NR Electric nutzt RT-LAB-Echtzeitsimulator zum Testen des Steuerungs- und Schutzsystems für das Zhoushan Multi-Terminal MMC-HVDC-Projekt

Dieses riesige Projekt umfasst viele Anwendungen von HGÜ-Systemen auf VSC-Basis, wie z. B. die Zusammenschaltung von Inseln, die Stromversorgung von Inseln und die Windenergieerzeugung. NR Electric lieferte das gesamte Steuerungs- und Schutzsystem mit fünf Terminals für das Projekt.

CHALLENGE

Die Steuerungs- und Schutzsysteme (C&P) in einem MMC-HVDC-System mit fünf Terminals sind komplexer als in einem HGÜ-System mit zwei Terminals. Sie erfordern eine präzise und koordinierte Strategie zwischen den Stationen, um sicherzustellen, dass das System nach einem Ausfall weiter betrieben werden kann. Im normalen Betriebsmodus ist die Station Zhoushan die einzige Station, die den Rest des Systems mit Strom versorgt. Es wurden jedoch insgesamt 27 Betriebsmodi entwickelt, die berücksichtigen, dass eine oder mehrere Stationen aufgrund einer vorübergehenden Störung oder wegen geplanter Wartungsarbeiten ausfallen können. Das vollständige C&P-System muss für jede dieser vorgesehenen Betriebsarten sowie unter Fehlerbedingungen während des Factory Acceptance Test (FAT) validiert werden. Angesichts der großen Anzahl von Testfällen und der Sicherheitsauflagen ist eine Hardware (HIL)-Plattform das effektivste und effizienteste Werkzeug zur Durchführung des FAT für das eigentliche C&P-System dieses MMC-HVDC-Projekts mit fünf Terminals. Allerdings handelt es sich bei MMC-HVDC mit mehreren Terminals noch um eine neue Technologie, insbesondere bei der Entwicklung von HIL-Simulationsmodellen und der Schnittstelle von MMC-C&P-Systemen mit mehreren Terminals. Es gab nur sehr wenig ausgereifte Erfahrungen, auf die man sich stützen konnte, als man diese Pionierarbeit in Angriff nahm.

LÖSUNG

Das Modell des MMC-Teilmoduls ist in FPGA-Platinen (Field-Programmable Gate Array) mit einem Berechnungszyklus von 500 ns implementiert, während der Rest des Stromversorgungssystems auf der zentralen Recheneinheit (Standard-Multicore-CPU) mit einem Zeitschritt von 30 μs simuliert wird. Die State-Space Nodal (SSN)-Schnittstelle wird verwendet, um die auf dem FPGA und auf der CPU simulierten Modelle zu verbinden. Darüber hinaus wurde ein Kommunikationsprotokoll auf der Grundlage von Giga-Bit-Ethernet entwickelt, um die tatsächliche Ventilauswuchtsteuerung mit dem Echtzeitsimulator zu verbinden.

ACHIEVEMENT

Im Jahr 2013 baute NR Electric ein RT-LAB-Echtzeitsimulationssystem auf, das aus Prototypen für die Leittechnik und die Ventilsteuerung bestand (Abbildung 1), und führte eine Reihe von Überprüfungen der Funktionen und Leistungen der Leittechnikgeräte durch. Dieses System bestand die KEMA-Prüfung unter Verwendung der RT-LAB HIL-Plattform im September 2013 (Abbildung 2). Von September bis Dezember 2013 wurden mit dem RT-LAB HIL-Simulationssystem alle Testfälle des FAT für das von NR Electric entwickelte Steuerungs- und Regelungssystem für Armaturen durchgeführt und bestanden. KELIANG, der exklusive Vertriebspartner von OPAL-RTin China, arbeitete mit dem OPAL-RT Asia-Pacific Technical Center zusammen, um die Entwicklung und Inbetriebnahme der HIL-Plattform unter dem Druck der kurzen Fristen abzuschließen.

Gang LI, der für die Echtzeit-Simulationsplattform RT-LAB verantwortliche Ingenieur:innen von NR Electric, sagte: "Die Echtzeit-Simulationsplattform OPAL-RT spielte eine Schlüsselrolle bei der Inbetriebnahme des C&P-Systems im Zhoushan-Projekt. Vor allem dank der rechtzeitigen technischen Unterstützung durch OPAL-RT sowohl in China als auch in Kanada konnte der Projekttermin eingehalten werden."

"Eine solch komplexe Systeminbetriebnahme unterstreicht den Vorteil des lokalen technischen Service von OPAL-RTin China", sagte Weihua WANG, Hauptvertreter des OPAL-RT Technical Center Asia-Pacific.

Das MMC-HVDC-Projekt mit fünf Terminals in Zhoushan wurde im Juli 2014 offiziell in Betrieb genommen.