專利名稱：對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)及方法，特別是一種對蓄電池儲能及雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)及方法，屬于儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的裝置及方法的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
儲能技術(shù)是新一代智能電網(wǎng)技術(shù)的核心內(nèi)容之一。在配網(wǎng)中裝設(shè)分布式儲能裝置則可以提高供電可靠率以及供電質(zhì)量，另外儲能裝置和可再生能源、間歇性發(fā)電相配合，將更有利于可再生能源的平穩(wěn)無縫接入電網(wǎng)。大容量儲能具有工況轉(zhuǎn)換快、運行方式靈活、效率高、安全、可靠、環(huán)保等優(yōu)點，有著廣闊的發(fā)展前景。但是，大容量儲能技術(shù)在世界上尚缺乏建設(shè)和運行經(jīng)驗，尤其是作為大容量儲能核心設(shè)備的控制保護(hù)系統(tǒng)，其性能將直接影響整個儲能站的安全穩(wěn)定運行。但截止目前， 國內(nèi)外，檢測儲能控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真模型和仿真平臺尚無可參考，對如何試驗檢測儲能控制保護(hù)系統(tǒng)缺乏行之有效的手段與方法。傳統(tǒng)動模試驗僅可對控制保護(hù)裝置進(jìn)行電磁兼容、抗干擾和通訊等方面的外圍測試，但對控制保護(hù)策略和邏輯的正確、可靠性則很難檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種試驗靈活，可進(jìn)行多種類型試驗的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種操作簡單，方便實用的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)，其包括有建立仿真模型的實時仿真工作站、對仿真模型進(jìn)行實時計算的RTDS實時數(shù)字仿真器、模擬量輸出板卡、數(shù)字量輸出板卡、數(shù)字量輸入板卡、功率放大器、電池監(jiān)測裝置、 儲能控制保護(hù)裝置、同步相量采集單元，其中實時仿真工作站與RTDS實時數(shù)字仿真器連接，RTDS實時數(shù)字仿真器通過模擬量輸出板卡將直流電流及電壓、電池組電流和電池電壓信號送出到儲能控制保護(hù)裝置，RTDS實時數(shù)字仿真器通過模擬量輸出板卡將各電池組電流和電壓信號輸出到電池監(jiān)測裝置，RTDS實時數(shù)字仿真器通過模擬量輸出板卡與功率放大器將交流電流及電壓信號輸出至同步相量采集單元，RTDS實時數(shù)字仿真器通過數(shù)字量輸出板卡將網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)狀態(tài)輸出至儲能控制保護(hù)裝置，儲能控制保護(hù)裝置通過數(shù)字量輸入板卡將網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)控制命令，觸發(fā)脈沖信號返回至RTDS 實時數(shù)字仿真器。上述實時仿真工作站上建立兆瓦級蓄電池模型、雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實時仿真模型。上述兆瓦級蓄電池及雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包含2個儲能分系統(tǒng)，每個儲能分系統(tǒng)均有12個電池組接入前級整流橋，6個前級整流橋匯入同一母線并作為后級整流橋的輸入，再由兩組后級整流橋并聯(lián)構(gòu)成1個儲能分系統(tǒng)。儲能分系統(tǒng)交流側(cè)并聯(lián)后，統(tǒng)一經(jīng)升壓變壓器接入交流配電網(wǎng)。上述RTDS實時數(shù)字仿真器送出的是2個儲能分系統(tǒng)的電流及電壓信號。上述RTDS實時數(shù)字仿真器送出的2個儲能分系統(tǒng)的電流及電壓信號，包括電池組的電池支路電流和電池電壓、前級整流橋的直流母線電壓、后級整流橋的網(wǎng)側(cè)交流電流和電壓。本發(fā)明對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)的試驗方法，包括如下步驟
1)在實時仿真工作站上建立兆瓦級蓄電池模型、雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實時仿真模型；
2)將實時仿真工作站與RTDS實時數(shù)字仿真器聯(lián)接；
3)將RTDS實時數(shù)字仿真器中的相關(guān)電流及電壓信號通過模擬量輸出板卡和功率放大器送出到儲能控制保護(hù)裝置和同步相量采集單元；
4)將RTDS實時數(shù)字仿真器中的網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)狀態(tài)信號通過數(shù)字量輸出板卡送出到輸出至儲能控制保護(hù)裝置；
5)將儲能控制保護(hù)裝置中的網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)控制命令，觸發(fā)脈沖等信號通過數(shù)字量輸入板卡送出到RTDS實時數(shù)字仿真器。6)通過開關(guān)控制命令和觸發(fā)脈沖信號，控制RTDS實時數(shù)字仿真器中的雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)運行于整流或者逆變狀態(tài)，對蓄電池模型進(jìn)行充電、放電操作，對儲能站控制保護(hù)裝置的功能和動態(tài)性能進(jìn)行閉環(huán)試驗。本發(fā)明提出了利用RTDS實時數(shù)字仿真器對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)，該試驗系統(tǒng)對不同容量等級、不同電池類型、不同能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的儲能站控制保護(hù)裝置試驗也有借鑒作用。本發(fā)明的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)試驗靈活，可進(jìn)行儲能站控制保護(hù)功能和動態(tài)性能等多種類型試驗。本發(fā)明的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的方法操作簡單，方便實用。


圖1為本發(fā)明兆瓦級儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置的閉環(huán)試驗系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
實施例本發(fā)明兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗系統(tǒng)的示意圖如圖2所示，本發(fā)明的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)，其包括有建立仿真模型的實時仿真工作站8、對仿真模型進(jìn)行實時計算的RTDS實時數(shù)字仿真器9、模擬量輸出板卡10、數(shù)字量輸出板卡11、數(shù)字量輸入板卡12、功率放大器13、電池監(jiān)測裝置14、儲能控制保護(hù)裝置 15、同步相量采集單元16，其中實時仿真工作站8與RTDS實時數(shù)字仿真器9連接，RTDS實時數(shù)字仿真器9通過模擬量輸出板卡10將直流電流及電壓、電池組電流和電池電壓信號送出到儲能控制保護(hù)裝置15，RTDS實時數(shù)字仿真器9通過模擬量輸出板卡10將各電池組電流和電壓信號輸出到電池監(jiān)測裝置14，RTDS實時數(shù)字仿真器9通過模擬量輸出板卡10與功率放大器13將交流電流及電壓信號輸出至同步相量采集單元16，RTDS實時數(shù)字仿真器 9通過數(shù)字量輸出板卡11將網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)狀態(tài)輸出至儲能控制保護(hù)裝置 15，儲能控制保護(hù)裝置15通過數(shù)字量輸入板卡12將網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)控制命令，觸發(fā)脈沖信號返回至RTDS實時數(shù)字仿真器9。本實施例中，上述實時仿真工作站8上建立兆瓦級蓄電池模型、雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實時仿真模型。上述兆瓦級儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包含2個儲能分系統(tǒng)1和2。每個儲能分系統(tǒng)均有12個電池組3接入前級整流橋4，6個前級整流橋4匯入同一母線并作為后級整流橋5的輸入，再由兩組后級整流橋5并聯(lián)構(gòu)成1個儲能分系統(tǒng)。2 個儲能分系統(tǒng)1和2交流側(cè)并聯(lián)后，統(tǒng)一經(jīng)升壓變壓器6接入交流配電網(wǎng)7。本實施例中， 前級整流橋4為DC/DC整流橋，后級整流橋5為DC/AC整流橋。圖1中，12個電池組分別為 Al、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、All、A12o
本實施例中，上述RTDS實時數(shù)字仿真器9送出的2個儲能分系統(tǒng)1和2的電流及電壓信號。上述RTDS實時數(shù)字仿真器9送出的是2個儲能分系統(tǒng)1和2的電流及電壓信號，包括電池組3的電池支路電流和電池電壓、前級整流橋4的直流母線電壓、后級整流橋5的網(wǎng)側(cè)交流電流和電壓。本發(fā)明的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)的試驗方法，其包括如下步驟
1)在實時仿真工作站8上建立兆瓦級蓄電池模型、雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實時仿真模
型；
2)將實時仿真工作站8與RTDS實時數(shù)字仿真器9聯(lián)接；
3)將RTDS實時數(shù)字仿真器9中的相關(guān)電流及電壓信號通過模擬量輸出板卡10和功率放大器13送出到儲能控制保護(hù)裝置15和同步相量采集單元16 ；
4)將RTDS實時數(shù)字仿真器9中的網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)狀態(tài)信號通過數(shù)字量輸出板卡11送出到輸出至儲能控制保護(hù)裝置15 ；
5)將儲能控制保護(hù)裝置15中的網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)控制命令，觸發(fā)脈沖等信號通過數(shù)字量輸入板卡12送出到RTDS實時數(shù)字仿真器9 ；
6 )通過開關(guān)控制命令和觸發(fā)脈沖信號，控制RTDS實時數(shù)字仿真器9中的雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)運行于整流或者逆變狀態(tài)，對蓄電池模型進(jìn)行充電、放電操作，對儲能站控制保護(hù)裝置的功能和動態(tài)性能進(jìn)行閉環(huán)試驗。上述步驟1)建立兆瓦級蓄電池模型、雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實時仿真模型，兆瓦級蓄電池及雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包含2個儲能分系統(tǒng)1和2。每個儲能分系統(tǒng)均有12個電池組3接入前級整流橋4，6個前級整流橋4匯入同一母線并作為后級整流橋5的輸入，再由兩組后級整流橋5并聯(lián)構(gòu)成1個儲能分系統(tǒng)。2個儲能分系統(tǒng)1和2交流側(cè)并聯(lián)后，統(tǒng)一經(jīng)升壓變壓器6接入交流配電網(wǎng)7。上述RTDS實時數(shù)字仿真器9送出的是2個儲能分系統(tǒng)1 和2的電流及電壓信號，包括電池組3的電池支路電流和電池電壓、前級整流橋4的直流母線電壓、后級整流橋5的網(wǎng)側(cè)交流電流和電壓。
權(quán)利要求
1.一種對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)，其特征在于包括有建立仿真模型的實時仿真工作站(8)、對仿真模型進(jìn)行實時計算的RTDS實時數(shù)字仿真器(9)、模擬量輸出板卡(10)、數(shù)字量輸出板卡(11)、數(shù)字量輸入板卡(12)、功率放大器(13)、電池監(jiān)測裝置(14)、儲能控制保護(hù)裝置(15)、同步相量采集單元(16)，其中實時仿真工作站(8)與 RTDS實時數(shù)字仿真器(9 )連接，RTDS實時數(shù)字仿真器(9 )通過模擬量輸出板卡(10 )將直流電流及電壓、電池組電流和電池電壓信號送出到儲能控制保護(hù)裝置(15)，RTDS實時數(shù)字仿真器(9)通過模擬量輸出板卡(10)將各電池組電流和電壓信號輸出到電池監(jiān)測裝置(14)， RTDS實時數(shù)字仿真器(9 )通過模擬量輸出板卡(10 )與功率放大器(13 )將交流電流及電壓信號輸出至同步相量采集單元(16)，RTDS實時數(shù)字仿真器(9)通過數(shù)字量輸出板卡(11) 將網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)狀態(tài)輸出至儲能控制保護(hù)裝置(15)，儲能控制保護(hù)裝置 (15)通過數(shù)字量輸入板卡(12)將網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)控制命令，觸發(fā)脈沖信號返回至RTDS實時數(shù)字仿真器(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)，其特征在于上述實時仿真工作站(8)上建立兆瓦級蓄電池模型、雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實時仿真模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)，其特征在于上述兆瓦級蓄電池及雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包含2個儲能分系統(tǒng)(1、2)，每個儲能分系統(tǒng)均有12個電池組(3)接入前級整流橋(4)，6個前級整流橋(4)匯入同一母線并作為后級整流橋(5)的輸入，再由兩組后級整流橋(5)并聯(lián)構(gòu)成1個儲能分系統(tǒng)，儲能分系統(tǒng)(1、2) 交流側(cè)并聯(lián)后，統(tǒng)一經(jīng)升壓變壓器(6 )接入交流配電網(wǎng)(7 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)，其特征在于上述RTDS實時數(shù)字仿真器(9)送出的2個儲能分系統(tǒng)(1、2)的電流及電壓信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)，其特征在于上述RTDS實時數(shù)字仿真器(9)送出的2個儲能分系統(tǒng)(1、2)的電流及電壓信號，包括電池組(3)的電池支路電流和電池電壓、前級整流橋(4)的直流母線電壓、后級整流橋(5) 的網(wǎng)側(cè)交流電流和電壓。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)的試驗方法，其特征在于包括如下步驟1)在實時仿真工作站(8)上建立兆瓦級蓄電池模型、雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實時仿真模型；2)將實時仿真工作站(8)與RTDS實時數(shù)字仿真器(9)聯(lián)接；3)將RTDS實時數(shù)字仿真器(9 )中的相關(guān)電流及電壓信號通過模擬量輸出板卡(10 )和功率放大器(13)送出到儲能控制保護(hù)裝置(15)和同步相量采集單元(16)；4)將RTDS實時數(shù)字仿真器(9)中的網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)狀態(tài)信號通過數(shù)字量輸出板卡(11)送出到輸出至儲能控制保護(hù)裝置(15)；5)將儲能控制保護(hù)裝置(15)中的網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)控制命令，觸發(fā)脈沖等信號通過數(shù)字量輸入板卡(12)送出到RTDS實時數(shù)字仿真器(9)；6)通過開關(guān)控制命令和觸發(fā)脈沖信號，控制RTDS實時數(shù)字仿真器(9)中的雙級式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)運行于整流或者逆變狀態(tài)，對蓄電池模型進(jìn)行充電、放電操作，對儲能站控制保護(hù)裝置的功能和動態(tài)性能進(jìn)行閉環(huán)試驗。
全文摘要
本發(fā)明是一種對兆瓦級儲能站控制保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗的系統(tǒng)及方法。包括實時仿真工作站、RTDS實時數(shù)字仿真器、模擬量輸出板卡、數(shù)字量輸出板卡、數(shù)字量輸入板卡、功率放大器、電池監(jiān)測裝置、儲能控制保護(hù)裝置、同步相量采集單元，實時仿真工作站與RTDS實時數(shù)字仿真器連接，RTDS實時數(shù)字仿真器將電流和電壓信號送出到儲能控制保護(hù)裝置，并將各電池組電流和電壓信號輸出到電池監(jiān)測裝置，且將交流電流及電壓信號輸出至同步相量采集單元，并將網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)狀態(tài)輸出至儲能控制保護(hù)裝置，儲能控制保護(hù)裝置將網(wǎng)側(cè)接觸器、直流側(cè)接觸器開關(guān)控制命令，觸發(fā)脈沖信號返回至RTDS實時數(shù)字仿真器。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法可進(jìn)行儲能站控制保護(hù)功能和動態(tài)性能等多種類型試驗。
文檔編號G01R31/00GK102419405SQ201110362850
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者張建設(shè), 歐開健, 董征, 賈旭東, 郭琦, 陸志剛, 陳滿, 韓偉強(qiáng), 黃立濱 申請人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司