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      蒙特卡罗国际提供的產品覆蓋從系統數字化設計仿真、快速原型控制、半實物仿真、測試驗證、與裝置接口各環節,形成完整的流程開發測試工具鏈。
      HYPERSIM大規模電力系統實時數字仿真

      概述

      HYPERSIM是魁北克水電(Hydro-Québec),法國電力局(RTE)和中國電力科學研究院(CEPRI)20年來合作研究的結晶。自2010年起,OPAL-RT繼續致力於HYPERSIM的開發,HYPERSIM6.0具備先進的基於Windows®的建模環境。HYPERSIM 支持標準的Intel兼容多核計算機以及所有OPAL-RT的先進FPGA實時I/O系統,是有能力仿真和分析有多達2000三相總線的超大型電力系統的實時數字仿真器,依託開放的結構、高速並行處理和模塊可升級性來提供標準實時仿真,這種通過標準計算機技術實現的性能水平遠遠高於其他利用自定義DSP和RISC處理器板的高造價數字實時仿真器。HYPERSIM一直處於創新前沿,並已成爲美國,亞洲和歐洲國家實驗室,行業研發中心以及電力公司的標準配置設備,它被用於工廠驗收、系統集成測試以及研發工作和投產試驗。


      強大的電網仿真能力

      可以在一個仿真器上創建上千個三相主線的實時電力系統模型,而不影響電磁暫態精確度。


      高速處理與通訊

      在處理能力,處理器間通訊速度和擴展性方面,HYPERSIM運行於OPAL-RT的標準Intel兼容多核計算機系統。


      電力電子仿真模型

      提供大量適用於電力行業需求的易配置電力電子模型,可聯合 FPGA執行亞微秒步長級快速電力電子模型以達到準確度。


      系統組成

      HYPERSIM包括硬件和軟件兩大部分,該系統既可以利用工作站進行單處理器或多處理器的離線仿真,也可以通過OPAL-RT下公司的OP5600系列仿真主機進行實時仿真。可以應用在:控制器測試、保護設備測試、HVDC與FACTS系統相互影響的研究等。具有以下的特徵:

       豐富的電力系統和電力電子模塊庫

        發電機、電動機、變壓器、傳輸線、配電線以及負載等電力系統常見設備,電力電子器件、電壓/ 電流傳感器,Virtual IED與繼電器等

       支持與Matlab/SIMULINK/SPS的接口

       支持用戶編寫的C代碼/庫可以導入EMTP-RV的電網數據

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      用戶可以搭建電網模型,配置元件參數,添加測量點,MapTask自動任務分配,仿真開始與結束控制,在線調參等。HYPERSIM提供了精確的潮流分析模塊,根據功率/電壓基準值,建立起電力系統的穩態條件,自動初始化電力系統。先進的插值技術,使用戶能夠精確仿真兩個時間步長之間出現的閥觸發。

      功能與規格

      在授權的核上自動分核並行計算仿真

       一鍵代碼編譯運行

       先進的插值技術能夠精確仿真步長之間出現的閥觸發

       支持MATLAB/Simulink模型導入

       支持用戶C代碼自定義模塊,調用封裝鏈接庫

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      ScopeView是一種數據採集和信號處理軟件,用於對HYPERSIM的仿真結果實現可視化分析。能夠導入來自EMTP-RV,MATLAB與Comtrade的數據;具有先進的運算後處理能力,例如計算最大/最小值,平均值,FFT,諧波分析等;可以生成測試報告。


      技術亮點

      ■ 仿真結果可視化波形界面及處理

      ■ 可執行數學運算、頻域響應、譜密度等數值處理

      ■ 波形操作處理,可用作生成報告、論文結果

      ■ 可讀取MATLAB, CSV, COMTRADE等格式的數據源文件

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      允許用戶編寫自動測試用例,並且執行測試;

      ■ 進行數千次的數據統計、隨機蒙特卡羅試驗、晝夜連續測試等;

      ■ 按標準格式存儲仿真數據,並用於離線分析。


      ■ 開放的應用程序界面

      ■ 自動生成測試波形和數據報表

      ■ 測試結果自動數據處理(例如:執行上千次最大電流值統計)

      硬件部分

      HYPERSIM適用於數千條三相母線的大規模電力系統測試的實時系統。可根據客戶需求定製計算機和通信板,爲提高仿真能力提供了有競爭力的解決方案。

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      OP5600實時仿真主機

      ■ X8/16/32/64個核3.46 GHz, Xilinx FPGA (Spartan 3或者Virtex 6),

      ■ 實時操作系統(Linux Redhat)以及強大的I/O處理能力;

      ■ 最多128路模擬I/O或256路數字I/O或兩者都有;

      ■ 藉助DB37與外部設備連接;

      ■ 前面板上的I/O監控;

      ■ 最多4個PCI插槽;

      ■ 支持第三方I/O通信協議IEC61850,UDP/IP, CAN, ARINC,

      ■ MIL1553, IRIG-B, DNP3.0, C37.118等。


      OP5607實時仿真主機

      ■ 最多128路模擬I/O或256路數字I/O或兩者都有;

      ■ 4U機箱,包含一塊Virtex 7 FPGA卡;

      ■ PCIe x 4 ( 20Gbps )通訊接口。

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      HYPERSIM軟件也能夠與OP7000機箱以及I/O系統實現集成,可以使用多塊FPGA板卡,以微秒級的步長對電壓源變換器進行高精度的仿真。


      HYPERSIM電力系統實時仿真系統

      如下圖是一個典型的HYPERSIM電力系統實時仿真系統.包括2臺OP5600實時仿真機和1臺OP7000(FPGA)仿真機,並可選配OP7020(FPGA)仿真機,擴展4臺4核OP4500仿真機。系統通過OP7000仿真機遠程I/O接口,與用戶的控制保護裝置進行對接,利用SFP高速光纖進行通訊,以保證系統的實時性,用戶可通過用戶工作站對系統進行實時監測。

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      應用領域

      控制器和保護系統的硬件在環測試

      ■ 控制器與保護系統的功能與性能測試;

      ■ 複雜SCADA系統的測試;

      ■ FACTS動態性能測試;

      ■ 繼電器與自動重合閘設備的閉環測試;

      ■ 大規模交流輸電系統中HVDC變換器與FACTS的集成;

      ■ 新技術研究,如MMC-HVDC變換器及其與真實電網連接時的分析;

      ■ 縮短控制器調試時間,實現更加有效的控制策略設計;

      ■ 高壓設備的功率硬件在環PHIL測試。


      電力系統研究

      ■ 交流與直流電力系統的電壓分析、動態分析以及系統穩定性分析;

      ■ 交直流電力系統相互作用;

      ■ 故障狀態、線路變化、或者鐵磁諧振時的電磁暫態分析;

      ■ 用戶電力設備與FACTS的分析,如STATCOM,SVC與TCR;

      ■ 不同條件下突發事件的研究;

      ■ 發電、輸電與配電;

      ■ 智能電網;

      ■ 分佈式能源,如光伏陣列、風力渦輪機、同步電機與燃料電池。


      高等教育與培訓

      ■ 對從事電力系統保護與控制相關工作人員培訓的實用資源;

      ■ 適用於緊急情況的操作機構與技術人員的培訓;

      ■ 高校應用類課程。

      案例介紹

      魁北克高壓交直流輸電仿真系統

      本系統仿真了實際的加拿大魁北克交直流輸電系統,電網輸電等級爲230kV,仿真規模爲780個三相節點,包含魁北克地區25個大規模風場詳細模型,7個SVC及其控制,1條3端直流輸電系統,直流輸電控制採用實際控保裝置接入的方式運行。


      HYPERSIM能對相當大規模的電力輸電系統進行電磁暫態實時仿真,可以包含上千個電力系統器件,實現電力潮流分析,自動分配任務,電力參數的動態調參,爲大規模輸電系統提供更成熟可靠地解決方案。

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