解決方案
随着電力電子(zǐ)技術(shù)的發展，以及微電網開始大量接入電網，柔性直流配電網因其線路(lù)造價低、電能損耗小、供電可(kě)靠性高、微電網接入成本低等優點，正在成為各國的一個(gè)研究熱點。
為了對柔性直流配電技術(shù)進行深入研究，深圳供電局有限公司牽頭，聯合清華大學、浙江大學等單位承擔了科技部863項目－“基于柔性直流的智能配電關(guān)鍵技術(shù)研究與應用”的研究工作。該項目針對目前城市地區交流配電網面臨的電能質量問(wèn)題突出、分布式電源發展迅速等問(wèn)題，研究在城市配電網中(zhōng)使用柔性直流技術(shù)，通(tōng)過向特定用戶專門供電，使用電壓源換流器(qì)改善交流配電電能質量問(wèn)題;以及在直流側直接接入分布式電源和(hé)儲能設備，向直流負荷直接供電等技術(shù)方案，解決城市配電網中(zhōng)面臨的若幹重要問(wèn)題，擴展柔性直流技術(shù)的應用方向。
科梁使用RT-LAB實時仿真機搭建了的一個(gè)柔性直流配電控制保護系統的硬件在環研究和(hé)測試平台。該平台在此項目中(zhōng)發揮了重要的作用，協助深圳供電局順利完成柔性直流配電網一期仿真實驗。
目前，國内對直流配電網穩态分析、故障分析、運行控制以及電能質量等方面的技術(shù)研究主要是在數字仿真軟件上進行的分析與驗證。而純數字仿真軟件對柔性直流配電保護系統進行的研究不能真實模拟保護裝置的相應特性， 無法預期硬件實現中(zhōng)可(kě)能存在的問(wèn)題，也不便于測試不同控制層面或不同裝置之間的控制器(qì)通(tōng)訊和(hé)協調。
但是，搭建易用的數字模型完成對柔性直流配電網進行實時仿真，特别是如(rú)何準确模拟MMC電壓源換流器(qì)（VSC）和(hé)開關(guān)頻率高達數十千赫茲的高頻直流變壓器(qì)的技術(shù)難題。
首先，要有足夠小的仿真步長才能夠完整計算快速的電磁暫态現象；其次，對高頻開關(guān)信号的采樣步長要低于1毫秒才能實現對控制器(qì)性能的準确模拟；另外，仿真器(qì)要有可(kě)擴展能力，能夠将高頻電力電子(zǐ)裝置與其他裝置或者電網進行整體仿真，完成系統性能測試；最後，開發應用人員要以低成本和(hé)快效率掌握使用和(hé)進行二次開發。
為解決這些難題，OPAL-RT開發了eFPGAsim這一基于FPGA的實時模型軟件套組。eFPGAsim采用先進的eHS技術(shù)，使用亞微秒級步長仿真電路(lù)。用戶可(kě)使用圖像工具來進行建模。eHS可(kě)對電路(lù)網格進行分析，并自動(dòng)在FPGA上構成矩陣形成電路(lù)而無需對FPGA進行編程。并且eHS模型可(kě)與RT-LAB仿真器(qì)無縫集成從而實現多速率，多領域仿真，如(rú)：以低于1微秒的步長仿真電力電子(zǐ)子(zǐ)系統，并以20至50微秒的步長仿真與之連接的電網。
科梁基于RT-LAB的柔性直流配電實時仿真平台，完成了包含直流配電系統關(guān)鍵換流設備、分布式電源、儲能系統及交直流負載的柔性直流配電網系統建模，利用該平台對柔性直流配電網的保護裝置在交流側、換流器(qì)内部及直流線路(lù)進行了故障硬件在環測試。驗證了直流配電系統關(guān)鍵設備建模的有效性及直流配電系統控制保護策略的有效性。
圖1柔性直流配電系統實時仿真模型
在該項目的研究工作中(zhōng)，科梁提供貫穿始終的技術(shù)支持與工程實施服務，協助客戶開展了直流配電系統控制保護關(guān)鍵技術(shù)研究工作和(hé)關(guān)鍵設備研制工作，利用RT-LAB實時仿真系統與保護裝置進行無縫鍊接，搭建出基于典型四端柔性直流配電網的硬件在環測試平台，對柔性直流配電系統的典型架構、控制保護功能架構、及其核心設備直流變壓器(qì)、能量管理方案等進行了研究，取得了豐富的研究成果，得到科技部驗收專家小組的一緻認可(kě)。
該項目的成功驗收，顯著提高了我國在柔性直流配電技術(shù)領域的研究水平，促進了我國直流控制保護技術(shù)和(hé)配網用電力電子(zǐ)設備技術(shù)的發展，也為後續二期863子(zǐ)課題七端直流配電系統實時仿真提供了有益的參考。
