用储备管理工具确保新西兰国家电网的可靠性
挑战
解决方案
结果
- 快速实现关键更新
- 用真实数据进行了仿真验证
- 内部更新
“我们在网格上记录频率，将它们注入到我们的Simulink模型中，并将仿真结果与实际系统响应进行比较。通过Simulink，我们可以不断校准和改进我们的模型，最终提高储量估算的准确性。”
海蒂·希斯，换位者
Transpower拥有并运营新西兰国家电网，这是一个高压输电网络，向工业、商业、农业和家庭用电用户输送电力。转置器必须平衡负载和发电，以保持电网的频率在50赫兹。如果一台发电机出现故障，其他发电机必须在几秒钟内提供电力，以抵消损失，并确保系统频率不会下降到无法恢复的水平。
由于保持发电储备的成本很高，转置公司必须精确计算所需的最小储备，以确保电网的可靠性在既定的风险容忍范围内。
为了满足这一需求，转置公司在MATLAB中开发了储备管理工具(RMT)®和仿真软件®．RMT包括整个电网的复杂模型，包括发电机、负载和新西兰两个主要岛屿之间的高压直流(HVDC)连接。基于最新网格信息的模拟每半小时运行一次，以确定当前所需的储量。
“转置器有两个指令。一个是通过可靠地运行电网来确保灯亮着，另一个是在经济上做到这一点，”转座公司的调查工程师海蒂·希思(Heidi Heath)说。通过使用真实数据驱动Simulink模拟，我们不仅可以在成本和可靠性之间更好地权衡，还可以在提高服务的同时降低成本。”
挑战
过去，转置公司使用电子表格来计算所需的最低准备金。这种方法需要技术人员执行大量手动步骤并运行几个支持脚本。该系统缺乏灵活性，很难在新发电机上线时将其纳入。转置器需要一个储备管理工具，可以随着网格的变化而迅速更新。
“随着时间的推移，我们需要遵守越来越复杂的规则来处理突发事件，成本压力增加了更准确估计准备金的需要，”Heath说。“我们预计会增加更多的发电机，并对高压直流线路进行调整。我们需要一个可以在内部进行调整的工具，这样我们就不需要等待第三方公司来做出这些改变。”
解决方案
利用MATLAB和Simulink, Transpower建立了一个新的RMT来建模和模拟新西兰整个国家电网。
转置器工程师创建了风力、水力发电和地热电厂的MATLAB和Simulink模型，这些电厂构成了电网上的大部分发电机。单个电厂模型使用输入频率和比例积分导数(PID)控制器来计算功率输出。PID控制器增益使用控制系统工具箱™进行调优。
为了为更先进的联合循环热电厂开发Simulink模型，转置公司使用了运行这些电厂的公司提供的框图和测试数据。
工程师们还为分布在该国两个主要岛屿上的30多个可中断和不可中断负载以及连接岛屿的高压直流链路开发了模型。
在Simulink中，工程师们组装了一个完整的网格模型，其中包括负载、高压直流链接和大约80台发电机的模型。
使用MATLAB Compiler™和Simulink Coder™，团队创建了完整模型的独立可执行文件。transpwer IT团队将模型与调度价格调度(SPD)工具集成在一起，该工具用于以最低的价格获得所需的储备。
新的RMT工具目前每30分钟运行一次，以计算所需的准备金。
结果
快速实现关键更新．“当添加新的生成器或对电网进行其他更改时，我们需要快速更新RMT，”Heath说。“在过去的一年里，我们在Simulink中进行了18次这样的更新，如果使用我们基于电子表格的系统，这将更加困难，准确性也更低。”
用真实数据进行了仿真验证．“当一个系统事件发生时，我们可以用测量数据驱动我们的Simulink模型，看看RMT是否准确地预测了结果，并验证生成器是否如预期的那样响应，”Heath说。“这种方法使我们能够提高我们的电网模型和单个发电机模型的准确性，并帮助我们确定可能的电网改进。”
内部更新．“有了MATLAB和Simulink，我们可以利用自己的专业知识对系统进行更改，而不必依赖外部供应商，”Heath说。“因此，我们可以完全控制何时完成更新，以及对敏感数据的控制。”
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