电力行业PAC设备的前沿原型测试

公司

总部位于匈牙利布达佩斯的 Protecta Electronics Ltd.，是电力行业数字保护继电器 和自动化产品设计与制造领域的全球领跑者。

凭借60多年丰富的行业经验，Protecta 为高压和中压电网提供先进的保护与控制系统，服务于全球各地的发电站、公用事业公司及工业应用。

除保护继电器外，Protecta 还开发变电站自动化控制器、分接开关控制器、励磁涌流抑制器及消弧线圈控制器，提供全面解决方案，保障电网安全与可靠运行。

挑战

保护、自动化与控制（PAC）系统的测试，对于保障电网可靠性至关重要。基于离线波形生成和回放的传统测试方法耗时长、局限性大且缺乏灵活性，在验证复杂的多设备电网时尤其如此。

Protecta 面临以下几项关键挑战：

• 满足严格的国际验证标准，该标准要求完成数千个自动化测试用例；
• 针对客户特定的电力系统配置，提供定制化测试演示；
• 测试需要实时反馈的动态控制器功能，如变压器分接开关或消弧线圈（彼得森线圈）控制器。

为应对以上挑战，Protecta 寻求一种更全面、适应性更强的测试平台，该平台需能在故障及运行工况下复现真实的电网运行状态。

OPAL-RT 解决方案

为了满足这些需求，Protecta 将 OPAL-RT 的OP4510 实时仿真器以及RT-LAB 和eMEGAsim软件集成到其研发环境中。

借助MATLAB®/Simulink®模型，Protecta 的工程师构建了电网实时仿真系统，模拟信号与数字信号可直接与保护装置进行交互。该配置可实现：

• 闭环测试，设备能对模拟故障做出动态响应；
• 利用 Python 脚本对数千个测试场景进行自动化批量测试；
• 同一电网中多台保护继电器的实时协同测试。

专用模型可仿真复杂电气现象，例如：

• 发展性故障、电流互感器（CT）饱和以及电压互感器（VT）故障；
• 带变压器励磁涌流抑制器（TRIM）功能的选相分合闸（PoW），实现更平稳的励磁；
• 补偿电网的消弧线圈（彼得森线圈）控制，在单相接地故障下精准调节残余电流与电压。

该实时仿真器支持工程师实时调整参数、执行精准定时测试，并验证以往需通过复杂物理装置才能测试的算法。

成果

OPAL-RT 仿真器的集成优化了 Protecta 的研发与测试流程，在效率、灵活性和准确性方面实现了显著提升。

主要成果包括：

• 加快自动测试，缩短验证时间，同时完全符合国际标准。
• 以实时仿真替代物理电气模型，测试精度大幅提高。
• 扩展了多设备协调和复杂保护方案的测试能力。
• 加快认证和准入流程，助力 Protecta 开拓全球新市场。

未来

展望未来，Protecta 计划扩充其实时测试库，纳入母线差动保护和线路差动保护，并开发适用于IEC 61850-9-2 过程总线测试的新模型。以 OPAL-RT 技术为研发核心，Protecta 将持续突破电力系统保护创新的边界，打造更安全、更智能、更具韧性的能源基础设施。

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