柔性直流输电作为当今学术界和工程界研究的热点，应用范围越来越广。二次控保作为柔直系统的核心装备，在出厂测试中需要经过严格的检测，才能够应用到实际工程中。然而传统的测试手段只是对产品外观、电气绝缘等常规事项进行检测，无法在一个接近与真实环境条件下对设备的控制和保护功能进行验证。为了解决这个问题，需要创建一个虚拟的电网环境以接入真实的控保设备，该环境需要能够模拟MMC-HVDC系统的启动、解锁、功率传输等稳态特性，也要能够模拟电压暂降、交直流故障、阀体及子模块故障等暂态特性。通过对这些工况的模拟能够实现二次控保设备的检验、帮助厂家修改和优化产品性能。

科梁经过多年的技术积累，已经为国内各大高校、科研院所及企业在柔性直流输电（MMC-HVDC）技术领域的研究提供了完整的仿真测试系统。RT-LAB是较早具备MMC实时仿真能力的商用平台，基于RT-LAB的实时仿真和硬件在环测试在实际柔直工程控制保护装置的研发设计以及功能测试、优化等过程中发挥了重要作用。

在实时仿真模型中，MMC-HVDC系统的主电路部分在CPU中进行计算，仿真步长为20~50us，MMC-HVDC阀体部分在OP7020 FPGA仿真机进行建模和计算，仿真步长为500ns。在加入通信协议的情况下，单台OP7020可以仿真3000个MMC子模块，并通过光纤与阀控装置连接，而CPU则通过I/O与控保装置连接，从而组成一个闭环半实物仿真系统。

图1 MMC-HVDC实时仿真系统

MMC-HVDC仿真测试系统由仿真软件RT-LAB、仿真硬件OP5600仿真机、OP7020仿真机、网络系统、用户工作站及输入输出接口设备构成。

系统各部分组成说明：

图2 MMC-HVDC实时仿真系统构成

■ 消除阀控装置前期设计的缺陷；

■ 配合控制保护装置完成整体系统的测试验证；

■ 为后期运维提供技术支持，为工程投运之后的运行提供可靠保障。

采用该系统能够对MMC-HVDC控制保护及阀控装置完成如下试验：

■ 交直流电网电磁暂态仿真；

■ CPU和FPGA的实时并行运算技术；

■ 提供半桥子模块、全桥子模块、箝位双子模块及半-全桥混合子模块的MMC阀体模型；

■ FPGA可以轻松实现单桥臂目前最多可达1024个MMC模块级联的换流器仿真；

■ 应用半实物仿真技术对柔性直流输电控制保护设备包括阀基控制器进行FPT和DPT测试；

■ 支持用户自定义接口协议。

南澳三端柔性直流输电工程

项目概况：该项目为南方电网汕头南澳岛三端MMC柔性直流示范工程。项目建成后，主要作用在于实现风电场通过柔性直流输电系统与南澳电网及汕头主网的联接，将电场电力安全送出，保障南澳岛供电安全，并减少风电功率的波动对当地薄弱电网的影响。系统直流电压等级±160KV、其中塑城换流站容量200MVA、金牛换流站容量100MVA、青澳站50MVA。

解决方案：客户采用RT-LAB半实物仿真测试平台，交直流电网在CPU中仿真，MMC阀体在FPGA中仿真，被测对象为控保及阀控装置，实时仿真机通过I/O与极控装置相连，FPGA仿真机通过光纤（Aurora协议）与阀控装置相连。

舟山五端柔性直流输电工程

项目概况：浙江省舟山群岛包含了5个较大的主要海岛：舟山岛、岱山岛、衢山岛、泗礁岛、洋山岛，其电网是一个典型的海岛电网，建设舟山五端柔性直流输电工程是实现五个海岛间交直流输电互联。直流电压等级±200kV，换流站容量分别为定海站400MVA、岱山站300MVA、衢山站100MVA、泗礁站100MVA、洋山站100MVA。

解决方案：采用RT-LAB实时仿真技术模拟一个真实的柔性直流输电系统，它包含交直流电网、发电厂、风电场、直流线缆、MMC换流阀等，通过实时仿真器与控制保护设备连接。这种接近实际的测试方法为柔性直流输电投运前提供了完备的仿真测试和可靠的保障。