MMC-HVDC仿真測試系統-解決方案-上(shàng)海貝銳信息科技(jì)股份有限公司

解決方案

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MMC-HVDC仿真測試系統

概述

柔性直流輸電(diàn)作為(wèi)當今學術(shù)界和工(gōng)程界研究的熱點，應用範圍越來越廣。二次控保作為(wèi)柔直系統的核心裝備，在出廠測試中需要經過嚴格的檢測，才能(néng)夠應用到(dào)實際工(gōng)程中。然而傳統的測試手段隻是對産品外觀、電(diàn)氣絕緣等常規事(shì)項進行檢測，無法在一(yī)個(gè)接近與真實環境條件(jiàn)下(xià)對設備的控制和保護功能(néng)進行驗證。為(wèi)了解決這個(gè)問題，需要創建一(yī)個(gè)虛拟的電(diàn)網環境以接入真實的控保設備，該環境需要能(néng)夠模拟MMC-HVDC系統的啓動、解鎖、功率傳輸等穩态特性，也要能(néng)夠模拟電(diàn)壓暫降、交直流故障、閥體及子模塊故障等暫态特性。通(tōng)過對這些工(gōng)況的模拟能(néng)夠實現二次控保設備的檢驗、幫助廠家修改和優化産品性能(néng)。

科梁經過多(duō)年(nián)的技(jì)術(shù)積累，已經為(wèi)國(guó)内各大高(gāo)校、科研院所及企業(yè)在柔性直流輸電(diàn)（MMC-HVDC）技(jì)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(néng)力的商用平台，基于RT-LAB的實時仿真和硬件(jiàn)在環測試在實際柔直工(gōng)程控制保護裝置的研發設計以及功能(néng)測試、優化等過程中發揮了重要作用。

工(gōng)作原理

在實時仿真模型中，MMC-HVDC系統的主電(diàn)路(lù)部分在CPU中進行計算(suàn)，仿真步長(cháng)為(wèi)20~50us，MMC-HVDC閥體部分在OP7020 FPGA仿真機(jī)進行建模和計算(suàn)，仿真步長(cháng)為(wèi)500ns。在加入通(tōng)信協議的情況下(xià)，單台OP7020可以仿真3000個(gè)MMC子模塊，并通(tōng)過光(guāng)纖與閥控裝置連接，而CPU則通(tōng)過I/O與控保裝置連接，從(cóng)而組成一(yī)個(gè)閉環半實物(wù)仿真系統。

圖1 MMC-HVDC實時仿真系統

系統組成

MMC-HVDC仿真測試系統由仿真軟件(jiàn)RT-LAB、仿真硬件(jiàn)OP5600仿真機(jī)、OP7020仿真機(jī)、網絡系統、用戶工(gōng)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

主要功能(néng)

■ 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(wèi)後期運維提供技(jì)術(shù)支持，為(wèi)工(gōng)程投運之後的運行提供可靠保障。

采用該系統能(néng)夠對MMC-HVDC控制保護及閥控裝置完成如下(xià)試驗：

系統的關鍵技(jì)術(shù)特點

■ 交直流電(diàn)網電(diàn)磁暫态仿真；

■ CPU和FPGA的實時并行運算(suàn)技(jì)術(shù)；

■ 提供半橋子模塊、全橋子模塊、箝位雙子模塊及半-全橋混合子模塊的MMC閥體模型；

■ FPGA可以輕松實現單橋臂目前最多(duō)可達1024個(gè)MMC模塊級聯的換流器(qì)仿真；

■ 應用半實物(wù)仿真技(jì)術(shù)對柔性直流輸電(diàn)控制保護設備包括閥基控制器(qì)進行FPT和DPT測試；

■ 支持用戶自(zì)定義接口協議。

應用方案

南(nán)澳三端柔性直流輸電(diàn)工(gōng)程

項目概況：該項目為(wèi)南(nán)方電(diàn)網汕頭南(nán)澳島三端MMC柔性直流示範工(gōng)程。項目建成後，主要作用在于實現風電(diàn)場通(tōng)過柔性直流輸電(diàn)系統與南(nán)澳電(diàn)網及汕頭主網的聯接，将電(diàn)場電(diàn)力安全送出，保障南(nán)澳島供電(diàn)安全，并減少風電(diàn)功率的波動對當地薄弱電(diàn)網的影響。系統直流電(diàn)壓等級±160KV、其中塑城(chéng)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(wù)仿真測試平台，交直流電(diàn)網在CPU中仿真，MMC閥體在FPGA中仿真，被測對象為(wèi)控保及閥控裝置，實時仿真機(jī)通(tōng)過I/O與極控裝置相(xiàng)連，FPGA仿真機(jī)通(tōng)過光(guāng)纖（Aurora協議）與閥控裝置相(xiàng)連。

舟山五端柔性直流輸電(diàn)工(gōng)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(diàn)網是一(yī)個(gè)典型的海島電(diàn)網，建設舟山五端柔性直流輸電(diàn)工(gōng)程是實現五個(gè)海島間交直流輸電(diàn)互聯。直流電(diàn)壓等級±200kV，換流站(zhàn)容量分别為(wèi)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(jì)術(shù)模拟一(yī)個(gè)真實的柔性直流輸電(diàn)系統，它包含交直流電(diàn)網、發電(diàn)廠、風電(diàn)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(wèi)柔性直流輸電(diàn)投運前提供了完備的仿真測試和可靠的保障。