Tenaga Nasional Berhad 的电力系统可靠性研究与仿真

公司

Tenaga Nasional Berhad（TNB）是马来西亚的一家跨国电力公司，也是马来西亚半岛唯一的电力公用事业公司。TNB Research（TNBR）作为其内部解决方案提供商，是一个提供技术解决方案和创新的集中式一站式中心。凭借多年的经验，TNBR 通过开展先进的研究和仿真，专注于电力系统的可靠性和效率，其研究成果有助于 TNB 维护一个弹性强、可靠且高质量的电力电网。

面临的挑战

• 大规模电网仿真 ：TNB需要一款实时仿真器，能够模拟其大规模电力系统电网在与保护系统交互时的实际动态响应。
• 复杂的SPS开发：随着特殊保护计划（SPS）要求的日益复杂化，传统的系统级测试方法已难以满足需求，且成本高昂。
• 投运前验证：旨在缓解全系统性扰动的复杂保护系统，在接入实际电网之前，必须在受控环境下进行全面的闭环测试。
• 经济高效的计算：要实时模拟数千个总线和发生器，需要一个既能实现高速执行，又无需消耗过多计算资源的平台。

OPAL-RT 解决方案

TNB 采用 OPAL-RT 的相量域仿真 构建了一个用于 SPS 验证的综合性 HIL 测试平台：

• ePHASORSIM 求解器：因其能够调整仿真 时间步长而从其他 HIL仿真器 中脱颖而出——这使得在保持精度的同时，能够以较低的计算功耗进行大规模电力系统仿真 仿真。该求解器以 10 毫秒的时间步长运行，为实时电网仿真提供相量电压和电流信息。
• RT-LAB与 OP5600：这款基于仿真 的实时软硬件平台支持基于模型的设计，能够与真实环境交互，并实时运行 MATLAB/Simulink 模型。
• 完整的HIL基础设施：该平台集成了模拟信号放大器、SPS硬件（RTAP控制器）、用于数据归档的PI服务器、GPS时钟同步系统、WAMS应用程序，以及通过以太网连接的物理IED——完全复现了TNB现有的、由190个IED和25个RTAP组成的SPS运行架构。

成果

该HIL平台以一个包含1,100个母线的TNB电网模型作为案例研究进行了验证：

• 全网规模的仿真 ：成功对TNB整个1,100个母线的电力系统进行了实时仿真，验证了该平台在系统级SPS测试中的有效性。
• 全面的故障测试：工程师现在可以在受控且可重复的环境中，针对各种电网工况和故障情况对SPS系统进行测试。
• 更快地发现问题：显著缩短了发现设计问题所需的时间，从而降低了设计错误或潜在故障的风险。
• 增强信心：在现场部署前，提高了对保护系统可靠性的统计信心。
• 降低成本：与完整的EMT型仿真相比，ePHASORSIM的相量域方法降低了实时仿真器的成本，同时仍能捕获SPS应用中所有相关的瞬态现象。

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