[发明专利]一种适用于储能协调控制器动模试验的层级化建模方法

说明书

一种适用于储能协调控制器动模试验的层级化建模方法,建立基础元件库和S‑Function库，通过基础元件库和S‑Function库共同构成中间元件库，由中间元件库构成动模测试模型，在动模试验模型编译生成代码文件，下装至计算单元进行实时计算，模拟多种运行工况及故障，对协调控制器进行测试。本发明能够通过基础元件库中的基础元件进行组合进行仿真多个BMS、PCS，满足协调控制器现场真实的接入能力，从而提升了模型规模和优化了建模效率，而且本发明的建模过程依据元件的复杂程度及被调用的频次由简单到复杂形成多层的库文件，层层调用，降低了建模的工作量，提升了模型的可读性。

技术领域

本发明涉智能变电站自动测试领域，特别涉及一种适用于储能协调控制器动模试验的层级化建模方法。

背景技术

随着新能源的不断建设，风电、光伏等新能源装机容量日益增加。由于风能和光伏能源随机性及间歇性的特点，新能源发电具有一定不可控性，给电力系统的稳定运行带来新的挑战。

储能系统是解决新能源上述问题的有效途径，其中电化学储能由于其技术成熟、不受地域条件限制、调频调压响应快速等特点，成为储能系统中的主要组成部分。其中协调控制器是储能电站运行控制的关键，其控制策略更是储能电站能否发挥调频调压功能、有效支撑电网运行的核心环节。如何针对协调控制器及其控制策略开展全面的测试，提升协调控制器的产品质量成为储能电站建设运行的重要问题。

针对协调控制器的测试，目前多采用继电保护测试仪施加模拟量或通信报文，以开环的方式测试协调控制器的基本功能。如若对其控制策略进行更全面更深入的测试，通常采用动模试验的方式，但由于储能电站的仿真模型中需要模拟大量的BMS、PCS，建模难度大，模型代码量大，动模试验难以开展。

协调控制器是储能电站的上层控制系统，主要功能包括对储能系统进行数据采集、运行监控、一次调频控制、动态无功调节、恒有功功率控制、恒无功功率控制、恒功率因数控制、调节指令接收转发、源网荷储控制等功能，典型拓扑结构如图1所示。其中BMS作用是管理相应的电池组，并把电池的相关信息上送至PCS，多台PCS通过IEC 61850-GOOSE协议与协调控制器的子机进行数据交互，而多台PCS并接入电网，协调控制器监测并网点的电压、电流并依据设定的控制策略对多台PCS进行控制，协调控制器同时接收上层监控系统的调节命令。

针对协调控制器的动模试验需要模拟BMS，如模拟电池的充放电曲线；模拟电池的SOC，因为电池的充放电需要考虑SOC状态；模拟电池的保护策略，以防止电池过冲或过放。针对协调控制器的动模试验也需要模拟PCS。因为PCS需要具备故障穿越能力，故障穿越分为低电压穿越和高电压穿越，而低电压穿越又分为对称性穿越和不对称穿越。在电网电压跌落时，PCS须保持不脱网连续运行，并向电网提供一定的无功功率，以支持电网电压恢复，直到电网恢复正常；即使电压升高时，PCS也须不脱网连续运行。其中协调控制器的子机通过GOOSE协议订阅128个PCS的数据，并发布控制指令，协调控制器一般接入2台子机，共计256个PCS的数据，数量非常大，在一个模型中把BMS及PCS的模型逻辑复制256份进行编译，从编译速度、实时计算容量等方面考虑是不现实的。

目前针对协调控制器测试的方式主要有两种：第一种、用继电保护测试仪施加并网点电压、电流、开光量输入，监视协调控制器的开关量输入，同时静态施加少量间隔的GOOSE报文。第二种、采用实时数字仿真的方式，搭建相应的模型，但受限于仿真规模及BMS及PCS的复杂逻辑，只能仿真少量的BMS及PCS。

然而第一种方式没有模拟BMS及PCS的控制逻辑，是一种开环的测试方式。协调控制器接收测试仪输出的量并输出需要控制的有功功率、无功功率，测试仪接收到协调控制器的指令后由于没有相应的BMS、PCS逻辑，并不会做出相应的闭环响应。

第一种方式是闭环数字仿真方式，由于BMS、PCS的逻辑复杂，受限于建模的规模，只能仿真少量的BMS、PCS，不能完全考核协调控制器的功能。