HYPERSIM大规模电力系统实时数字仿真产品中心

HYPERSIM是魁北克水电(Hydro-Québec),法国电力局(RTE)和中国电力科学研究院(CEPRI)20年来合作研究的结晶。自2010年起,OPAL-RT继续致力于HYPERSIM的开发,HYPERSIM6.0具备先进的基于Windows的建模环境。HYPERSIM支持标准的Intel兼容多核计算机以及所有OPAL-RT的先进FPGA实时I/O系统,是有能力仿真和分析有多达2000三相总线的超大型电力系统的实时数字仿真器,依托开放的结构、高速并行处理和模块可升级性来提供标准实时仿真,这种通过标准计算机技术实现的性能水平远远高于其他利用自定义DSP和RISC处理器板的高造价数字实时仿真器。HYPERSIM一直处于创新前沿,并已成为美国,亚洲和欧洲国家实验室,行业研发中心以及电力公司的标准配置设备,它被用于工厂验收、系统集成测试以及研发工作和投产试验。

强大的电网仿真能力

可以在一个仿真器上创建上千个三相主线的实时电力系统模型,而不影响电磁暂态精确度。

高速处理与通讯

在处理能力,处理器间通讯速度和扩展性方面,HYPERSIM运行于OPAL-RT的标准Intel兼容多核计算机系统。

电力电子仿真模型

提供大量适用于电力行业需求的易配置电力电子模型,可联合FPGA执行亚微秒步长级快速电力电子模型以达到准确度。

HYPERSIM包括硬件和软件两大部分,该系统既可以利用工作站进行单处理器或多处理器的离线仿真,也可以通过OPAL-RT下公司的OP5600系列仿真主机进行实时仿真。可以应用在:控制器测试、保护设备测试、HVDC与FACTS系统相互影响的研究等。具有以下的特征:

■丰富的电力系统和电力电子模块库

发电机、电动机、变压器、传输线、配电线以及负载等电力系统常见设备,电力电子器件、电压/电流传感器,VirtualIED与继电器等

■支持与Matlab/SIMULINK/SPS的接口

■支持用户编写的C代码/库可以导入EMTP-RV的电网数据

■一键代码编译运行

■先进的插值技术能够精确仿真步长之间出现的阀触发

■支持MATLAB/Simulink模型导入

■支持用户C代码自定义模块,调用封装链接库

ScopeView是一种数据采集和信号处理软件,用于对HYPERSIM的仿真结果实现可视化分析。能够导入来自EMTP-RV,MATLAB与Comtrade的数据;具有先进的运算后处理能力,例如计算最大/最小值,平均值,FFT,谐波分析等;可以生成测试报告。

■仿真结果可视化波形界面及处理

■可执行数学运算、频域响应、谱密度等数值处理

■波形操作处理,可用作生成报告、论文结果

■可读取MATLAB,CSV,COMTRADE等格式的数据源文件

■允许用户编写自动测试用例,并且执行测试;

■进行数千次的数据统计、随机蒙特卡罗试验、昼夜连续测试等;

■按标准格式存储仿真数据,并用于离线分析。

■开放的应用程序界面

■自动生成测试波形和数据报表

■测试结果自动数据处理(例如:执行上千次最大电流值统计)

HYPERSIM适用于数千条三相母线的大规模电力系统测试的实时系统。可根据客户需求定制计算机和通信板,为提高仿真能力提供了有竞争力的解决方案。

OP5600实时仿真主机

■X8/16/32/64个核3.46GHz,XilinxFPGA(Spartan3或者Virtex6),

■实时操作系统(LinuxRedhat)以及强大的I/O处理能力;

■最多128路模拟I/O或256路数字I/O或两者都有;

■借助DB37与外部设备连接;

■前面板上的I/O监控;

■最多4个PCI插槽;

■支持第三方I/O通信协议IEC61850,UDP/IP,CAN,ARINC,

■MIL1553,IRIG-B,DNP3.0,C37.118等。

OP5607实时仿真主机

■4U机箱,包含一块Virtex7FPGA卡;

■PCIex4(20Gbps)通讯接口。

HYPERSIM软件也能够与OP7000机箱以及I/O系统实现集成,可以使用多块FPGA板卡,以微秒级的步长对电压源变换器进行高精度的仿真。

HYPERSIM电力系统实时仿真系统

如下图是一个典型的HYPERSIM电力系统实时仿真系统.包括2台OP5600实时仿真机和1台OP7000(FPGA)仿真机,并可选配OP7020(FPGA)仿真机,扩展4台4核OP4500仿真机。系统通过OP7000仿真机远程I/O接口,与用户的控制保护装置进行对接,利用SFP高速光纤进行通讯,以保证系统的实时性,用户可通过用户工作站对系统进行实时监测。

控制器和保护系统的硬件在环测试

■控制器与保护系统的功能与性能测试;

■复杂SCADA系统的测试;

■FACTS动态性能测试;

■继电器与自动重合闸设备的闭环测试;

■大规模交流输电系统中HVDC变换器与FACTS的集成;

■新技术研究,如MMC-HVDC变换器及其与真实电网连接时的分析;

■高压设备的功率硬件在环PHIL测试。

电力系统研究

■交流与直流电力系统的电压分析、动态分析以及系统稳定性分析;

■交直流电力系统相互作用;

■故障状态、线路变化、或者铁磁谐振时的电磁暂态分析;

■用户电力设备与FACTS的分析,如STATCOM,SVC与TCR;

■不同条件下突发事件的研究;

■发电、输电与配电;

■智能电网;

■分布式能源,如光伏阵列、风力涡轮机、同步电机与燃料电池。

高等教育与培训

■适用于紧急情况的操作机构与技术人员的培训;

■高校应用类课程。

魁北克高压交直流输电仿真系统

本系统仿真了实际的加拿大魁北克交直流输电系统,电网输电等级为230kV,仿真规模为780个三相节点,包含魁北克地区25个大规模风场详细模型,7个SVC及其控制,1条3端直流输电系统,直流输电控制采用实际控保装置接入的方式运行。

HYPERSIM能对相当大规模的电力输电系统进行电磁暂态实时仿真,可以包含上千个电力系统器件,实现电力潮流分析,自动分配任务,电力参数的动态调参,为大规模输电系统提供更成熟可靠地解决方案。

THE END
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