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科梁提供的産品覆蓋從(cóng)系統數字化設計仿真、快速原型控制、半實物(wù)仿真、測試驗證、與裝置接口各環節,形成完整的流程開(kāi)發測試工(gōng)具鏈。
HYPERSIM大規模電(diàn)力系統實時數字仿真

概述

HYPERSIM是魁北(běi)克水(shuǐ)電(diàn)(Hydro-Québec),法國(guó)電(diàn)力局(RTE)和中國(guó)電(diàn)力科學研究院(CEPRI)20年(nián)來合作研究的結晶。自(zì)2010年(nián)起,OPAL-RT繼續緻力于HYPERSIM的開(kāi)發,HYPERSIM6.0具備先進的基于Windows®的建模環境。HYPERSIM 支持标準的Intel兼容多(duō)核計算(suàn)機(jī)以及所有OPAL-RT的先進FPGA實時I/O系統,是有能(néng)力仿真和分析有多(duō)達2000三相(xiàng)總線的超大型電(diàn)力系統的實時數字仿真器(qì),依托開(kāi)放(fàng)的結構、高(gāo)速并行處理和模塊可升級性來提供标準實時仿真,這種通(tōng)過标準計算(suàn)機(jī)技(jì)術(shù)實現的性能(néng)水(shuǐ)平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于其他利用自(zì)定義DSP和RISC處理器(qì)闆的高(gāo)造價數字實時仿真器(qì)。HYPERSIM一(yī)直處于創新前沿,并已成為(wèi)美國(guó),亞洲和歐洲國(guó)家實驗室,行業(yè)研發中心以及電(diàn)力公司的标準配置設備,它被用于工(gōng)廠驗收、系統集成測試以及研發工(gōng)作和投産試驗。


強大的電(diàn)網仿真能(néng)力

可以在一(yī)個(gè)仿真器(qì)上(shàng)創建上(shàng)千個(gè)三相(xiàng)主線的實時電(diàn)力系統模型,而不影響電(diàn)磁暫态精确度。


高(gāo)速處理與通(tōng)訊

在處理能(néng)力,處理器(qì)間通(tōng)訊速度和擴展性方面,HYPERSIM運行于OPAL-RT的标準Intel兼容多(duō)核計算(suàn)機(jī)系統。


電(diàn)力電(diàn)子仿真模型

提供大量适用于電(diàn)力行業(yè)需求的易配置電(diàn)力電(diàn)子模型,可聯合 FPGA執行亞微秒(miǎo)步長(cháng)級快速電(diàn)力電(diàn)子模型以達到(dào)準确度。


系統組成

HYPERSIM包括硬件(jiàn)和軟件(jiàn)兩大部分,該系統既可以利用工(gōng)作站(zhàn)進行單處理器(qì)或多(duō)處理器(qì)的離線仿真,也可以通(tōng)過OPAL-RT下(xià)公司的OP5600系列仿真主機(jī)進行實時仿真。可以應用在:控制器(qì)測試、保護設備測試、HVDC與FACTS系統相(xiàng)互影響的研究等。具有以下(xià)的特征:

 豐富的電(diàn)力系統和電(diàn)力電(diàn)子模塊庫

  發電(diàn)機(jī)、電(diàn)動機(jī)、變壓器(qì)、傳輸線、配電(diàn)線以及負載等電(diàn)力系統常見(jiàn)設備,電(diàn)力電(diàn)子器(qì)件(jiàn)、電(diàn)壓/ 電(diàn)流傳感器(qì),Virtual IED與繼電(diàn)器(qì)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(diàn)網數據

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用戶可以搭建電(diàn)網模型,配置元件(jiàn)參數,添加測量點,MapTask自(zì)動任務分配,仿真開(kāi)始與結束控制,在線調參等。HYPERSIM提供了精确的潮流分析模塊,根據功率/電(diàn)壓基準值,建立起電(diàn)力系統的穩态條件(jiàn),自(zì)動初始化電(diàn)力系統。先進的插值技(jì)術(shù),使用戶能(néng)夠精确仿真兩個(gè)時間步長(cháng)之間出現的閥觸發。

功能(néng)與規格

在授權的核上(shàng)自(zì)動分核并行計算(suàn)仿真

 一(yī)鍵代碼編譯運行

 先進的插值技(jì)術(shù)能(néng)夠精确仿真步長(cháng)之間出現的閥觸發

 支持MATLAB/Simulink模型導入

 支持用戶C代碼自(zì)定義模塊,調用封裝鏈接庫

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ScopeView是一(yī)種數據采集和信号處理軟件(jiàn),用于對HYPERSIM的仿真結果實現可視化分析。能(néng)夠導入來自(zì)EMTP-RV,MATLAB與Comtrade的數據;具有先進的運算(suàn)後處理能(néng)力,例如計算(suàn)最大/最小(xiǎo)值,平均值,FFT,諧波分析等;可以生(shēng)成測試報(bào)告。


技(jì)術(shù)亮點

■ 仿真結果可視化波形界面及處理

■ 可執行數學運算(suàn)、頻域響應、譜密度等數值處理

■ 波形操作處理,可用作生(shēng)成報(bào)告、論文結果

■ 可讀(dú)取MATLAB, CSV, COMTRADE等格式的數據源文件(jiàn)

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允許用戶編寫自(zì)動測試用例,并且執行測試;

■ 進行數千次的數據統計、随機(jī)蒙特卡羅試驗、晝夜連續測試等;

■ 按标準格式存儲仿真數據,并用于離線分析。


■ 開(kāi)放(fàng)的應用程序界面

■ 自(zì)動生(shēng)成測試波形和數據報(bào)表

■ 測試結果自(zì)動數據處理(例如:執行上(shàng)千次最大電(diàn)流值統計)

硬件(jiàn)部分

HYPERSIM适用于數千條三相(xiàng)母線的大規模電(diàn)力系統測試的實時系統。可根據客戶需求定制計算(suàn)機(jī)和通(tōng)信闆,為(wèi)提高(gāo)仿真能(néng)力提供了有競争力的解決方案。

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OP5600實時仿真主機(jī)

■ X8/16/32/64個(gè)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(néng)力;

■ 最多(duō)128路(lù)模拟I/O或256路(lù)數字I/O或兩者都有;

■ 借助DB37與外部設備連接;

■ 前面闆上(shàng)的I/O監控;

■ 最多(duō)4個(gè)PCI插槽;

■ 支持第三方I/O通(tōng)信協議IEC61850,UDP/IP, CAN, ARINC,

■ MIL1553, IRIG-B, DNP3.0, C37.118等。


OP5607實時仿真主機(jī)

■ 最多(duō)128路(lù)模拟I/O或256路(lù)數字I/O或兩者都有;

■ 4U機(jī)箱,包含一(yī)塊Virtex 7 FPGA卡;

■ PCIe x 4 ( 20Gbps )通(tōng)訊接口。

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HYPERSIM軟件(jiàn)也能(néng)夠與OP7000機(jī)箱以及I/O系統實現集成,可以使用多(duō)塊FPGA闆卡,以微秒(miǎo)級的步長(cháng)對電(diàn)壓源變換器(qì)進行高(gāo)精度的仿真。


HYPERSIM電(diàn)力系統實時仿真系統

如下(xià)圖是一(yī)個(gè)典型的HYPERSIM電(diàn)力系統實時仿真系統.包括2台OP5600實時仿真機(jī)和1台OP7000(FPGA)仿真機(jī),并可選配OP7020(FPGA)仿真機(jī),擴展4台4核OP4500仿真機(jī)。系統通(tōng)過OP7000仿真機(jī)遠(yuǎn)程I/O接口,與用戶的控制保護裝置進行對接,利用SFP高(gāo)速光(guāng)纖進行通(tōng)訊,以保證系統的實時性,用戶可通(tōng)過用戶工(gōng)作站(zhàn)對系統進行實時監測。

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應用領域

控制器(qì)和保護系統的硬件(jiàn)在環測試

■ 控制器(qì)與保護系統的功能(néng)與性能(néng)測試;

■ 複雜(zá)SCADA系統的測試;

■ FACTS動态性能(néng)測試;

■ 繼電(diàn)器(qì)與自(zì)動重合閘設備的閉環測試;

■ 大規模交流輸電(diàn)系統中HVDC變換器(qì)與FACTS的集成;

■ 新技(jì)術(shù)研究,如MMC-HVDC變換器(qì)及其與真實電(diàn)網連接時的分析;

■ 縮短控制器(qì)調試時間,實現更加有效的控制策略設計;

■ 高(gāo)壓設備的功率硬件(jiàn)在環PHIL測試。


電(diàn)力系統研究

■ 交流與直流電(diàn)力系統的電(diàn)壓分析、動态分析以及系統穩定性分析;

■ 交直流電(diàn)力系統相(xiàng)互作用;

■ 故障狀态、線路(lù)變化、或者鐵磁諧振時的電(diàn)磁暫态分析;

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

■ 不同條件(jiàn)下(xià)突發事(shì)件(jiàn)的研究;

■ 發電(diàn)、輸電(diàn)與配電(diàn);

■ 智能(néng)電(diàn)網;

■ 分布式能(néng)源,如光(guāng)伏陣列、風力渦輪機(jī)、同步電(diàn)機(jī)與燃料電(diàn)池。


高(gāo)等教育與培訓

■ 對從(cóng)事(shì)電(diàn)力系統保護與控制相(xiàng)關工(gōng)作人員(yuán)培訓的實用資源;

■ 适用于緊急情況的操作機(jī)構與技(jì)術(shù)人員(yuán)的培訓;

■ 高(gāo)校應用類課程。

案例介紹

魁北(běi)克高(gāo)壓交直流輸電(diàn)仿真系統

本系統仿真了實際的加拿大魁北(běi)克交直流輸電(diàn)系統,電(diàn)網輸電(diàn)等級為(wèi)230kV,仿真規模為(wèi)780個(gè)三相(xiàng)節點,包含魁北(běi)克地區25個(gè)大規模風場詳細模型,7個(gè)SVC及其控制,1條3端直流輸電(diàn)系統,直流輸電(diàn)控制采用實際控保裝置接入的方式運行。


HYPERSIM能(néng)對相(xiàng)當大規模的電(diàn)力輸電(diàn)系統進行電(diàn)磁暫态實時仿真,可以包含上(shàng)千個(gè)電(diàn)力系統器(qì)件(jiàn),實現電(diàn)力潮流分析,自(zì)動分配任務,電(diàn)力參數的動态調參,為(wèi)大規模輸電(diàn)系統提供更成熟可靠地解決方案。

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在線溝通(tōng)
+86-21-54234720-8601