CN111208737A-一种面向大规模光伏发电系统的信息物理建模方法

CN111208737A一种面向大规模光伏发电系统的信息物理建模方法

一种面向大规模光伏发电系统的信息物理建模方法

技术领域

本发明属于电网信息物理融合系统融合建模领域,具体来说,涉及一种面向大规模光伏发电系统的信息物理建模方法。

技术背景

面对环境、能源危机,提高可再生能源利用成为电网建设发展的重要任务,大规模光伏系统作为重要的清洁能源,是新型电力系统重要部分。大规模光伏发电系统存在间歇性、波动性和不确定性特点,大规模并网时将对电网潮流分布及电压分布产生较大影响,因此,电网电能质量及安全运行面临新挑战。随着计算技术、通信技术以及智能控制技术等迅猛发展,信息物理耦合系统(Cyber Physical System,CPS)在电网中的应用保持快速发展,大规模光伏发电系统的信息物理融合建模技术亟待解决。

电力物理系统和信息通信系统都拥有各自专业仿真工具。电力物理系统动态行为在时间上是连续的,可用一组微分方程来表示,通过电力系统仿真工具可对系统当前状态进行相对精确的估计。信息通信系统是离散系统,采用离散时间仿真工具建模,通过离散状态模型对网络参数和事件进行描述。

对于大规模光伏发电系统物理信息融合CPS建模仿真的研究,存在以下问题:光伏发电系统结构和控制方法因厂家不同而具体各异,仿真平台兼容性、通用性、可拓展差,分别建模工作量大、效率低,不切实际。联合仿真中物理和信息单元建模为非实时,信息物理系统之间协调存在时间同步问题。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种面向大规模光伏发电系统的信息物理系统建模方法,以解决现有技术中存在的兼容性、通用性、可拓展差的问题。

为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:

一种面向大规模光伏发电系统的信息物理建模方法,所述方法包括:

建立IO接口;

通过IO接口融合光伏发电系统物理系统模型和光伏发电系统数据传输模型。

进一步的,所述光伏发电系统物理系统模型根据光伏发电系统的拓扑结构建立。

进一步的,所述光伏发电系统物理系统模型包括光伏电池模型、最大功率跟踪控制、逆变器主回路、逆变器外环、内环控制、内环采样和微电网能量流关联关系。

进一步的,所述光伏发电系统物理系统模型通过物理仿真软件建立。

进一步的,所述光伏发电系统数据传输模型根据信息问题建立。

进一步的,所述信息问题包括信号干扰、数据掉包、传输错误、传输延时/卡顿。

进一步的,所述光伏发电系统数据传输模型通过信息仿真软件建立。

进一步的,所述光伏发电系统数据传输模型包括路由模型、状态机模型和信号传输模型等信息模型。

一种面向大规模光伏发电系统的信息物理系统,所述系统包括:

接口模块:用于建立IO接口;;

融合模块:用于通过IO接口融合光伏发电系统物理系统模型和光伏发电系统数据传输模型。

一种面向大规模光伏发电系统的信息物理系统,所述系统包括处理器和存储介质;

所述存储介质用于存储指令;

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述所述方法的步骤。

计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

与现有技术相比,本发明具有以下特点:

本发明通过网络接口实现光伏发电系统物理系统模型和光伏发电系统数据传输模型的仿真交互,由于物理仿真和信息仿真分别采用各自的专业软件建立,该系统具备可拓展、可兼容、可替换等开发灵活特性,可提高大规模光伏发电系统CPS仿真效率和精度,能对大电网信息物理系统的建模、计算和控制提供支撑。

附图说明

图1是本发明提出的一种面向大规模光伏发电系统的信息物理建模方法层次化结构图;

图2是本发明提出的一种面向大规模光伏发电系统的信息物理建模方法流程示意图。

附图标记:1-光伏电站;2-光伏电站N;3-负荷;4-数据传输模型;5-通信网络模型;6-大规模光伏优化调度控制系统模型。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细描述:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了实施方式和操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1所示的是本发明仿真建模方法的整体架构图,包括:光伏电站1、光伏电站N2、负荷3、数据传输模型4、通信网络模型5、大规模光伏优化调度控制系统模型6。光伏电站1到光伏电站N2与负荷3等通过电气连接构成大规模光伏发电系统,即物理系统拓扑,物理系统的状态信息经数据传输模型4上送至通信网络模型5,通信网络模型5的状态数据上送至大规模光伏优化调度控制系统模型6,下发途径反之。

如图2所示,一种面向大规模光伏发电系统的信息物理建模方法,主要实施过程描述如下:

1、根据大规模光伏发电系统信息物理系统结构,建立仿真模型的模块架构,如图1所示。

2、基于大规模光伏发电系统拓扑结构,采用物理仿真软件建立大规模光伏发电系统物理系统模型,包括光伏电池模型和最大功率跟踪控制、逆变器主回路、逆变器外环、内环控制和采样,以及微电网能量流关联关系;

3、研究信息在大规模光伏发电物理系统与网络信息系统传输过程中可能出现的信息问题,分为信号干扰、数据掉包、传输错误、传输延时/卡顿等若干类;根据信息问题采用信息仿真软件建立大规模光伏发电系统数据传输模型,针对各种信息问题建立路由模型、状态机模型和信号传输模型等信息模型;模拟数据采集、测量、监视与控制的信息设备各节点通信路径、时延、丢包、卡顿等功能;

4、设计实时IO接口,实现物理及信息仿真软件生成的状态数据与数据适配器交互,数据适配器对状态数据进行实时格式变换;

5、建立大规模光伏系统通信网络模型,由路由器和IP寻址实现端点之间数据传输的通信网络,通过数据适配器与外部实现数据交互;

6、建立大规模光伏优化调度控制系统模型。

本发明提出的一种面向大规模光伏发电系统信息物理系统建模方法,具备可拓展、可兼容、可替换等开发灵活特性,可提高大规模光伏发电系统CPS仿真效率和精度,能对大电网信息物理系统的建模、计算和控制提供支撑。物理仿真和信息仿真分别采用各自的专业软件,专业软件可灵活替换;网络接口实现信息-物理仿真交互,CPS仿真装置还可与外部装置/系统采用UDP协议交互,系统维护方便,仿真规模可随时增减。模型采用开放式可与外部系统共同组成半实物实时仿真系统,实现大规模光伏发电系统物理信息融合仿真功能。

一种面向大规模光伏发电系统的信息物理系统,所述系统包括:

接口模块:用于建立IO接口;;

融合模块:用于通过IO接口融合光伏发电系统物理系统模型和光伏发电系统数据传输模型。

一种面向大规模光伏发电系统的信息物理系统,所述系统包括处理器和存储介质;

所述存储介质用于存储指令;

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述所述方法的步骤。

计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

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THE END
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