隨著我國經濟的快速增長，對能源的需求進一步提高，全國聯網格局的初步形成、新能源基地的開發、區域電網的快速發展、電力市場化等因素使我國電網呈現出了良好的發展態勢，但也應該看到由于聯網初期電網結構薄弱和電網規模迅速擴大使電網的運行控制面臨著極大的挑戰，特別是近幾年在運行中暴露出的動態穩定問題、短路電流問題、電磁環網問題、電壓穩定問題及直流多饋入系統安全穩定問題等等。為保證規模大、系統特性復雜的交直流電網安全可靠運行，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仿真方案涵蓋了控制保護裝置的硬件在環仿真、數字仿真與物理仿真裝置互聯的混合仿真、異步互聯混合仿真等關鍵技術，可以為用戶在以下電力系統仿真領域提供完整的解決方案：

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

系統原理

HYPERSIM為交直流電網仿真提供了全方面的解決方案，包含了FACTS、SVC、STATCOM、MMC、HVDC等各電網系統。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仿真器作為大規模復雜電力系統電磁暫態仿真并行處理仿真計算，FPGA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。

系統優勢

• 先進的數字仿真平臺
• 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仿真

全數字仿真程序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。

數字仿真與物理仿真裝置互聯的混合仿真

HYPERSIM與一次物理仿真裝置的互聯需完成兩者之間的功率傳遞。由于數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，因此必須選擇適當的能量轉換裝置。將輸電線路解耦方法應用到數模混合仿真中，則可采用電力系統中最常用的輸電線路元件實現數字側與物理側的網絡分割。將分布參數線路的波過程轉化為僅含電阻和電流源的集中參數電路，線路兩端的電磁聯系由等值電流源來實現，將電力網絡分為兩個相互獨立的網絡并進行并行計算。

不同仿真軟件之間的異步互聯混合仿真

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，則可采用電力系統中最常用的輸電線路元件實現不同仿真步長軟件之間的聯合仿真。

不同仿真軟件之間的互聯，可方便實現交流大電網與HVDC、UHVDC、VSC-HVDC、背靠背直流、直流控制保護系統以及系統安穩裝置和各種繼電保護裝置等的互聯仿真。同時，可實現仿真系統與其他仿真設備的互聯，如TCSC、STATCOM等電力電子設備，風力發電、太陽能發電等可再生能源以及儲能裝置等，既可對大規模交直流輸電系統進行實時的仿真研究，還將實時地跟蹤電網的數據變化，與整個大電網的安全控制、在線監測系統如WAMS、PMU有機地融為一體。聯合仿真系統的實現也將進一步擴大數字仿真的研究領域和應用范圍，如控制系統、動力系統等。

應用方案

某電科院仿真中心新一代數模混合仿真平臺

平臺搭建：某電科院致力于發展新一代數模混合仿真平臺，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，并搭建交流網絡電磁暫態數字模型。本仿真平臺采用HYPERSIM作為大規模電網實時仿真器，接入數十條直流控保設備進行硬件在環測試，并將數據上傳SCADA監控平臺，大規模的電磁暫態仿真應用對于提高該用戶系統整體安全性和前瞻性有著積極作用。

研究內容：采用電磁暫態全數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混合輸電的數模混合仿真系統，對特高壓電網的穩定特性進行試驗研究，特別是直流閉鎖對系統穩定性的影響以及直流多落點地區交直流系統相互影響研究，為特高壓電網規劃及安全穩定運行提供技術支持，同時驗證離線仿真研究結論。