保护
保护工程师负责设计、配置和部署快速、安全、选择性强且可靠的系统。此类系统需在故障工况下实现精准、稳定的响应，因此全面的验证与测试至关重要。然而，随着电网互联组件复杂度提升与架构持续演进，全面测试的难度日益增加，因此硬件在环（HIL）技术已成为提升测试覆盖率、开发高韧性电网保护方案的核心解决方案。
行业标杆信赖之选
挑战
应对电网不确定性的保护需求
随着可再生能源渗透率不断提升，电网拓扑结构愈发动态化，短路比持续降低，这使得故障检测与保护协调工作的复杂度大幅增加。传统保护系统在弱电网与低惯性场景下难以有效应对 —— 此类场景中，故障电流的可预测性较低。
如今，系统完整性保护方案（SIPS）需在故障水平波动、实时通信受限的大型可变电网中实现可靠运行。这些不断变化的挑战，亟需一套高保真测试环境：既能复现电网动态运行特性，又能在贴近实际的工况下验证保护策略是否有效。
DEMO
基于FPGA的行波继电保护控制器实时仿真测试
本Demo展示了如何使用实时仿真器对最新的行波故障定位装置开展硬件在环（HIL）测试。在 FPGA 上以数百纳秒的时间步长实时执行包括长输电线路在内的电力系统网络模型。低功率模拟信号以 1MHz 的频率从实时仿真器（RTS） 采样，并注入两个SEL-T400L继电器。应用各种故障情况来测试TW87故障定位算法。
优势
硬件在环测试在继电保护中的应用优势
硬件在环（HIL）测试正在革新继电保护的验证和开发模式。通过在可控环境中复现真实电网工况，HIL测试提供了卓越的精确度与灵活性。
传统继电器测试方法
适用于传统场景，成熟可靠。
局限性：开环测试；电压/电流（V/I）及升压过程固定；无法模拟数据篡改/丢失。
硬件在环（HIL）测试方
经实践验证，适用于研发测试及验证新型复杂保护算法。
优点：闭环测试，可考虑继电器对电网的影响；基于拓扑的精细化电磁暂态（EMT）仿真；支持多台物理与虚拟继电器的复杂方案测试。
连接类型
OPAL-RT 电力系统保护 HIL 配置
我们提供一系列专为保护系统工程师设计的便携式高性能实时仿真器。OPAL-RT的仿真环境可提供基于大型复杂模型或基本功能的测试场景，同时支持多种输入/输出接口，确保连接不受限制。OPAL-RT 支持的连接方式具备前瞻性，可仿真多台智能电子设备（IED），支持 IEC 61850 GOOSE、采样值数据流以及 DNP3、Modbus 等其他通信协议。
用例 1
通过模拟与数字接口测试保护设备，可使用功率放大器模拟电流互感器、电压互感器的影响，或直接连接低电平接口。高压接口面板用于为继电器匹配数字信号所需的电压等级。
用例 2
通过模拟接口输入PT、CT信号测试保护设备，并使用功率放大器匹配电压与电流互感器。系统信息通过IEC61850 GOOSE协议，以 “发布 - 订阅” 模式传输。
用例 3
通过 IEC 61850 采样值与 GOOSE 协议，以 “发布 - 订阅”模式连接保护系统。采用GPS时钟实现高精度仿真同步与时间戳记录。
成功案例
电力行业 PAC（保护与控制）设备的尖端原型测试
利用OPAL-RT的仿真平台，Protecta成功实现了对电力系统保护与控制设备的实时硬件在环测试。该解决方案能够精准验证动态电网条件下的涌流检测、CT饱和、电弧抑制及系统完整性保护逻辑等功能，全面支持自动化测试序列与多IED协同策略。
OPAL-RT 的实时仿真器彻底改变了 Protecta Electronics 的研发与测试流程。该仿真器能以极简方式实现大量测试案例的自动化测试，在节省时间的同时，确保产品符合国际标准与客户特定需求。
Kristóf Hackel
Protecta Electronics 首席研发官
产品
保护测试必备
通过验证关键 “假设工况” 场景，我们助力保护工程师提前识别漏洞，并在系统部署前完成优化调整。
FAQ
常见问题解答
OPAL-RT如何协助保护工程师验证继电保护与控制方案？
我们赋能保护工程师，使其能够运用实时硬件在环（HIL） 仿真设计、配置和验证系统。我们的平台以高保真度再现动态电网工况，使您能在部署前于多种场景下测试保护逻辑、继电器响应及故障协调能力。这有助于降低风险、提升可靠性并缩短开发周期。
为什么硬件在环测试对现代保护系统至关重要？
随着保护系统的日益复杂化，尤其在低惯性电网和可再生能源占比不断提升的背景下，传统测试方法已显不足。我们的硬件在环仿真解决方案仿真 实时仿真 行为，使您能够测试系统在应对不可预测故障时的选择性、响应速度及抗扰能力。您甚至能在受控环境中建模演进中的电网架构及通信故障。
OPAL-RT如何处理行波故障定位等高级保护应用？
我们支持先进的保护测试，包括基于行波的继电器，采用超高速仿真。您可仿真 线路仿真 纳秒级分辨率的仿真 ，并将高分辨率模拟信号直接注入保护继电器。这使得在多种故障类型和电网工况下，能够精确验证TW87算法及故障定位能力。
OPAL-RT支持哪些通信协议用于保护系统测试？
我们的仿真器 无缝兼容行业标准协议仿真器 。支持IEC 61850-8-1 GOOSE、IEC 61850-9-2采样值、DNP3及Modbus协议。这使您能够实时仿真和测试多种智能电子设备（IED）、SCADA交互及保护方案，确保与现代变电站及自动化架构的完全兼容性。
客户使用OPAL-RT进行防护测试时取得了哪些实际成果？
像Protecta这样的客户通过仿真器彻底革新了研发流程。他们利用我们的平台实现了海量测试用例的自动化执行，验证了电流互感器饱和和电弧抑制等保护功能，并在动态电网环境中协调多台智能电子设备（IED）。这不仅帮助他们缩短了测试周期、确保了合规性，更向客户交付了更可靠的系统。
EXata CPS 专为实时性能而设计，可通过任何规模的通信网络层和连接任何数量的设备进行 HIL 和 PHIL 仿真，从而对电力系统的网络攻击进行研究。这是一个离散事件仿真 工具包，考虑了所有会影响网络（有线或无线）行为的固有物理属性。