北极星输配电网今天为您代理《一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台》，该发明申请单位：天津天大求实电力新技术股份有限公司；发明人：邹广宇、张岩、张源超。
本发明属于新能源微电网领域，本发明是基于OPRL-RT公司旗下的基于同一套RT-LAB硬件设备的两种不同仿真平台HYPERSIM和eMEGAsim，通过HYPERSIM搭建配电网系统，eMEGAsim搭建光伏、储能、氢燃料电池等微源，并采集实际微电网中各微源的输出量作为eMEGAsim模型的输入量，使仿真系统具备真实微网运行特性。本方法充分考虑到数字仿真的缺陷，提供了数字与物理相结合的方式，将实际微网电源的运行特性引入仿真机当中，实现整体微网运行特性的真实化，为设备测试和仿真分析提供更真实的环境。
技术背景：
当前能源局势紧张，环境污染严重，国家下达各类政策支持电网改造，减轻电网供 电压力。随着负荷量的不断增长，其对电能质量和供电可靠性提出更高要求。迫于环境保护 和能源枯竭的双重压力，微电网以其接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点而 开始被人们重视，借势智能电网国家政策，微电网也开始从实验示范阶段逐步向商业化应 用阶段转化。但是对于微电网设备和工程来说，当前国内外均没有一个良好的测试环境，从 而造成生产的微网设备在实际工程运行当中出现调试困难、故障频发等众多情况，而通过仿真测试平台可以为设备策略、生产及调试打造模拟的微电网环境，及时发现问题，可通过 循环测试实现策略的优化和问题的修正。
经查找现有资料分析，传统仿真技术要么采用物理方式，要么采用纯数字方式，这 两种方式中前者多为缩小比例的模拟环境，比如模拟阻抗，模拟风机等，且受到场地和容量 的限制;而后者采用的纯数字虽对场地及容量没有要求，但由于数字模型多通过等效公式 或电路而来，从而造成运行特性的失真。而现有的控制在环和功率在环仿真也均只是将控 制板或缩小比例的物理设备接入系统当中，仍然不能完全实现真实微网运行特性仿真环境 的搭建。真实的微网运行特性，对于新研制设备在环测试和设备硬件调试的结论影响巨大。 目前先进的实时仿真技术主要是通过RT-LAB或RTDS仿真机来实现，或者通过仿真机和部分变流器控制板组建控制在环仿真环境等方式，这些组建方式由于电源仍采用数学模型搭 建，因此无法实现微源运行特性的真实化。
发明内容：
本发明提供了一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台，突破了已有 的仿真平台构建方法，避免了常规仿真平台的弊端，可为新型微网设备测试及微网系统工 程前期仿真调试提供完全真实的环境，及时发现问题并在线修正，保障设备及工程运行的 可靠性，极大减少设备研制及工程调试成本。
本发明的技术方案是这样实现的：一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测 试平台，包括物理微电网系统、RT-LAB仿真系统、通信系统、微电网能量管理系统;
所述物理微电网系统与RT-LAB仿真系统共用一套微电网能量管理系统，所述微电 网能量管理系统实现对系统内所有设备与负荷运行状态的实时监控、实时数据分析和历史 存储查询，以及根据微电网运行模式综合考虑信息决策、调整微电网实时运行状态;
所述物理微电网系统与RT-LAB仿真系统之间通过通信系统实现数字量与模拟量 的传输与转换;
所述RT-LAB仿真系统包括使用HYPERSIM软件系统搭建的配电网仿真模型、使用eMEGAsim软件系统搭建的配电变压器及以下含有电力电子设备的微电网仿真模型，所述配 电网模型和微电网仿真模型都是受控源模型，即采集物理微电网系统对应设备的数据，传 输入模型做为控制量。
进一步的，所述物理微电网系统是一个多层嵌套式交直流混合微网群。
更进一步的，所述物理微电网系统包括一个光储主微网，两个光储子微网和一个 直流子微网，均通过微网能量管理系统进行统一监控和运行调度;子微网采用即插即用的 方式，每一个子微网均有较主微网低一级的保护配置。
再进一步，光储主微网为光伏和锂电池储能构建交流微电网结构;两个光储子微 网包括光储灌溉系统和综合能源供应系统;光储灌溉系统是通过光伏和储能构建交流子微 电网，为灌溉水泵和照明灯供电，实现微电网在绿色灌溉方面的应用;综合能源供应系统是 通过光伏和储能构建交流子微电网，为地源热泵和照明灯供电 ，实现微电网在冷热电综合 能源供应方面的应用;直流子微网是构建光储直流子微网，并通过大型变流器并网，为系统内的直流LED照明灯供电。
进一步的，所述RT-LAB仿真系统中，将HYPERSIM配电网仿真模型的线路终端输出 电压、电流信号，传输给eMEGAsim微电网仿真模型中的配电变压器高压侧，组建微电网并网 结构。
进一步的，所述物理微电网系统的配电网侧的待测的测控保护装置的电压电流数 据，经过通信系统的功率放大器后传输入所述RT-LAB仿真系统的配电网侧做为控制量;所 述物理微电网系统的光伏设备侧的测控保护装置的电流数据，经过通信系统的功率放大器 后传输入所述RT-LAB仿真系统的光伏设备侧做为控制量;所述物理微电网系统的光伏变流 器的SVPWM波，通过通信系统的I/O模块，转换为数字量控制信号，对所述RT-LAB仿真系统当中构建的光伏变流器主电路进行控制。
更进一步的，所述测控保护装置通过MODBUS模块与所述物理微电网系统、RT-LAB 仿真系统进行通信连接。
进一步的，所述微电网能量管理系统分为数据采集监控模块和能量管理高级应用 模块;所述数据采集监控模块提供数据源、接受指令，并对所有设备与负荷运行状态进行实 时监控、实时数据分析和历史存储查询;所述能量管理高级应用模块根据微电网运行模式 综合考虑分布式电源及储能系统的现有运行状态、用户负荷供电等级、数据预测参考等信 息决策，调整微电网实时运行状态。
更进一步的，所述能量管理高级应用模块包括数据预测单元、优化调度单元、运行 控制单元;所述数据预测单元包括光伏预测及负荷预测，为能量管理优化调度单元提供了 输入;优化调度单元根据数据预测的预测结果、分时电价信息、上网功率阈值，已输入的负 荷优先级、各并网逆变设备的额定容量、储能系统充放电电压/SOC限值，输出优化调度建议 指令;运行控制单元根据系统运行的实际工况给出修正建议指令。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、突破了已有的仿真平台构建方法，避免了常规仿真平台对运行特性拟合度差的 弊端。
2、可为新型微网设备测试及微网系统工程前期仿真调试提供完全真实的环境，及 时发现问题并在线修正，保障设备及工程运行的可靠性，极大减少设备研制及工程调试成本。
发明具体要求
1 .一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台，其特征在于，包括物理微电 网系统、RT-LAB仿真系统、通信系统、微电网能量管理系统; 所述物理微电网系统与RT-LAB仿真系统共用一套微电网能量管理系统，所述微电网能 量管理系统实现对系统内所有设备与负荷运行状态的实时监控、实时数据分析和历史存储 查询，以及根据微电网运行模式综合考虑信息决策、调整微电网实时运行状态; 所述物理微电网系统与RT-LAB仿真系统之间通过通信系统实现数字量与模拟量的传 输与转换; 所述RT-LAB仿真系统包括使用HYPERSIM软件系统搭建的配电 网仿真模型、使用 eMEGAsim软件系统搭建的配电变压器及以下含有电力电子设备的微电网仿真模型，所述配 电网模型和微电网仿真模型都是受控源模型，即采集物理微电网系统对应设备的数据，传 输入模型做为控制量。
2.根据权利要求1所述的一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台，其特 征在于，所述物理微电网系统是一个多层嵌套式交直流混合微网群。
3 .根据权利要求2所述的一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台，其特 征在于，所述物理微电网系统包括一个光储主微网，两个光储子微网和一个直流子微网，均 通过微网能量管理系统进行统一监控和运行调度;子微网采用即插即用的方式，每一个子 微网均有较主微网低一级的保护配置。
4 .根据权利要求3所述的一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台，其特 征在于，光储主微网为光伏和锂电池储能构建交流微电网结构;两个光储子微网包括光储 灌溉系统和综合能源供应系统;光储灌溉系统是通过光伏和储能构建交流子微电网，为灌 溉水泵和照明灯供电 ，实现微电网在绿色灌溉方面的应用;综合能源供应系统是通过光伏 和储能构建交流子微电网，为地源热泵和照明灯供电 ，实现微电网在冷热电综合能源供应 方面的应用;直流子微网是构建光储直流子微网，并通过大型变流器并网，为系统内的直流 LED照明灯供电。
5 .根据权利要求1所述的一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台，其特 征在于，所述RT-LAB仿真系统中，将HYPERSIM配电网仿真模型的线路终端输出电压、电流信 号，传输给eMEGAsim微电网仿真模型中的配电变压器高压侧，组建微电网并网结构。
6.根据权利要求1所述的一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台，其特 征在于，所述物理微电网系统的配电网侧的待测的测控保护装置的电压电流数据，经过通 信系统的功率放大器后传输入所述RT-LAB仿真系统的配电网侧做为控制量;所述物理微电 网系统的光伏设备侧的测控保护装置的电流数据，经过通信系统的功率放大器后传输入所 述RT-LAB仿真系统的光伏设备侧做为控制量;所述物理微电网系统的光伏变流器的SVPWM 波，通过通信系统的I/O模块，转换为数字量控制信号，对所述RT-LAB仿真系统当中构建的 光伏变流器主电路进行控制。
7 .根据权利要求6所述的一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台，其特 征在于，所述测控保护装置通过MODBUS模块与所述物理微电网系统、RT-LAB仿真系统进行 通信连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台，其特 征在于，所述微电网能量管理系统分为数据采集监控模块和能量管理高级应用模块;所述数据采集监控模块提供数据源、接受指令，并对所有设备与负荷运行状态进行实时监控、实 时数据分析和历史存储查询;所述能量管理高级应用模块根据微电网运行模式综合考虑分 布式电源及储能系统的现有运行状态、用户负荷供电等级、数据预测参考等信息决策，调整 微电网实时运行状态。
9.根据权利要求8所述的一种基于RT-LAB的真实微电网运行动态仿真测试平台，其特 征在于，所述能量管理高级应用模块包括数据预测单元、优化调度单元、运行控制单元;所 述数据预测单元包括光伏预测及负荷预测，为能量管理优化调度单元提供了输入;优化调 度单元根据数据预测的预测结果、分时电价信息、上网功率阈值，已输入的负荷优先级、各 并网逆变设备的额定容量、储能系统充放电电压/SOC限值，输出优化调度建议指令;运行控制单元根据系统运行的实际工况给出修正建议指令。
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