DynaGrid 控制中心：未来的电力电网控制中心

公司

DynaGrid控制中心（DGCC）是由德国多家顶尖工业和学术机构组成的联盟共同开发的一项开创性研究示范项目，该联盟成员包括西门子股份公司（Siemens AG）、伊尔梅瑙工业大学（TUIL）和奥托·冯·格利克大学（OvGU）。该项目由德国联邦经济与能源部（BMWi）资助，致力于在可再生能源大规模并网以及传统核电和燃煤电厂退役的背景下，维持电网稳定性。

挑战

• 系统动态性增强：向可再生能源和电力电子技术的转型，使得输电网络日益复杂且波动性增强，这要求在电光火石之间做出资源重新分配的决策。
• 长距离输电风险：随着发电厂相继停运，电力必须输送到更远的距离，这增加了频率和电压不稳定的风险。
• 人工干预的局限性：当前 最先进的控制室依赖于系统状态的周期性“快照”，这不足以应对未来电网高度动态的特性。
• 地理配电 ：该项目要求将位于不同城市（例如相距200公里的马格德堡和伊尔梅瑙）的实时仿真器 与控制中心实现无缝互联。

OPAL-RT 解决方案

该联盟利用OPAL-RT的先进HIL技术，构建了一个分布式、混合型交流-直流仿真 环境：

• 实时仿真 平台：OPAL-RT的 HYPERSIM和OP5707被用于对德国输电网络简化模型及智能数字变电站进行实时仿真 。
• 硬件在环（HIL）集成：该团队将实时交流电网仿真 与实验室规模的物理VSC-HVDC硬件进行耦合，以研究其实际运行行为。
• 多协议通信：数据交换通过IEC 60870-5-104、C37.118（PMU数据）和IEC 61850进行管理，将仿真 环境与真实的西门子Spectrum Power 7控制中心连接起来。
• 分布式信息通信技术基础设施：该项目实现了多个实验室之间的协同仿真 ，从而能够以高精度进行长距离的数据交换和控制信号传输。

成果

DGCC 项目成功展示了下一代电网管理：

• 电网自动化控制：开发了基于VSC-HVDC的自动化停电预防和故障修复辅助系统，将响应时间缩短至不到一秒。
• 动态安全评估（DSA）：将机器学习与DSA相结合，通过将实时相量测量值与模拟数据进行对比，识别即将出现的瓶颈。
• 自适应保护：支持通过IEC 61850协议，根据当前网络状态对控制器参数进行持续优化和通信。
• 经过验证的混合模型：成功模拟了一个包含两条硬件高压直流输电线路的大型400千伏交流输电系统，验证了针对跨区域振荡的管理方案。
• 面向未来的方法论：建立了一套可扩展的方法论，用于将复杂的新技术整合到现有的电网结构中，同时保持较高的供电可靠性。

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