概述

HYPERSIM是魁北克水電（Hydro-Québec），法國電力JU（RTE）和中國電力科學研究院（CEPRI）20年來合作研究的結(jié)晶。自2010年起，OPAL-RT繼續(xù)致力于HYPERSIM的開發(fā)，發(fā)布了HYPERSIM6.0具備基于Windows®的建模環(huán)境。HYPERSIM 支持標準的Intel兼容多核計算機以及所有OPAL-RT的FPGA實時I/O系統(tǒng)，有能力仿真和分析有多達2000三相總線的超大型電力系統(tǒng)的實時數(shù)字仿真器，依托開放的結(jié)構(gòu)、高速并行處理和模塊可升級性來提供標準實時仿真，這種通過標準計算機技術(shù)實現(xiàn)的性能水平遠遠高于其他利用自定義DSP和RISC處理器板的高造價數(shù)字實時仿真器。HYPERSIM一直處于創(chuàng)新前沿，并已成為美國，亞洲和歐洲國家實驗室，行業(yè)研發(fā)中心以及電力公司的標準配置設備，它被用于工廠驗收、系統(tǒng)集成測試以及研發(fā)工作和投產(chǎn)試驗。

系統(tǒng)原理

HYPERSIM為交直流電網(wǎng)仿真提供了全方面的解決方案，包含了FACTS、SVC、STATCOM、MMC、HVDC等各電網(wǎng)系統(tǒng)。HYPERSIM實時仿真器由使用Intel Xeon處理器的CPU仿真器和Xilinx FPGA仿真器組成，CPU仿真器作為大規(guī)模復雜電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真并行處理仿真計算，F(xiàn)PGA仿真器計算微妙級以下的高頻電力電子器件仿真，同時用作連接外部設備與CPU仿真器之間的接口單元。

解決方案

控制保護裝置的硬件在環(huán)仿真

全數(shù)字仿真程序HYPERSIM與控制保護裝置交互的僅為（控制）信號量，電壓一般在-15V~+15V之間，此時的接口為信號接口。H YPERSIM經(jīng)D/A或D/O輸出開關(guān)量、分接頭位置信息等給直流控制保護裝置，同時，控保裝置通過A/D、D/ I將相關(guān)控制信號反饋至仿真程序，交互信號傳輸由專用電纜或光纖實現(xiàn)。

數(shù)字仿真與物理仿真裝置互聯(lián)的混合仿真

HYPERSIM與一次物理仿真裝置的互聯(lián)需完成兩者之間的功率傳遞。由于數(shù)字側(cè)輸出端口的功率為毫瓦級，而物理仿真裝置端口的功率一般在幾十瓦左右，因此選擇適當?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換裝置。將輸電線路解耦方法應用到數(shù)模混合仿真中，則可采用電力系統(tǒng)中常用的輸電線路元件實現(xiàn)數(shù)字側(cè)與物理側(cè)的網(wǎng)絡分割。將分布參數(shù)線路的波過程轉(zhuǎn)化為僅含電阻和電流源的集中參數(shù)電路，線路兩端的電磁聯(lián)系由等值電流源來實現(xiàn)，將電力網(wǎng)絡分為兩個相互獨立的網(wǎng)絡并進行并行計算。

不同仿真軟件之間的異步互聯(lián)混合仿真

將輸電線路解耦方法應用到不同仿真軟件之間的混合仿真中，則可采用電力系統(tǒng)中常用的輸電線路元件實現(xiàn)不同仿真步長軟件之間的聯(lián)合仿真。

不同仿真軟件之間的互聯(lián)，可方便實現(xiàn)交流大電網(wǎng)與HVDC、UHVDC、VSC-HVDC、背靠背直流、直流控制保護系統(tǒng)以及系統(tǒng)安穩(wěn)裝置和各種繼電保護裝置等的互聯(lián)仿真。同時，可實現(xiàn)仿真系統(tǒng)與其他仿真設備的互聯(lián)，如TCSC、STATCOM等電力電子設備，風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等可再生能源以及儲能裝置等，既可對大規(guī)模交直流輸電系統(tǒng)進行實時的仿真研究，還將實時地跟蹤電網(wǎng)的數(shù)據(jù)變化，與整個大電網(wǎng)的安全控制、在線監(jiān)測系統(tǒng)如WAMS、PMU有機地融為一體。聯(lián)合仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)也將進一步擴大數(shù)字仿真的研究領(lǐng)域和應用范圍，如控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等。