利用HIL系统实现集中式保护方案

这所大学

瓦萨大学是芬兰一所专注于可持续商业、能源与社会的国际研究型大学。该校坐落于北欧地区最大的能源技术枢纽内。其FREESI（未来可靠电力与能源系统集成）实验室隶属于VEBIC研究平台，是一座世界级的研究设施，致力于智能电网研究、分布式能源资源（DER）的电网并网以及先进的电力系统保护技术。

挑战

• IBR并网的复杂性：传统的保护方案难以应对风能和太阳能（IBR）的动态行为，从而导致保护失效和误跳闸。
• 电网演进：现代电网需要具备快速故障隔离和可扩展性，以便在接近热极限和电压极限的条件下运行，同时应对可再生能源渗透率的提高。
• 通信要求：实施集中式保护需要高速、时间同步的数据采集（IEC 61850），且必须在现场部署前进行严格验证。

OPAL-RT 解决方案

该大学开发了一个综合性HIL测试平台，旨在将CPC的理论概念转化为实际解决方案：

• 硬件：OPAL-RT OP5600实时仿真器作为核心，可模拟真实的配电 网络动态，并直接生成采样值（SV）。
• 集成：该系统配置包括ABB的SSC600集中式保护装置和REX640继电器，构建了一个符合IEC 61850标准的架构。
• 通信与同步：采用精密时间协议（PTP）第2版进行同步，以4 kHz的频率传输SV，并使用GOOSE消息作为控制命令。
• 前沿研究：支持自适应保护方案、5G通信和R-GOOSE的测试，以及承载能力分析。

成果

• CPC可行性验证：证明了 软件驱动的集中式保护能够应对基于逆变器的分布式能源（DER）带来的挑战。
• 大规模仿真 ：成功 模拟了多达30条采样值流，证明已具备应对复杂变电站环境的能力。
• 增强电网韧性：开发了 自适应保护和广域监测等传统方案无法提供的新功能。
• 加速研发： 内置的 IEC 61850 示例项目为实现 GOOSE 和 SV 通信提供了快速入门起点。

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