通用型智能电网数字物理混合仿真系统

一、新能源半实物及半实物物理混合仿真平台

建设新能源发电技术仿真平台包括以下内容：①双馈/永磁直驱风电机组仿真模型，包括机侧和网侧变流器模型、有功无功解耦控制模型，MAX功率追踪模型，作为研究风力发电的对象；②编写编写光伏电站仿真模型，包括光伏电池及光伏变流器模型、有功无功解耦控制模型，MAX功率追踪模型，作为研究光伏发电的对象；③编写储能单元仿真模型，包括储能电池及其储能变流器模型、充电控制策略模型，作为储能研究对象；；④通过 HIL 与 RCP 联合实验，加深认识新能源发电一次设备和二次设备的逻辑关系，尤其对于各种变流器的控制方法和技术实现；⑤通过半实物实验，可以锻炼学生的创新思维，初步培养学生的装置研发能力。

可开设的实验项目：

（1）双馈风力发电并网运行与控制实验；

（2）双馈风机MAX功率追踪实验；

（3）双馈风电变流器解耦控制实验；

（4）永磁直驱风力发电并网运行与控制实验；

（5）永磁直驱风机MAX功率追踪实验；

（6）永磁直驱风电变流器解耦控制实验；

（7）光伏发电并网运行与控制实验；

（8）光伏变流器解耦控制实验；

（9）直流接口储能系统充放电实验；

（10）交流接口储能系统充放电实验；

（11）光伏MAX功率追踪实验；

（12）风力发电虚拟同步机实验（选做）；

（13）光伏发电虚拟同步机实验（选做）

二、配网自动化半实物及半实物物理混合仿真实验实训装置

    简介

建设配网自动化仿真平台包括以下内容：①建立 10kV 中压配电网模型，并在专用实时仿真平台上运行，作为学习和研究配电自动化的对象；②编写馈线终端（FTU）的仿真模型，用于讲解馈线终端的控制策略和模型，使学生正确理解馈线终端 FTU 的工作原理；③提供波形分析模块，用于深入理解配电网工作特性，辨别正常状态和故障状态，同时为定量计算提供依据；④通过 HIL 与 RCP联合实验，可以更准确的认识配电网主电路和 FTU 模块的连接关系和逻辑关系，同时掌握示波器等设备的使用方法；⑤通过半实物实验，可以锻炼学生的创新思维，掌握 C 程序应用和嵌入式开发。

可开设的实验项目：

（1）配电网遥测、遥信、遥控实验；

（2）集中式 FTU 故障定位与故障隔离实验；

（3）分布式 FTU 故障定位与故障隔离实验；

（4）配电网潮流优化实验；

（5）配电网电压调节实验；

（6）配电网不间断供电实验；

（7）配电网负荷预测实验；

（8）配电网短路容量测量实验（选做）；

（9） MMC 有功和无功解耦控制实验（选做）；

（10） MMC 虚拟同步机控制实验（选做）

三、智能微电网半实物及半实物物理混合仿真实验实训装置

建设智能微电网仿真平台包括以下内容：①建立包含风、光、储、充的 400V交流微电网和 750V 直流微电网，作为研究交直流微电网的对象；②编写交流微电网同期并网程序和有功无功控制策略，编写直流微电网的并网程序及功率控制策略，编写微电网能量管理软件和优化计算程序，使学生理解微电网并入大电网的并网原理以及并网后的控制技术；③编写交流微电网孤岛运行时电压和频率控制软件，编写直流微电网孤岛运行时的电压稳定控制软件，用于深入理解微电网孤岛运行工作特性；④通过 HIL 与 RCP 联合实验，正确认识微电网一次系统和二次系统的连接关系和逻辑关系，同时掌握示波器等设备的使用方法；⑤通过半实物实验，可以锻炼学生的创新思维，初步培养学生的系统集成能力和研发能力。

可开设的实验项目：

（1）交流微电网并网运行与控制实验；

（2）直流微电网并网运行与控制实验；；

（3）交流微电网孤岛运行与控制实验；

（4）直流微电网孤岛运行与控制实验；

（5）交流微电网与直流微电网联合并网实验；

（6）交流微电网与直流微电网孤岛运行与控制实验；

（7）微电网能量管理与优化实验；

（8）交流微电网无功控制与电压调节实验

（9）直流微电网电压调节实验（选做）；

（10）微电网潮流控制实验（选做）

四、输电网及变电站半实物及半实物混合仿真实验实训装置

建设输电网及变电站混合仿真平台包括以下内容：①建立包含同步发电机、变压器、输电线路、变电站、负荷等元件的电力系统一次部分模型；②建立包含测量、监控、保护、通信等元件的电力系统二次部分模型；③编写电力系统调频调压控制软件，用于研究和深入理解电力系统稳态运行与控制的理论与技术；④通过全数字实时仿真和数字物理混合仿真实验，正确认识电网一次系统和二次系统的连接关系和逻辑关系，同时掌握示波器等设备的使用方法；⑤通过混合仿真实验，可以锻炼学生的创新思维，初步培养学生的系统运行控制和设备研发能力。

可开设的实验项目：

（1） 电力系统潮流分析与调节实时仿真实验

（2） 电力系统对称短路实时仿真实验

（3） 电力系统不对称短路实时仿真实验

（4） 电力系统一次调频实时仿真实验

（5） 电力系统二次调频实时仿真实验

（6） 发电机调压实验实时仿真

（7） 无功补偿及调压实时仿真实验

（8） 电力系统暂态稳定实时仿真实验

（9） 电力系统稳定控制实时仿真实验

（10） 电力系统电压稳定实时仿真实验

（11） 电力系统调度自动化实时仿真实验

（12） 配电自动化实时仿真实验

（13） 三段电流保护混合仿真实验

（14） 距离保护混合仿真实验

（15） 线路纵联保护混合仿真实验

（16） 自动重合闸混合仿真实验

（17） 继电保护数字滤波实验

（18） 继电保护算法比较实验

（19） 变压器保护实验

（20） 发电机保护实验

五、电力电子及柔性直流半实物及半实物混合仿真实验实训装置

建设电力电子及柔性直流输电网混合仿真平台包括以下内容：①建立包含常规 AC-DC、DC-AC、AC-AC、DC-DC 在内的各种电力电子电路模型；②建立包含半桥和全桥在内的 MMC 子模块模型，编写电容均压控制阀控软件；③建立大型陆地风电场和海上风电场的大规模仿真系统，用于研究和深入理解风电场运行与控制的理论与技术；④建立超高压大容量柔性直流输电系统的实时仿真模型，通过全数字实时仿真和数字物理混合仿真实验，正确认识风电场经柔性直流输电的新能源电网控制及运行策略；⑤通过混合仿真实验，培养学生在电力电子和输电新技术领域的分析能力和实践能力。

拟开设的实验项目：

（1）单相可控整流半实物仿真实验

（2）三相可控整流半实物仿真实验

（3）单相有源逆变半实物仿真实验

（4）三相有源逆变半实物仿真实验

（5）无源逆变半实物仿真实验

（6）交交变频半实物仿真实验

（7）直流斩波半实物仿真实验

（8）12 脉波变流器半实物仿真试验

（9）直流输电半实物仿真试验

（10）晶闸管无功补偿装置半实物仿真试验

（11）模块化变流器（MMC）半实物仿真试验

（12）风电场功率调控混合仿真实验

（13）柔直换流站子模块电容均压控制实验

（14）柔直换流站功率调节混合仿真实验

（15）柔直电网故障分析与保护混合仿真实验

（16）柔直电网潮流调节与优化混合仿真实验

（17）柔直电网暂态量继电保护混合仿真实验

（18）柔直电网变流站控制与故障保护协调实验