HYPERSIM 与 RTDS 之间难以置信的实时协作仿真

该公司

巴西 国家电力系统运营商（ONS）是负责协调和运营巴西互联电力系统内发电及输电基础设施的机构。作为全球第九大电力市场，巴西依靠ONS来管理一个庞大的电网，该电网拥有六条（计划中还有第七条）大规模高压直流输电线路。ONS在确保系统安全与优化的同时，还负责管理全国范围内的水电、风电和太阳能资源。

面临的挑战

• 供应商锁定与多样性：ONS需要将仿真 的容量扩展到现有的RTDS平台之外，以提高商业和技术灵活性。
• 多并网复杂性：巴西高压直流输电线路的逆变器侧在电气上相距很近，因此需要对异常工况下的相互影响（多并网效应）进行精确评估。
• 接口障碍：要在两家不同的仿真器制造商之间实现协同仿真 ，需要一个合适且易于编程的硬件接口，以实现无缝的数据传输。
• 同步与延迟：确保不同平台之间实现可靠的实时同步，对于在不损失精度的前提下重现并行子系统解决方案至关重要。
• 数据库转换：ONS 需要一款能够轻松将现有的“离线”数据库（如EMTP-RV）转换为实时仿真 环境的工具。

OPAL-RT 解决方案

ONS 与 OPAL-RT 之间的一项合作任务促成了同步协同仿真 环境的开发：

• HYPERSIM 平台：ONS 投资了 HYPERSIM 是因为它易于创建定制模型，且与 EMTP-RV 共享图形用户界面（GUI），便于数据转换。
• FPGA 间通信：该项目 采用了基于 Aurora 的通信协议和OP5707硬件，以实现HYPERSIM 与 RTDS 之间高速、低延迟的数据流传输。
• 传输线接口：为 处理仿真器 之间固有的时延，研究团队在传输线的数学模型中对接口延迟进行了补偿。
• IEEE 39 母线基准测试： 首先通过对 IEEE 39 母线系统进行三相线路测试，验证了该方法的可行性 ，结果表明协同仿真模型与单仿真器模型之间的结果高度一致。

结果

• 经过验证的 Co-仿真 可行性：成功证明了HYPERSIM 和RTDS在对大规模电力系统进行建模时能够同步工作，从而打破了供应商壁垒。
• 异构环境：ONS目前运营着一座集成设施，该设施采用了两家不同的仿真器供应商的产品，并配备了来自四家不同制造商的四套高压直流（HVDC）控保护（C&P）仿真装置。
• 未来的区域整合：此次成功为ONS与里约热内卢的其他仿真 中心（如CEPEL和Furnas）开展整合铺平了道路，从而实现专业知识和资源的共享。
• 准确的事件分析：能够研究多条高压直流输电线路在多进线场景下的相互作用，这极大地提高了电网的安全性和规划水平。
• 运营灵活性：ONS 不再受限于电力公司提供的模拟器设备，这使得它们能够根据需要将任何平台集成到其设施中。

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