对应的功率信号,可以直接驱动实际系统中的硬件,如风电、光伏等。然后实际运行系统的电流信号通过数据采集的方式反馈给实时仿真器中的微网模型,构成信号的闭环。这样的系统能结合真实物理装置测试结果可靠,与实时仿真系统使用灵活、方便的特点。系统架构如下所示:

微电网仿真系统

该平台适用于真实微网控制、运行、测试、实验教学等多方面的内容,更多电子电子仿真系统请电话咨询!


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