隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，對(duì)能源的需求進(jìn)一步提高，全國(guó)聯(lián)網(wǎng)格局的初步形成、新能源基地的開(kāi)發(fā)、區(qū)域電網(wǎng)的快速發(fā)展、電力市場(chǎng)化等因素使我國(guó)電網(wǎng)呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但也應(yīng)該看到由于聯(lián)網(wǎng)初期電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱和電網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大使電網(wǎng)的運(yùn)行控制面臨著極大的挑戰(zhàn)，特別是近幾年在運(yùn)行中暴露出的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題、短路電流問(wèn)題、電磁環(huán)網(wǎng)問(wèn)題、電壓穩(wěn)定問(wèn)題及直流多饋入系統(tǒng)安全穩(wěn)定問(wèn)題等等。為保證規(guī)模大、系統(tǒng)特性復(fù)雜的交直流電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行，必須采用合理的仿真手段對(duì)其展開(kāi)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(hù)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(guān)鍵技術(shù)，可以為用戶(hù)在以下電力系統(tǒng)仿真領(lǐng)域提供完整的解決方案：

• 直流系統(tǒng)次同步振蕩問(wèn)題分析；
• 特高壓電網(wǎng)數(shù)模混合實(shí)時(shí)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(hù)裝置的試驗(yàn)研究；
• 直流輸電工程仿真研究及系統(tǒng)調(diào)試；
• 特高壓直流輸電關(guān)鍵技術(shù)的仿真試驗(yàn)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(shí)時(shí)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(fù)雜電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真并行處理仿真計(jì)算，F(xiàn)PGA仿真器計(jì)算微妙級(jí)以下的高頻電力電子器件仿真，同時(shí)用作連接外部設(shè)備與CPU仿真器之間的接口單元。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

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

解決方案

控制保護(hù)裝置的硬件在環(huán)仿真

全數(shù)字仿真程序HYPERSIM與控制保護(hù)裝置交互的僅為（控制）信號(hào)量，電壓一般在-15V~+15V之間，此時(shí)的接口為信號(hào)接口。H YPERSIM經(jīng)D/A或D/O輸出開(kāi)關(guān)量、分接頭位置信息等給直流控制保護(hù)裝置，同時(shí)，控保裝置通過(guò)A/D、D/ I將相關(guān)控制信號(hào)反饋至仿真程序，交互信號(hào)傳輸由專(zhuān)用電纜或光纖實(shí)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(cè)輸出端口的功率為毫瓦級(jí)，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(dāng)?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換裝置。將輸電線(xiàn)路解耦方法應(yīng)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(xiàn)路元件實(shí)現(xiàn)數(shù)字側(cè)與物理側(cè)的網(wǎng)絡(luò)分割。將分布參數(shù)線(xiàn)路的波過(guò)程轉(zhuǎn)化為僅含電阻和電流源的集中參數(shù)電路，線(xiàn)路兩端的電磁聯(lián)系由等值電流源來(lái)實(shí)現(xiàn)，將電力網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)相互獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行并行計(jì)算。

不同仿真軟件之間的異步互聯(lián)混合仿真

將輸電線(xiàn)路解耦方法應(yīng)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(xiàn)路元件實(shí)現(xiàn)不同仿真步長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)交流大電網(wǎng)與HVDC、UHVDC、VSC-HVDC、背靠背直流、直流控制保護(hù)系統(tǒng)以及系統(tǒng)安穩(wěn)裝置和各種繼電保護(hù)裝置等的互聯(lián)仿真。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)與其他仿真設(shè)備的互聯(lián)，如TCSC、STATCOM等電力電子設(shè)備，風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源以及儲(chǔ)能裝置等，既可對(duì)大規(guī)模交直流輸電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的仿真研究，還將實(shí)時(shí)地跟蹤電網(wǎng)的數(shù)據(jù)變化，與整個(gè)大電網(wǎng)的安全控制、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如WAMS、PMU有機(jī)地融為一體。聯(lián)合仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也將進(jìn)一步擴(kuò)大數(shù)字仿真的研究領(lǐng)域和應(yīng)用范圍，如控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等。

應(yīng)用方案

某電科院仿真中心新一代數(shù)模混合仿真平臺(tái)

平臺(tái)搭建：某電科院致力于發(fā)展新一代數(shù)模混合仿真平臺(tái)，平臺(tái)采用SGI超級(jí)計(jì)算機(jī)作為HYPERSIM CPU仿真器，OP5607作為HYPERSIM仿真器與控制保護(hù)設(shè)備之前的接口，將該用戶(hù)數(shù)十條LCC-HVDC、 LCC-UHVDC、MMC工程控制保護(hù)裝置接入HYPERSIM仿真，并搭建交流網(wǎng)絡(luò)電磁暫態(tài)數(shù)字模型。本仿真平臺(tái)采用HYPERSIM作為大規(guī)模電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器，接入數(shù)十條直流控保設(shè)備進(jìn)行硬件在環(huán)測(cè)試，并將數(shù)據(jù)上傳SCADA監(jiān)控平臺(tái)，大規(guī)模的電磁暫態(tài)仿真應(yīng)用對(duì)于提高該用戶(hù)系統(tǒng)整體安全性和前瞻性有著積極作用。

研究?jī)?nèi)容：采用電磁暫態(tài)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真及直流輸電控制保護(hù)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(duì)特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，特別是直流閉鎖對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響以及直流多落點(diǎn)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(yùn)行提供技術(shù)支持，同時(shí)驗(yàn)證離線(xiàn)仿真研究結(jié)論。