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        經典案例
        Classic Case
        公司在國內擁有衆多成功用戶,涉及電力、高端裝備、新能源車及教育等領域,並且與他們建立了長期的、友好的合作關係。
        基於RT-LAB的柔性直流配電實時仿真平臺助力863課題研究
        項目背景 (Background)

        隨着電力電子技術的發展,以及微電網開始大量接入電網,柔性直流配電網因其線路造價低、電能損耗小、供電可靠性高、微電網接入成本低等優點,正在成爲各國的一個研究熱點。


        爲了對柔性直流配電技術進行深入研究,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-“基於柔性直流的智能配電關鍵技術研究與應用”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題突出、分佈式電源發展迅速等問題,研究在城市配電網中使用柔性直流技術,通過向特定用戶專門供電,使用電壓源換流器改善交流配電電能質量問題;以及在直流側直接接入分佈式電源和儲能設備,向直流負荷直接供電等技術方案,解決城市配電網中面臨的若幹重要問題,擴展柔性直流技術的應用方向。


        蒙特卡罗国际使用RT-LAB實時仿真機搭建了的一個柔性直流配電控制保護系統的硬件在環研究和測試平臺。該平臺在此項目中發揮了重要的作用,協助深圳供電局順利完成柔性直流配電網一期仿真實驗。

        技術挑戰 (Challenges)

        目前,國內對直流配電網穩態分析、故障分析、運行控制以及電能質量等方面的技術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擬保護裝置的相應特性, 無法預期硬件實現中可能存在的問題,也不便於測試不同控制層面或不同裝置之間的控制器通訊和協調。


        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,特別是如何準確模擬MMC電壓源換流器(VSC)和開關頻率高達數十千赫茲的高頻直流變壓器的技術難題。


        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態現象;其次,對高頻開關信號的採樣步長要低於1毫秒才能實現對控制器性能的準確模擬;另外,仿真器要有可擴展能力,能夠將高頻電力電子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快效率掌握使用和進行二次開發。

        解決方案 (Solutions)

        爲解決這些難題,OPAL-RT開發了eFPGAsim這一基於FPGA的實時模型軟件套組。eFPGAsim採用先進的eHS技術,使用亞微秒級步長仿真電路。用戶可使用圖像工具來進行建模。eHS可對電路網格進行分析,並自動在FPGA上構成矩陣形成電路而無需對FPGA進行編程。並且eHS模型可與RT-LAB仿真器無縫集成從而實現多速率,多領域仿真,如:以低於1微秒的步長仿真電力電子子系統,並以20至50微秒的步長仿真與之連接的電網。


        蒙特卡罗国际基於RT-LAB的柔性直流配電實時仿真平臺,完成了包含直流配電系統關鍵換流設備、分佈式電源、儲能系統及交直流負載的柔性直流配電網系統建模,利用該平臺對柔性直流配電網的保護裝置在交流側、換流器內部及直流線路進行了故障硬件在環測試。驗證了直流配電系統關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。

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        圖1柔性直流配電系統實時仿真模型

        項目成果

        在該項目的研究工作中,蒙特卡罗国际提供貫穿始終的技術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鍵技術研究工作和關鍵設備研製工作,利用RT-LAB實時仿真系統與保護裝置進行無縫鏈接,搭建出基於典型四端柔性直流配電網的硬件在環測試平臺,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、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致認可。


        該項目的成功驗收,顯著提高了我國在柔性直流配電技術領域的研究水平,促進了我國直流控制保護技術和配網用電力電子設備技術的發展,也爲後續二期863子課題七端直流配電系統實時仿真提供了有益的參考。

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