隨著我國經(jīng)濟的快速增長，對能源的需求進一步提高，全國聯(lián)網(wǎng)格局的初步形成、新能源基地的開發(fā)、區(qū)域電網(wǎng)的快速發(fā)展、電力市場化等因素使我國電網(wǎng)呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展態(tài)勢，但也應該看到由于聯(lián)網(wǎng)初期電網(wǎng)結構薄弱和電網(wǎng)規(guī)模迅速擴大使電網(wǎng)的運行控制面臨著極大的挑戰(zhàn)，特別是近幾年在運行中暴露出的動態(tài)穩(wěn)定問題、短路電流問題、電磁環(huán)網(wǎng)問題、電壓穩(wěn)定問題及直流多饋入系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題等等。為保證規(guī)模大、系統(tǒng)特性復雜的交直流電網(wǎng)安全可靠運行，必須采用合理的仿真手段對其展開多方面地深入研究。

科梁提供的高壓交直流系統(tǒng)仿真方案涵蓋了控制保護裝置的硬件在環(huán)仿真、數(shù)字仿真與物理仿真裝置互聯(lián)的混合仿真、異步互聯(lián)混合仿真等關鍵技術，可以為用戶在以下電力系統(tǒng)仿真領域提供完整的解決方案：

• 直流系統(tǒng)次同步振蕩問題分析；
• 特高壓電網(wǎng)數(shù)模混合實時仿真研究；
• 高壓電網(wǎng)送受端交直流相互影響的仿真研究；
• 電力系統(tǒng)控制保護裝置的試驗研究；
• 直流輸電工程仿真研究及系統(tǒng)調試；
• 特高壓直流輸電關鍵技術的仿真試驗研究。

系統(tǒng)原理

HYPERSIM為交直流電網(wǎng)仿真提供了全方面的解決方案，包含了FACTS、SVC、STATCOM、MMC、HVDC等各電網(wǎng)系統(tǒng)。HYPERSIM實時仿真器由使用最新Intel Xeon處理器的CPU仿真器和Xilinx FPGA仿真器組成，CPU仿真器作為大規(guī)模復雜電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真并行處理仿真計算，F(xiàn)PGA仿真器計算微妙級以下的高頻電力電子器件仿真，同時用作連接外部設備與CPU仿真器之間的接口單元。

系統(tǒng)優(yōu)勢

• 先進的數(shù)字仿真平臺
• 成熟精確的工程模型
• 靈活的開放性
• 豐富的仿真測試工具

解決方案

控制保護裝置的硬件在環(huán)仿真

全數(shù)字仿真程序HYPERSIM與控制保護裝置交互的僅為（控制）信號量，電壓一般在-15V~+15V之間，此時的接口為信號接口。H YPERSIM經(jīng)D/A或D/O輸出開關量、分接頭位置信息等給直流控制保護裝置，同時，控保裝置通過A/D、D/ I將相關控制信號反饋至仿真程序，交互信號傳輸由專用電纜或光纖實現(xiàn)。

數(shù)字仿真與物理仿真裝置互聯(lián)的混合仿真

HYPERSIM與一次物理仿真裝置的互聯(lián)需完成兩者之間的功率傳遞。由于數(shù)字側輸出端口的功率為毫瓦級，而物理仿真裝置端口的功率一般在幾十瓦左右，因此必須選擇適當?shù)哪芰哭D換裝置。將輸電線路解耦方法應用到數(shù)模混合仿真中，則可采用電力系統(tǒng)中最常用的輸電線路元件實現(xiàn)數(shù)字側與物理側的網(wǎng)絡分割。將分布參數(shù)線路的波過程轉化為僅含電阻和電流源的集中參數(shù)電路，線路兩端的電磁聯(lián)系由等值電流源來實現(xiàn)，將電力網(wǎng)絡分為兩個相互獨立的網(wǎng)絡并進行并行計算。

不同仿真軟件之間的異步互聯(lián)混合仿真

將輸電線路解耦方法應用到不同仿真軟件之間的混合仿真中，則可采用電力系統(tǒng)中最常用的輸電線路元件實現(xiàn)不同仿真步長軟件之間的聯(lián)合仿真。

不同仿真軟件之間的互聯(lián)，可方便實現(xiàn)交流大電網(wǎng)與HVDC、UHVDC、VSC-HVDC、背靠背直流、直流控制保護系統(tǒng)以及系統(tǒng)安穩(wěn)裝置和各種繼電保護裝置等的互聯(lián)仿真。同時，可實現(xiàn)仿真系統(tǒng)與其他仿真設備的互聯(lián)，如TCSC、STATCOM等電力電子設備，風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等可再生能源以及儲能裝置等，既可對大規(guī)模交直流輸電系統(tǒng)進行實時的仿真研究，還將實時地跟蹤電網(wǎng)的數(shù)據(jù)變化，與整個大電網(wǎng)的安全控制、在線監(jiān)測系統(tǒng)如WAMS、PMU有機地融為一體。聯(lián)合仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)也將進一步擴大數(shù)字仿真的研究領域和應用范圍，如控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等。

應用方案

某電科院仿真中心新一代數(shù)模混合仿真平臺

平臺搭建：某電科院致力于發(fā)展新一代數(shù)模混合仿真平臺，平臺采用SGI超級計算機作為HYPERSIM CPU仿真器，OP5607作為HYPERSIM仿真器與控制保護設備之前的接口，將該用戶數(shù)十條LCC-HVDC、 LCC-UHVDC、MMC工程控制保護裝置接入HYPERSIM仿真，并搭建交流網(wǎng)絡電磁暫態(tài)數(shù)字模型。本仿真平臺采用HYPERSIM作為大規(guī)模電網(wǎng)實時仿真器，接入數(shù)十條直流控保設備進行硬件在環(huán)測試，并將數(shù)據(jù)上傳SCADA監(jiān)控平臺，大規(guī)模的電磁暫態(tài)仿真應用對于提高該用戶系統(tǒng)整體安全性和前瞻性有著積極作用。

研究內(nèi)容：采用電磁暫態(tài)全數(shù)字實時仿真及直流輸電控制保護裝置，建立多回直流和特高壓交流骨干網(wǎng)混合輸電的數(shù)模混合仿真系統(tǒng)，對特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定特性進行試驗研究，特別是直流閉鎖對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響以及直流多落點地區(qū)交直流系統(tǒng)相互影響研究，為特高壓電網(wǎng)規(guī)劃及安全穩(wěn)定運行提供技術支持，同時驗證離線仿真研究結論。