解決方案
柔性直流輸電作為當今學術(shù)界和(hé)工程界研究的熱點，應用範圍越來越廣。二次控保作為柔直系統的核心裝備，在出廠測試中(zhōng)需要經過嚴格的檢測，才能夠應用到實際工程中(zhōng)。然而傳統的測試手段隻是對産品外觀、電氣絕緣等常規事項進行檢測，無法在一個(gè)接近與真實環境條件下(xià)對設備的控制和(hé)保護功能進行驗證。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要創建一個(gè)虛拟的電網環境以接入真實的控保設備，該環境需要能夠模拟MMC-HVDC系統的啟動(dòng)、解鎖、功率傳輸等穩态特性，也要能夠模拟電壓暫降、交直流故障、閥體及子(zǐ)模塊故障等暫态特性。通(tōng)過對這些工況的模拟能夠實現二次控保設備的檢驗、幫助廠家修改和(hé)優化産品性能。
科梁經過多年的技術(shù)積累，已經為國内各大高校(xiào)、科研院所及企業(yè)在柔性直流輸電（MMC-HVDC）技術(shù)領域的研究提供了完整的仿真測試系統。RT-LAB是較早具備MMC實時仿真能力的商(shāng)用平台，基于RT-LAB的實時仿真和(hé)硬件在環測試在實際柔直工程控制保護裝置的研發設計以及功能測試、優化等過程中(zhōng)發揮了重要作用。
在實時仿真模型中(zhōng)，MMC-HVDC系統的主電路(lù)部分在CPU中(zhōng)進行計算，仿真步長為20~50us，MMC-HVDC閥體部分在OP7020 FPGA仿真機進行建模和(hé)計算，仿真步長為500ns。在加入通(tōng)信協議的情況下(xià)，單台OP7020可(kě)以仿真3000個(gè)MMC子(zǐ)模塊，并通(tōng)過光纖與閥控裝置連接，而CPU則通(tōng)過I/O與控保裝置連接，從而組成一個(gè)閉環半實物仿真系統。
圖1 MMC-HVDC實時仿真系統
MMC-HVDC仿真測試系統由仿真軟件RT-LAB、仿真硬件OP5600仿真機、OP7020仿真機、網絡系統、用戶工作站(zhàn)及輸入輸出接口設備構成。
系統各部分組成說明：
圖2 MMC-HVDC實時仿真系統構成
■ 消除閥控裝置前期設計的缺陷；
■ 配合控制保護裝置完成整體系統的測試驗證；
■ 為後期運維提供技術(shù)支持，為工程投運之後的運行提供可(kě)靠保障。
采用該系統能夠對MMC-HVDC控制保護及閥控裝置完成如(rú)下(xià)試驗：
■ 交直流電網電磁暫态仿真；
■ CPU和(hé)FPGA的實時并行運算技術(shù)；
■ 提供半橋子(zǐ)模塊、全橋子(zǐ)模塊、箝位雙子(zǐ)模塊及半-全橋混合子(zǐ)模塊的MMC閥體模型；
■ FPGA可(kě)以輕松實現單橋臂目前最多可(kě)達1024個(gè)MMC模塊級聯的換流器(qì)仿真；
■ 應用半實物仿真技術(shù)對柔性直流輸電控制保護設備包括閥基控制器(qì)進行FPT和(hé)DPT測試；
■ 支持用戶自定義接口協議。
南澳三端柔性直流輸電工程
項目概況：該項目為南方電網汕頭南澳島三端MMC柔性直流示範工程。項目建成後，主要作用在于實現風電場通(tōng)過柔性直流輸電系統與南澳電網及汕頭主網的聯接，将電場電力安全送出，保障南澳島供電安全，并減少(shǎo)風電功率的波動(dòng)對當地薄弱電網的影響。系統直流電壓等級±160KV、其中(zhōng)塑城換流站(zhàn)容量200MVA、金牛換流站(zhàn)容量100MVA、青澳站(zhàn)50MVA。
解決方案：客戶采用RT-LAB半實物仿真測試平台，交直流電網在CPU中(zhōng)仿真，MMC閥體在FPGA中(zhōng)仿真，被測對象為控保及閥控裝置，實時仿真機通(tōng)過I/O與極控裝置相連，FPGA仿真機通(tōng)過光纖（Aurora協議）與閥控裝置相連。
舟山五端柔性直流輸電工程
項目概況：浙江省舟山群島包含了5個(gè)較大的主要海島：舟山島、岱山島、衢山島、泗礁島、洋山島，其電網是一個(gè)典型的海島電網，建設舟山五端柔性直流輸電工程是實現五個(gè)海島間交直流輸電互聯。直流電壓等級±200kV，換流站(zhàn)容量分别為定海站(zhàn)400MVA、岱山站(zhàn)300MVA、衢山站(zhàn)100MVA、泗礁站(zhàn)100MVA、洋山站(zhàn)100MVA。
解決方案：采用RT-LAB實時仿真技術(shù)模拟一個(gè)真實的柔性直流輸電系統，它包含交直流電網、發電廠、風電場、直流線纜、MMC換流閥等，通(tōng)過實時仿真器(qì)與控制保護設備連接。這種接近實際的測試方法為柔性直流輸電投運前提供了完備的仿真測試和(hé)可(kě)靠的保障。
