[00118467]大电网数字物理交互的电磁机电混合实时仿真系统（SMRT）研发与应用

本项目着力解决复杂大电网的精确仿真与试验难题,以实现大规模交直流电网的实时仿真为目标,开展了电磁机电混合实时仿真的基础理论研究和实用化仿真平台的研制。完成了混合实时仿真关键技术的自主研发,在大规模电网机电暂态实时仿真、电磁机电混合实时仿真接口、混合仿真平台实用化技术等方面取得突破性创新,成功研发了具有自主知识产权的适用于大规模交直流混联电网的SMRT（Super Mixed Real-Time simulator）电磁机电混合实时仿真平台。 项目研发的混合实时仿真技术集电磁暂态和机电暂态实时仿真的优势于一体,解决了微秒级电磁暂态仿真与毫秒级机电暂态仿真之间不同尺度仿真步长下的仿真对时和信息同步,研发了高速双向数字化接口进行电磁机电两侧接口数据交互。混合实时仿真技术在一次仿真过程中既能模拟HVDC、FACTS等元件的电磁暂态过程,又能模拟大规模电网的动态稳定特性,实现了大规模电网的实时仿真,节省了仿真资源,同时提高了计算效率。电磁暂态仿真侧可接入HVDC以及电力电子等的实际控制保护装置;机电暂态仿真侧可接入电网安稳系统进行闭环仿真。实现了电磁暂态和机电暂态、数字仿真和物理装置的多层次、多时间尺度融合,在研究大电网运行特性及控制策略方面具有独特优势。 基于上述关键技术的突破,研发了大规模交直流电网混合实时仿真平台SMRT,主要技术指标包括： （1）超大规模机电暂态的灵活电网分块与动态元件多线程并行算法达到5-10倍加速比。10ms机电暂态计算耗时小于6ms,且能响应外部事件驱动。仿真规模超过15000节点、18000条支路、2000台发电机; （2）实现电磁、机电两侧500纳秒级数字脉冲同步对时以及320路32位数值精度纳秒级延时的接口数据交互。RTDS与并行计算机间基于FPGA的全数字通信达2Gbit/s带宽; （3）SMRT能连续至少12小时长时间保持0.0001收敛精度而不发散地稳定运行; （4）SMRT灵活、开放的一体化对外接口系统可与外部装置实现600路模拟量、200路开关量交互的控制闭环仿真试验; （5）SMRT仿真平台可实现超15000节点及多至25回HVDC的交直流大电网混合实时仿真; （6）SMRT仿真平台通过一体化对外接口系统实现与电网控制保护装置、调度中心EMS在线系统、调度培训系统的交互。 取得的创新性成果： （1）自主提出、设计并建立了大规模交直流电网电磁暂态-机电暂态-物理装置多层融合、多时间尺度的混合实时仿真平台架构; （2）提出了适用于超大规模电网的机电暂态实时仿真技术; （3）提出了电磁与机电暂态仿真间精确的实时交互算法; （4）提出了并行计算机与RTDS间的精确同步和全数字通信技术; （5）研发了SMRT仿真平台一体化对外接口。