基于综合能源系统虚拟实验平台的微网半实物测试技术
为验证微网能量管理系统(Energy Manage System,EMS)作为燃机和储能的调度系统的可行性，EMS的控制策略的可靠性以及PLC控制策略的实时性。浙江大学董树锋老师的SGOOL团队及浙江万克新能源科技有限公司基于综合能源系统虚拟实验平台(Zhejiang University Intergrated Energy System Lab, ZJUIESL)设计了半实物仿真方案，完成了对系统的全方位测试。
测试背景
整个测试系统由三部分构成，分别是EMS服务器，PLC控制器，以及基于BECKHOFF设备的微网仿真模型。EMS服务器，PLC控制器以及相关接线均采用实物模型，而微网系统则采用仿真模型运行。
EMS服务器于PLC控制器之间通过ModBus总线进行数据通信，用于发送燃机有功指令、储能状态等数据。PLC控制器与微网系统之间通过硬接线连接，采用模拟信号及数字信号与微网系统交换系统电压、频率、储能PQ控制指令、燃机启停指令等数据。微网仿真系统模拟微网真实工况，并将仿真的电表数据通过ModBus总线将数据发送到EMS端。
测试环境
微网仿真系统满载容量约为2MW，拥有400V，600V两条母线，由8台燃机，2台储能，及可变负荷等基本设备组成。仿真模型如图1所示。综合能源系统虚拟实验平台强大的规划功能与仿真能力，为微网能量管理系统的控制策略的研究及参数设置提供了重要的支持。
由于仿真计算量大、仿真时间长，为满足测试要求，我们设计了加速运行算法，引入BECKHOFF设备作为加速硬件。利用BECKHOFF设备的强大算力，使得仿真系统运行基本达到测试要求。
如图2所示基本架构完成实物、非实物系统的连接，并按照预定方案对稳定、故障、损坏等多种预定情况展开基本测试工作。
测试效果
通过此次测试，修正了EMS及PLC控制策略中存在的问题，并验证了控制策略的正确性。如图3所示，修正后的EMS控制策略，可以长期保持微网系统频率、电压等稳定运行，并能对故障等问题作出快速响应。此次测试方案大幅节约了常规测试所需的时间成本与经济成本。
此次半实物仿真技术助力了实际的微网项目，该项目中我们研发了VF/PQ控制策略、EMS系统以及scada系统等内容，该技术的实现为项目后续开发、调试提供了有力支撑。
SGOOL团队
2021年1月26日
版权声明：本文由SGOOL团队创作和发表，转载或引用本文内容请注明作者及出处。