基于RT-LAB的微电网半数字半实物实时仿真系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于RT-LAB的微电网半数字半实物实时仿真系统。RT-LAB仿真机包含微电网模块和处于微电网模块下的各个一次设备模块，微电网模块与各个一次设备模块连接，各个一次设备模块与各自对应的一级控制模块连接，所有一级控制模块均连接到二级控制模块，二级控制模块与计算机连接；一级控制模块、二级控制模块、计算机之间均通过交换机连接，构成以太网网络。本发明专利技术可用于模拟微电网的动态特性，也可以模拟控制方法，具有较好灵活性，利用RT-LAB仿真机模拟微电网的一次设备，可随时随地对光伏发电、风能发电、柴油机发电等微电网模型的进行动态仿真和模型的验证扩展，形成通用性强的微电网半数字半实物仿真系统。

【技术实现步骤摘要】
基于RT-LAB的微电网半数字半实物实时仿真系统
本专利技术涉及一种微电网的仿真系统，尤其是涉及一种基于RT-LAB的微电网半数字半实物实时仿真系统，采用工业级仿真工具对微电网进行模拟仿真。
技术介绍
随着国民经济的发展，电力事业在不断壮大，电力系统也逐渐庞大，其运行也更加的复杂。为了保证电力系统可靠、安全、经济地运行，在规划、分析和研究电力系统时必须确切完整地考察实际电力系统的静态特性和动态特性。而传统的分析方法已很难准确描述这些特性，预测将会发生的事故。同时，电力系统本身的特殊性又决定了难以采用试验的方法来实现系统的分析，必须借助于仿真手段。这就需要一个强有力的仿真工具来分析实际电力系统的运行情况。因此，仿真技术研究成为电力系统分析中一种新的潮流。RT-LAB是一种分布式实时仿真平台。它能在较短的时间内，以较低的成本将Simulink或SystemBuild动态模型移植到在环硬件实时仿真系统中，从而简化了仿真设计的过程。无论是用来做实时硬件在环仿真，还是用来加速仿真模型的执行、控制和测试，它的灵活性都足以运用到最复杂的仿真和控制问题中。同时，RT-LAB为高度复杂模型的实时仿真提供了有效的工具。它可以通过超低延迟技术进行信息交换。此外，RT-LAB的模块化设计可以最小化计算需求，提供刚好满足应用要求的仿真模块，从而满足使用者的价格需求。因此，RT-LAB在市场中的灵活性也较好。RT-LAB微电网模型仿真在国内还处于不断发展和完善的领域，相关的文献和理论尚未完全。目前国内市场上还缺乏对于微电网仿真平台的相关硬软件综合产品，相关的科研、市场需求很大。专利技术内容基于现有技术的不足，本专利技术提出了一种利用工业仿真系统对微电网模型进行实时模拟仿真测试的系统，采用工业级仿真工具对微电网进行模拟仿真，利用RT-LAB仿真机，可对复杂的微电网运作进行实时仿真，验证所开发的算法合理性，大大加快对于微电网的研究速度以及降低科研成本，并为现有的微电网设计和改进提供大量的技术参考数据。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：包括RT-LAB仿真机，RT-LAB仿真机包含微电网模块和处于微电网模块下的各个一次设备模块；包括与RT-LAB仿真机中各个一次设备模块连接的一级控制模块，一级控制模块接收一次设备模块的仿真数据进行处理转换，输出有功功率和无功功率到二级控制模块，并接收二级控制模块的反馈PWM控制信号发送到一次设备模块；包括与所有一级控制模块连接的二级控制模块，二级控制模块接收一级控制模块输出的有功功率和无功功率，同时接收微电网模块的实时监测数据，经处理输出RT-LAB仿真机的实时监测数据到计算机；并接收计算机输出的联络线功率控制信号和微电网运行模式控制信号；并输出联络线断路器开闭控制信号到RT-LAB仿真机的微电网模块；包括与二级控制模块连接的计算机，计算机接收一次设备模块和微电网模块的检测数据经处理产生联络线功率控制信号和微电网运行模式控制信号反馈到二级控制模块。所述的一级控制模块、二级控制模块、计算机之间均通过交换机相互连接，构成以太网网络。所述的以太网网络通过UDP传输协议进行数据传输。所述的仿真数据包括电压信号和电流信号。所述的微电网模块的实时监测数据包括微电网电压、微电网频率、联络线功率。所述的RT-LAB仿真机的实时监测数据包括微电网频率、微电网电压、微电网联络线功率以及各个一次设备模块的功率。所述的一级控制模块和二级控制模块均采用DSP。所述的一级控制模块设有A/D接口、SPI接口和I/O接口。所述的二级控制模块设有A/D接口和I/O接口。本专利技术的有益效果是：本专利技术可用于模拟微电网的动态特性，也可以模拟控制方法，具有较好灵活性，利用RT-LAB仿真机模拟微电网的一次设备，形成通用性强的微电网半数字半实物仿真系统。本专利技术可以在很短的时间内、以很小的风险，对微电网模型进行动态仿真、数据分析和输出显示。本仿真平台具有通用性好，易于操作的特点，可以以较小的代价缩短微电网关键设备的研发周期，而且所开发的平台可以填补市场空白。本专利技术具有较好的灵活性，可随时随地对光伏发电、风能发电、柴油机发电等微电网模型的进行动态仿真和模型的验证扩展，加速相关领域的科研和产品研发，应用面很广。附图说明图1是本专利技术的连接结构示意图。图2是本专利技术整体结构原理图。图3是一级控制模块与RT-LAB仿真机的具体连接原理图。图4是二级控制模块与RT-LAB仿真机的具体连接原理图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。如图1和图2所示，本专利技术的仿真系统如下：包括RT-LAB仿真机，RT-LAB仿真机包含微电网模块和处于微电网模块下的各个一次设备模块；包括与RT-LAB仿真机中各个一次设备模块连接的一级控制模块，一级控制模块接收一次设备模块的仿真数据进行处理转换，输出有功功率和无功功率到二级控制模块，并接收二级控制模块的反馈PWM控制信号发送到一次设备模块；包括与所有一级控制模块连接的二级控制模块，二级控制模块接收一级控制模块输出的有功功率和无功功率，同时接收微电网模块的实时监测数据，经处理输出RT-LAB仿真机的实时监测数据到计算机；并接收计算机输出的联络线功率控制信号和微电网运行模式控制信号；并输出联络线断路器开闭控制信号到RT-LAB仿真机的微电网模块；包括与二级控制模块连接的计算机，计算机接收一次设备模块和微电网模块的检测数据经处理产生联络线功率控制信号和微电网运行模式控制信号反馈到二级控制模块。上述仿真数据包括一次设备模块的电压信号和电流信号。上述微电网模块的实时监测数据包括微电网电压、微电网频率、联络线功率。上述RT-LAB仿真机的实时监测数据包括微电网频率、微电网电压、微电网联络线功率以及各个一次设备模块的功率。如图2所示，本专利技术包括RT-LAB仿真机、一级控制模块、二级控制模块和计算机，RT-LAB仿真机包含微电网模块和处于微电网模块下的各个一次设备模块，微电网模块与各个一次设备模块连接，各个一次设备模块与各自对应的一级控制模块连接，所有一级控制模块均连接到二级控制模块，二级控制模块与计算机连接。其中一级控制模块、二级控制模块、计算机之间均通过交换机相互连接，构成一个以太网网络。本专利技术利用微电网模块化设计和数学建模的思想，将RT-LAB仿真机运用到在电力系统微电网仿真系统中，能及时、准确进行数据分析显示，进行半数字半实物实时仿真，有助于之后进一步的微电网调试和测试。本专利技术的以太网网络通过UDP传输协议进行数据传输。本专利技术RT-LAB仿真机与一次控制模块和二次控制模块的DSP处理器通过各自的外部接口（包括A/D、D/A、数字I/O）进行数据交换，并通过以太网UDP传输方式与计算机进行数据传输与通信。各个一次设备模块包括风机模块、柴油机模块、储能模块和光伏模块。一级控制模块和二级控制模块均采用DSP处理器，优选可采用Ti公司的TMS320F28335处理器。如图3所示，一级控制模块设有A/D接口、SPI接口和I/O接口。如图4所示，二级控制模块设有A/D接口和I/O接口。RT-LAB仿真机与DSP处理器通过各自的外部接口（包括A/D,D/A,数字I/O口等接口）进行数据交换，并通过以太网的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于RT‑LAB的微电网半数字半实物实时仿真系统，其特征在于：包括RT‑LAB仿真机，RT‑LAB仿真机包含微电网模块和处于微电网模块下的各个一次设备模块；包括与RT‑LAB仿真机中各个一次设备模块连接的一级控制模块，一级控制模块接收一次设备模块的仿真数据进行处理转换，输出有功功率和无功功率到二级控制模块，并接收二级控制模块的反馈PWM控制信号发送到一次设备模块；包括与所有一级控制模块连接的二级控制模块，二级控制模块接收一级控制模块输出的有功功率和无功功率，同时接收微电网模块的实时监测数据，经处理输出RT‑LAB仿真机的实时监测数据到计算机；并接收计算机输出的联络线功率控制信号和微电网运行模式控制信号；并输出联络线断路器开闭控制信号到RT‑LAB仿真机的微电网模块；包括与二级控制模块连接的计算机，计算机接收一次设备模块和微电网模块的检测数据经处理产生联络线功率控制信号和微电网运行模式控制信号反馈到二级控制模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于RT-LAB的微电网半数字半实物实时仿真系统，其特征在于：包括RT-LAB仿真机，RT-LAB仿真机包含微电网模块和处于微电网模块下的各个一次设备模块；包括与RT-LAB仿真机中各个一次设备模块连接的一级控制模块，一级控制模块接收一次设备模块的仿真数据进行处理转换，输出有功功率和无功功率到二级控制模块，并接收二级控制模块的反馈PWM控制信号发送到一次设备模块；包括与所有一级控制模块连接的二级控制模块，二级控制模块接收一级控制模块输出的有功功率和无功功率，同时接收微电网模块的实时监测数据，经处理输出RT-LAB仿真机的实时监测数据到计算机；并接收计算机输出的联络线功率控制信号和微电网运行模式控制信号；并输出联络线断路器开闭控制信号到RT-LAB仿真机的微电网模块；包括与二级控制模块连接的计算机，计算机接收一次设备模块和微电网模块的检测数据经处理产生联络线功率控制信号和微电网运行模式控制信号反馈到二级控制模块。2.根据权利要求1所述的一种基于RT-LAB的微电网半数字半实物实时仿真系统，其特征在于：所述的一级控制模块、二级控制模块、计算机之间均通过交换机相互连接，构成以太网网络。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永池，李穗鹏，侯佳佐，章雷其，辛焕海，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33