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科梁柔性直流配电实时仿真平台助力国家863课题研究

项目背景

          随着电力电子技术的发展,以及微电网开始大量接入电网,柔性直流配电网因其线路造价低、电能损耗小、供电可靠性高、微电网接入成本低等优点,正在成为各国的一个研究热点。
         为了对柔性直流配电技术进行深入研究,深圳供电局有限公司牵头,联合清华大学、浙江大学等单位承担了国家科技部863项目-“基于柔性直流的智能配电关键技术研究与应用”的研究工作,科梁公司凭借在电力电子及电力系统实时仿真测试领域多年的技术积累在该项目的研究工作中,发挥了重要的作用,协助深圳供电局顺利完成柔性直流配电网一期仿真实验。

 

项目简介

        国家863计划项目课题“基于柔性直流的智能配电网关键技术研究与应用”针对目前城市地区交流配电网面临的电能质量问题突出、分布式电源发展迅速等问题,研究在城市配电网中使用柔性直流技术,通过向特定用户专门供电,使用电压源换流器改善交流配电电能质量问题,在直流侧直接接入分布式电源和储能设备,向直流负荷直接供电等技术方案,解决城市配电网中面临的若干重要问题,扩展柔性直流技术的应用方向。

        目前,国内对直流配电网稳态分析、故障分析、运行控制以及电能质量等方面的技术研究主要是在数字仿真软件上进行的分析与验证。而纯数字仿真软件对柔性直流配电保护系统进行的研究不能真实模拟保护装置的相应特性、无法预期硬件实现中可能存在的问题也不便于保护方案的开发和拓展。另外,如何准确模拟MMC电压源换流器和高频直流变压器的开关频率是当前国际上的技术难题。
        鉴于此,科梁提供的基于RT-LAB的柔性直流配电实时仿真平台,建立了包含直流配电系统关键换流设备、分布式电源、储能系统及交直流负载的柔性直流配电网系统建模,采用先进的eHS技术,应用FPGA来建立直流变压器的实时仿真模型,其计算步长可达到5ns,以精确地实时模拟直流变压器开关频率,进一步提高了硬件在环测试的时效性和置信度。利用该平台对柔性直流配电网的保护装置在交流侧、换流器内部及直流线路进行了故障硬件在环测试。验证了直流配电系统关键设备建模的有效性及直流配电系统控制保护策略的有效性。

 

 

图1柔性直流配电系统实时仿真模型

 

 

 项目成果

        在该项目的研究工作中,科梁提供贯穿始终的技术支持与工程实施服务,协助客户全面地开展了直流配电系统控制保护关键技术研究工作和关键设备研制工作,利用RT-LAB实时仿真系统与保护装置进行无缝链接,在国内首次搭建出基于典型四端柔性直流配电网的硬件在环测试平台,对柔性直流配电系统的典型架构、控制保护功能架构、及其核心设备直流变压器、能量管理方案等进行了全面研究,取得了丰富的研究成果,得到国家科技部验收专家小组的一致认可。
        该项目的成功验收,显著提高了我国在柔性直流配电技术领域的研究水平,促进了我国直流控制保护技术和配网用电力电子设备技术的发展,也为后续二期863子课题七端直流配电系统实时仿真提供了有益的参考。