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解决方案
The Solution
量身定制符合客户需求的仿真测试系统及解决方案。解决方案涉及电力、高端装备、新能源车及教育等领域。
SVG并网仿真测试系统
概述

随着现代电网的快速发展,新能源的大量接入,电网交直流并网运行以及高压大容量电力电子设备等非线性负荷和冲击性负荷的广泛使用,电网动态无功问题日益凸显。动态无功补偿装置(SVG)因具有动态响应速度快、抑制电压闪变能力强等优点,得到了越来越多的应用。


对于各个厂家制造的SVG装置,一直缺乏有效的测试手段或测试系统。针对此问题,上海科梁信息工程股份有限公司总结多年来在电力电子与电力系统中应用测试的工程经验,参照相关行业标准,开发了一套SVG入网检测系统,能够有效缩短SVG控制器的开发周期并提供可靠标准的入网检测。


传统的检测手段很难对整个SVG控制器进行功能及性能的全面测试,很多辅助电网的功能无法得到验证,尤其是控制器厂家在其宣传的企业标准中具有的功能和性能指标在投运前没办法得到准确量化的测试。因此科梁提出了基于HIL(控制器硬件在环仿真)的SVG入网检测系统,研究SVG对于电网中一些现实问题的帮助。


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图1 示意图

组成与原理

科梁SVG入网检测系统由试验管理分系统、实时仿真分系统和信号接口分系统三部分组成。


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图2 SVG入网检测系统构架图


试验管理分系统是测试主机,具有模型开发、试验管理、自动测试和图形监控等功能。


实时仿真分系统包括1台OP5600实时仿真器和1台OP7020(FPGA)仿真机,系统具备数学模型实时运行以及实时I/O端口配置等功能,其中三相交流系统的主电路模型放在OP5600的CPU中运行,而级联H桥构成的SVG模型放在OP5600的CPU(步长<25μs)或OP7020的FPGA(步长<1μs)中运行,其中OP5600和OP7020数据通讯通过PCIe总线交互。


信号接口分系统具备与SVG控制柜、智能光纤接口箱和功率放大器等实物的物理连接等功能。一方面从I/O输出的模拟量值输入到控制器中用于控制算法。另一方面,控制系统中的阀基控制器(VBC)与仿真器还有智能光纤接口箱和高速光纤通讯,控制器发出各个H桥子模块IGBT的开关等信号,同时接收各个子模块的电容电压大小和故障标志等信号。

主要功能

■ 在SVG与交流系统整体规划阶段和SVG工程参数设计阶段,能够使用详细的SVG模型做开发设计阶段的研究和分析,完善SVG的工程参数。

■ 在SVG控制逻辑和控制算法设计开发阶段,能够使用详细的SVG模型做各种控制性能的测试,完善控制逻辑和算法。

■ 在完成SVG控制保护设计后,该系统能按照国家电网公司企业标准Q/GDW241-2008《链式静止同步补偿器》,手动或自动对SVG控制器做完整的入网性能测试。


入网测试(手动或自动)内容如下:


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系统优势

科梁SVG入网检测系统有如下优势:

■ 先进的实时仿真系统

采用RT-LAB为实时仿真分系统,基于多核分布式运算技术和FPGA高速数字信号处理技术,是目前最先进的实时仿真系统。

 

■ 精确的定制工程模型

拥有各种经过实际工程校准的,基于CPU或FPGA的电力系统详细模型。包括:SVG或UPFC等的FACTS模型、MMC-HVDC模型、传统电网模型和各种新能源模型等等,并可根据用户需求定制测试模型。

 

■ 专业的人机操控界面

根据电力系统规范和使用习惯,我们利用LabVIEW软件定制开发的图形化人机操控界面,使操作更加灵活、自如、便捷。

 

■ 标准的自动测试流程

根据SVG入网检测的相关行业标准,结合公司研发的QuiKLab自动化测试软件,我们为SVG入网检测专业定制开发了自动入网测试流程,可实现从仿真分析到测试报告生成的全自动化运行。

 

■ 一流的工程实施服务

我们在电力、航空、航天和汽车等领域拥有超过10年的嵌入式系统测试工程服务经验,以及近百名经验丰富的资深工程师团队,专业为您提供世界一流的测试解决方案和交钥匙工程服务。

应用方案

某电科院SVG入网检测案例

解决方案:如下图所示整个系统可分为上位机系统、实时仿真机、信号接口系统和SVG控制器四个部分。上位机系统具有模型开发、实时仿真管理、自动测试和图形监控等功能。实时仿真机是下位机系统,是整个系统的核心分系统。信号接口分系统主要包括光纤接口箱和功率放大器,其作用是实现仿真系统和控制器之间的物理连接,实现信号的交互。SVG控制器用来控制SVG模型,通常有恒电压和恒无功两种控制模式,是整个SVG测试的被测件。


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图3 系统原理图


本次项目用到的是每相11个子模块级联H桥构成的SVG。科梁提供了最佳的CPU模型,仿真的结果完全符合实际情况,各种动态响应也很好的模拟了电网和SVG的特性,对于做SVG入网检测提供了完美的解决方案。

 

项目成果:该项目整个环境搭建完毕后所做的功能测试及动态性能测试完全符合测试大纲要求。科梁完成了整个SVG入网检测测试,对SVG控制器的控制功能和控制性能得到了验证,为此电科院节约了测试成本,提高了测试效率,确保了SVG入网的安全性、可靠性和稳定性均达到国家标准及相关技术要求。


科梁根据SVG入网检测的相关行业标准,利用公司自研的QuiKLab自动化测试软件成功开发了自动入网测试流程,可实现从仿真分析到测试报告生成的全自动化运行;并利用LabView软件开发了符合电力系统规范和使用习惯的人机操控界面,操作便捷、结果精确,是SVG入网检测的首选解决方案。


科梁曾参与多项国内SVG测试的项目,并在电力、航空、航天和汽车等领域积累了深厚的嵌入式系统测试工程服务经验。未来,随着更多的新能源并网,入网检测成为必然的趋势和不可忽视的环节,SVG与很多并网型的逆变器在控制方法上有很大的相似性,科梁的解决方案将随着科技的发展不断创新卓越,为各类型新能源入网检测提供更多可能。



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