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基于FPGA的高压直流输电系统建模与实时仿真

2021-03-19黄冠标翟鹤峰赵利刚

电力系统及其自动化学报 2021年2期
关键词:系统

黄冠标,翟鹤峰,赵利刚,洪 潮

(直流输电技术国家重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司),广州 510663)

高压直流输电技术的不断发展与广泛应用使得输电网呈现出明显的多区域交直流互联的特点,其结构与运行特性发生了深刻变化[1−2]。输电网中接入了大量电力电子设备,与传统输电网相比其动态特性更加复杂,时间尺度更小,必须依靠有效的仿真方法与工具研究系统动态特征。实时仿真采用详细的数学模型与微秒级的仿真步长进行瞬时值仿真,能够准确“再现”系统的运行状态,分析系统的动态特性,并对实际物理设备进行在线测试[3]。然而对大规模电力电子元件[4]复杂动态特性的精准“复现”依托于高效的计算方法与可靠的硬件平台,这是实现高压直流输电系统实时仿真的重要保证。

近年来,国内外学者对高压直流输电系统实时仿真进行了大量的研究。文献[5]基于中央处理器CPU(central processing unit)构建了直流系统的实时仿真模型,并与真实物理直流装置连接,实现了硬件在环HIL(hardware−in−the−loop)仿真;文献[6]基于HYPERSIM提出了优化解耦和子任务映射方法,对直流输电系统进行数模混合仿真建模,并实现了50 μs仿真步长下直流系统的实时仿真;文献[7]在全数字实时仿真装置ADPSS中实现了高压直流输电系统的机电−电磁混合仿真;文献[8]针对高压直流输电系统中的换流器模型、输电线路模型等进行数学建模,并在数字实时仿真器RTDS中完成了高压直流输电系统仿真测试;……

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