
Введение в продукт Этот симулятор энергосистемы представляет собой высокоточную платформу динамического моделирования энергосистем на основе архитектуры цифрового моделирования в реальном времени (RTDS). Он предназначен для диспетчеризации энергосетей, подстанций, электростанций, предприятий в...
Этот симулятор энергосистемы представляет собой высокоточную платформу динамического моделирования энергосистем на основе архитектуры цифрового моделирования в реальном времени (RTDS). Он предназначен для диспетчеризации энергосетей, подстанций, электростанций, предприятий возобновляемой энергетики, исследований в области энергетики и учебных сценариев. Устройство объединяет вычислительное ядро энергосистемы реального времени, программируемую модель энергосети, интеллектуальные интерфейсы ввода-вывода, высокоточную систему синхронного вывода и платформу человеко-машинного интерфейса. Оно может полностью моделировать сети переменного и постоянного тока, генераторные установки, трансформаторное оборудование, характеристики нагрузки, а также различные неисправности и переходные процессы в энергосистеме.
Симулятор может точно воспроизводить весь процесс работы энергосистемы, включая установившийся режим работы, переходные неисправности, динамические колебания, срабатывание релейной защиты, взаимодействие устройств автоматизации и нарушения подключения к сети возобновляемой энергетики. Он поддерживает интеграцию с вторичным оборудованием, таким как тестеры релейной защиты, регистраторы неисправностей, системы фонового мониторинга, системы SCADA, устройства управления стабильностью и интеллектуальные терминалы. Он широко используется в имитационных тестах электросетей, проверке настроек защиты, тестировании подключения нового оборудования к сети, моделировании подключения к сетям новых источников энергии, анализе и обзоре аварий в электросетях, обучении персонала по эксплуатации и техническому обслуживанию, а также в научных исследованиях и моделировании. Это ключевое имитационное оборудование для тестирования вторичного оборудования энергосистемы, исследования динамических характеристик электросетей и проверки технологий интеллектуальных сетей.
Вся машина использует аппаратную архитектуру промышленного уровня, работающую в реальном времени, с небольшим размером шага моделирования, высокой точностью вычислений и высокой производительностью в реальном времени. Он поддерживает крупномасштабное моделирование топологии электросети и параллельное моделирование нескольких рабочих условий. Оно может полностью заменить традиционное программное обеспечение для автономного моделирования и проводить физические испытания реального оборудования с обратной связью.
2.1 Функция моделирования энергосистемы в полном объеме
(1) Моделирование топологии энергосети
Поддерживает построение полной модели энергосети, включая генераторные установки, трансформаторы, линии электропередачи, шины, параллельные реакторы, конденсаторы, нагрузки переменного/постоянного тока, линии передачи постоянного тока и новые энергетические установки (фотоэлектрические, ветроэнергетические). Топология энергосети и конфигурация параметров могут свободно редактироваться, поддерживая моделирование различных рабочих структур, таких как кольцевые сети, радиальные сети и региональные взаимосвязанные энергосети, адаптируясь к различным сценариям сетей передачи, распределительных сетей и микросетей.
(2) Многоусловное моделирование установившегося и динамического режимов
Моделирует установившиеся условия работы, такие как нормальный поток мощности, переключение нагрузки, запуск и остановка генераторов, регулирование реактивной мощности, регулировка напряжения и колебания потока мощности; (3) Интеллектуальное моделирование всех типов неисправностей
Поддерживает все типы неисправностей в электросети, включая однофазное заземление, двухфазное короткое замыкание, трехфазное заземление, обрыв линии, комбинированные неисправности, переходные неисправности, замыкания на землю с высоким сопротивлением и прерывистые неисправности. Время, длительность, сопротивление и местоположение неисправности могут быть настроены, моделируя всю временную последовательность переходных неисправностей, постоянных неисправностей и неисправностей повторного включения.
2.2 Функция тестирования в замкнутом контуре релейной защиты и автоматизации
(1) Полномасштабное моделирование защитных устройств
Может проводить моделирование в замкнутом контуре различных релейных защитных устройств, таких как защита линий, трансформаторов, шин, конденсаторов, генераторов, защита нулевой последовательности и дифференциальная защита. Может моделировать сложные неисправности, системные колебания, гармонические помехи, скачки нагрузки и другие экстремальные условия для проверки точности настроек защиты, правильности логики работы, помехоустойчивости и адаптивности к переходным процессам.
(2) Моделирование взаимодействия автоматических устройств: Поддерживает логическое моделирование и тестирование взаимодействия автоматических устройств, таких как автоматический переключатель, повторное включение, отключение низкочастотной и низковольтной нагрузки, устройства управления стабильностью, АРУ/АВС и устройства компенсации реактивной мощности. Может полностью проверить всю логику процесса автоматического управления системой, локализации неисправностей и восстановления электропитания в условиях ненормальной сети.
(3) Взаимодействие с реальным оборудованием в замкнутом контуре: Благодаря высокоточным аналоговым выходам и цифровым интерфейсам ввода/вывода, можно сформировать систему моделирования с замкнутым контуром, включающую реальные устройства защиты, измерительные и контрольные устройства, интеллектуальные терминалы и оборудование для регистрации неисправностей на месте. Это позволяет проводить полуфизическое моделирование «цифровой сети + реального вторичного оборудования», а результаты испытаний точно соответствуют реальным условиям эксплуатации на месте.
2.3 Функция моделирования подключения к сети новых источников энергии
Поддерживает моделирование подключения к сети фотоэлектрических, ветроэнергетических установок, систем хранения энергии и микросетей. Можно моделировать типичные условия эксплуатации, такие как случайные колебания выходной мощности, устойчивость к низкому напряжению, частотная характеристика, гармоники подключения к сети, эффект автономной работы и возмущения при запуске-остановке новых источников энергии. Это отвечает потребностям тестирования производительности подключения к сети, проверки процедуры подключения к сети и тестирования защиты сети для электростанций новых источников энергии, а также адаптируется к сценариям моделирования новых энергосистем.
2.4 Функции записи данных и анализа моделирования.
Процесс моделирования синхронно записывает большие объемы данных, включая напряжение, ток, фазу, частоту, поток мощности, импеданс и состояние переключателей. Поддерживается отображение осциллограмм в реальном времени, воспроизведение истории и экспорт данных. Возможно выполнение анализа последовательностей компонентов, гармонического анализа, анализа переходных характеристик, определения места неисправности и анализа времени срабатывания, автоматическое создание отчетов о результатах моделирования и поддержка экспорта в различные форматы, такие как COMTRADE, Excel и изображения.
2.5 Основные преимущества и особенности оборудования
(1) Высокоточное моделирование в реальном времени: Использование ядра вычислений в режиме реального времени обеспечивает чрезвычайно малый шаг моделирования без задержек и искажений, полностью удовлетворяя требованиям моделирования переходных процессов в сети в реальном времени.
(2) Богатый и расширяемый набор моделей: Встроенная стандартная библиотека моделей силовых компонентов, поддерживающая определяемые пользователем параметры и модели, и постоянно расширяющаяся за счет включения новых моделей силового оборудования.
(3) Полная электрическая изоляция: Все каналы ввода/вывода оптоизолированы, устойчивы к электромагнитным помехам и адаптированы к условиям испытаний в сильном электромагнитном поле подстанций.
(4) Удобное и наглядное управление: Графический интерфейс моделирования, сетевое взаимодействие методом перетаскивания, автоматизированный процесс моделирования, запуск одним щелчком, воспроизведение одним щелчком и создание отчетов одним щелчком.
(5) Многофункциональность и универсальность: Может использоваться для моделирования научных исследований, тестирования оборудования, анализа аварий и обучения навыкам, подходит для различных сценариев применения в энергетике.
3.1 Основные характеристики моделирования в реальном времени
• Ядро моделирования: промышленная архитектура параллельных вычислений в реальном времени
• Минимальный шаг моделирования: ≤1 мкс
• Стандартный шаг моделирования: регулируемый от 5 мкс до 50 мкс
• Ошибка в реальном времени: ≤0,1%, без кумулятивной задержки
• Максимальное количество узлов моделирования: поддерживает моделирование крупномасштабных энергосистем с ≥200 узлами
• Количество моделей: поддерживает масштабное расширение моделей для линий, трансформаторов, генераторов, нагрузок, новых источников энергии и оборудования постоянного тока
3.2 Характеристики аналогового выхода (моделируемое напряжение/ток)
• Выходные каналы: 6 независимых выходов напряжения и 6 независимых выходов тока
• Диапазон выходного напряжения: 0–120 В (среднеквадратичное значение)
• Диапазон выходного тока: 0–30 А/фаза
• Точность в установившемся режиме: ≤±0,1% от полной шкалы
• Диапазон регулировки фазы: 0–360°, шаг 0,01°
• Диапазон частот: 0–1200 Гц, основная частота 50 Гц/60 Гц с возможностью переключения
• Гармонический выход: Поддержка моделирования суперпозиции от 1-й до 24-й гармоник
• Скорость переходного процесса: ≤100 мкс, реалистичное воспроизведение характеристик изменения неисправности
3.3 Технические характеристики аналогового ввода
• Каналы сбора данных: Многоканальные синхронные аналоговые каналы выборки
• Точность АЦП: 16-битная высокая точность
• Частота выборки: До 256 точек/цикл
• Точность измерения: ≤0,5 балла
• Поддержка одновременного сбора и записи данных в установившемся режиме, переходных процессах и гармониках
3.4 Индикаторы переключения каналов
• Цифровой вход: 8 каналов, совместимый с активными сухими контактами 220 В и пассивными
• Цифровой выход: 6 каналов с сухими контактами реле
• Разрешение событий: ≤0,5 мс
• Задержка реакции на действие: ≤0,1 мс
3.5 Технические индикаторы моделирования неисправностей
• Типы неисправностей: Поддержка различных симметричных, асимметричных, комбинированных и переходных неисправностей
• Сопротивление неисправности: 0–999,9 Ом, плавно регулируемое
• Точность срабатывания неисправности: ≤1 мс
• Поддержка пользовательской настройки времени неисправности и непрерывного моделирования нескольких сегментов неисправности
3.6 Технические характеристики синхронизации времени
• Методы синхронизации времени: двухрежимная синхронизация времени GPS/BeiDou, IRIG-B, PPS, IEEE1588
• Точность синхронизации времени: ≤1 мкс
3.7 Общие параметры устройства
• Источник питания: переменный ток 220 В ± 20%, 50 Гц
• Рабочая температура: -10℃~+55℃
• Относительная влажность: 5%~90%, без конденсации
• Класс изоляции: все каналы выдерживают напряжение относительно земли ≥5 кВ
• Способ управления: двойное управление с помощью промышленного сенсорного экрана + программное обеспечение главного компьютера
• Хранение данных: высокоскоростной твердотельный накопитель, поддерживающий хранение больших объемов данных моделирования
• Коммуникационные интерфейсы: порт Ethernet, USB, Wi-Fi, поддержка удаленного управления и передачи данных
3.8 Стандарты исполнения
• DL/T 553 Технические рекомендации по динамической регистрации неисправностей в энергосистеме
• DL/T 663 Процедуры оценки работы релейной защиты и автоматических устройств безопасности
• GB/T 19520 Технические условия для цифрового моделирования энергосистем в реальном времени
• DL/T 1476 Технические условия для систем моделирования энергосистем
3.9. Технические характеристики сборочной карты FPGA
Ниже приведена таблица технических параметров FPGA-карт; пользователь может выбрать подходящую карту в зависимости от своих требований.
Указанные параметры технических характеристик продукции измеряются при температуре 25 °C и влажности 40 % после 20 минут работы термического устройства. Если не указано иное.
| Количество каналов | Карта №1: 24 одноканальная линия / 12 дифференциальной линии
Карта №2: 16 одноканальный канал / 8 дифференциальных каналов Карта №3: 8 одноканального канала / 4 дифференциальных каналов |
| Тип преобразователя ADC (Analog-to-Digital Converter) | SAR |
| разрешение | 16-bit |
|
Максимальная частота отбора данных |
1 Мс/с, непрерывно без перерывов; общее количество используемых каналов
500 кС/с, непрерывно без перерывов; общее количество используемых каналов 250 кС/с, непрерывно и без перерывов; общее количество используемых каналов |
| 125 кС/с, непрерывно без перерывов; общее количество используемых каналов | |
| Разрешение по времени | 10 ns |
| Синхронизация каналов | нет |
| Диапазон измерений | ±10.24 V / ±5.12 V / ±2.56 V / ±1.28 V / ±0.64 V |
| Модель входного соединения | DC |
| Входное импеданс | 500 MΩ |
| Ширина полосы для малых сигналов (-3 дБ) | 450 kHz |
| Вводный смещающий ток | 0.7 nA |
| Максимальное входное напряжение для аналогового сигнала | Напряжение на каждом входе относительно земли не превышает ±12 В. |
| Формат журнала событий программного обеспечения | 2 MPts/Ch |
| Предварительно активируемый FIFO | 4096 Pts |
| Режим сбора данных с использованием искусственного интеллекта | Режим непрерывной сборки данных и режим сбора данных с ограниченным количеством циклов |
Точность ввода аналогового сигнала (коэффициент температурной чувствительности — 5 ppm/°C)
| Диапазон измерений | Погрешность усиления
(Значение в единицах ppm) |
Погрешение смещения
(диапазон измерений в единицах ppm) |
Случайный шум (μVrms) | Абсолютная точность на всем диапазоне измерений
(μV) |
| ±10.24 V | 20 | 10 | 195 | 820 |
| ±5.12 V | 50 | 15 | 110 | 550 |
| ±2.56 V | 55 | 30 | 70 | 315 |
| ±1.28 V | 100 | 60 | 60 | 220 |
| ±0.64 V | 200 | 120 | 50 | 100 |
Аналоговый вывод:
| Количество каналов | 4 |
| разрешение | 16-bit |
| DNL | ±1 LSB |
| Максимальная частота обновлений | 100 kHz/Ch |
| Разрешение по времени | 10 ns |
| Синхронизация каналов | Это… |
| Диапазон ввода | ±10 V |
| Выводная связь | DC |
| Импеданс выхода | 0.1 Ω |
| Выходной ток струи | 10 mA |
| Статус включения питания | В пределах ±50 мВ |
| Память оперативной памяти типа FIFO | 2048 Pts/Ch |
| Режим вывода AO | Прямой выход на постоянное напряжение (DC), периодический вывод сигнала из встроенного FIFO, триггер сигнала из встроенного FIFO с N циклами, непрерывный и не повторяющийся сигнал из компьютерной кэши. |
| Время настройки выходного напряжения | 4 us |
| Наклон края | 9.2 V/us |
Точность аналогового воспроизведения:
| Диапазон измерений (В) | -10 ~ 10 |
| Погрешность усиления (в ppm для показаний) | 30 |
| Коэффициент температурной чувствительности усиления (значение в ppm/°C) | 5 |
| Погрешность смещения (в ppm от диапазона измерений) | 50 |
| Коэффициент температурного смещения (в единицах ppm/°C в диапазоне измерений) | 5 |
| Абсолютная точность на всем диапазоне измерений (мВ) | 5 |
| Коэффициент температурного отклика (в ppm/°C) | 5 |
| Погрешность INL (в ppm от диапазона измерений) | 120 |
Цифровой ввод/вывод:
| Количество каналов | 4 входа, 4 выхода |
| В качестве ориентира | DGND |
| Устойчивый резистор подачи сигнала для цифрового ввода | 10 kΩ |
| Напряжение для ввода цифровых значений | Высокий уровень напряжения: 1,95 В – 5 В
Низкий уровень напряжения: от 0 В до 1,2 В |
| Цифровое выходное напряжение | Высокий уровень напряжения: 3,3 В
Низкий уровень напряжения: от 0 В до 0,003 В |
| Статус питания при выводе цифрового сигнала | Низкий уровень напряжения |
| Максимальная частота отбора данных по стандарту DIN | 10 MS/s/Ch |
| Максимальная частота обновлений системы DOUT | 10 MS/s/Ch |
| Разрешение по времени | 10 ns |
| Синхронизация каналов | Это… |
| Программное решение типа FIFO для стандартов DIN | 2 MPts/Ch |
| Динамически предварительно активируемый FIFO-накопитель | 2048 Pts/Ch |
| Аппаратный FIFO типа DOUT | 2048 Pts/Ch |
|
Режим сбора данных по стандарту DIN |
Режим непрерывной сборки данных и режим OneShot
Когда частота дискретизации превышает 4 Мс/с/канал, поддерживается только режим OneShot; количество точек сбора данных не должно превышать 15 000. |
| Режим вывода данных DOUT | Прямой вывод сигнала; периодическое генерирование формы сигнала в встроенной FIFO-памяти; триггерная цепочка формирования формы сигнала в встроенной FIFO-памяти (N циклов); непрерывный, не дублирующий сигнал из компьютерной кэши. |
| Время края сигнала DOUT | Время подъёма: 6 нс
Срок спада: 8 нс |
Внешний триггер:
| Количество каналов | 1 вход, 1 выход |
| Входное напряжение | Высокий уровень напряжения: 1,95 В – 5 В
Низкий уровень напряжения: от 0 В до 1,2 В |
| Выходное напряжение | Высокий уровень напряжения: 3,3 В
Низкий уровень напряжения: от 0 В до 0,003 В |
| Статус питания при выводе сигнала | Низкий уровень напряжения |
| Время наступления края сигнала на выходе | Время подъёма: 6 нс
Срок спада: 8 нс |
Ввод/вывод внешнего тактового сигнала для отбора проб:
| Количество каналов | 1 вход, 1 выход |
| Входное напряжение | Высокий уровень напряжения: 1,95 В – 5 В
Низкий уровень напряжения: от 0 В до 1,2 В |
| Выходное напряжение | Высокий уровень напряжения: 3,3 В
Низкий уровень напряжения: от 0 В до 0,003 В |
| Статус питания при выводе сигнала | Низкий уровень напряжения |
| Диапазон частот выходного сигнала | DC ~ 1 MHz |
| Время наступления края сигнала на выходе | Время подъёма: 6 нс
Срок спада: 8 нс |
| Калибровка | |
| Рекомендуемый время предварительной нагрева | Не менее 20 минут. |
| Рекомендуемый интервал времени для kalibrации | 1 год |
| Интерфейс шины | |
| USB | Высокоскоростной интерфейс USB 2.0 |
| Требования к питанию | |
| Питание осуществляется через порт USB. | 4.5 V ~ 5.5 V |
| Типичный ток в режиме отсутствия нагрузки | 400 mA |
| Максимальная нагрузка | 600 mA |
4.1 Внешний вид:
4.2 Графический интерфейс программного обеспечения:
4.3 Общие функции:
4.3.1 Интеллектуальные приборы
4.3.2 Система экспертной диагностики
4.3.3 Система анализа качества электроэнергии
4.3.4 Функция векторного анализа
4.3.5 Функции осциллографа
4.3.6 Функция измерения сигналов
4.3.7 Функция долгосрочного записи сигналов
Данная функция поддерживает выполнение любых вычислений как для переменного, так и для постоянного тока с использованием 24 дифференциальных каналов. Она оснащена 24 аналоговыми каналами сбора данных (поддерживаются входы напряжения и тока; точность измерения — до 1‰; общая частота дискретизации каналов — 24 спс) и 4 каналами записи сигналов дискретного типа; при заданной продолжительности записи возможна непрерывная запись в течение 24 часов.
4.3.8 Устройство записи сигналов при электрических неисправностях
Для выполнения любых расчётов по переменному и постоянному току используется 24 аналоговых канала и 4 канала для записи сигналов дискретных величин. Функция записи активируется при следующих условиях: запуск с резкой изменением параметра, превышение верхнего предела (включая превышение постоянного тока — порог составляет 1 % или около 50 % от значения UN/IN), превышение нижнего предела, наличие третичной гармоники (при условии Un3 × Kset > Us3 и Us > 1 В; где Us3 — третичная гармоника напряжения нулевой последовательности на конце генератора, а Un3 — третичная гармоника напряжения в нейтральной точке), пятичная гармоника, седьмичная гармоника, высокая частота, низкая частота, трёхфазная положительная последовательность, трёхфазная нулевая последовательность, трёхфазная отрицательная последовательность, а также при выполнении дифференциальных расчётов.
4.3.9 Функции генератора функций
Позволяет генерировать четыре произвольных пользовательских сигнала и обеспечивать их вывод.
4.3.10 Функции генератора произвольных функций
Генератор произвольных функций оснащён четырьмя выходными каналами AO и способен генерировать синусоидальные, треугольные, зубчатые, SINC-, экспоненциальные и постоянные сигналы; диапазон частот выходного сигнала составляет от 1 мГц до 150 кГц, а разрешение выходного напряжения — 16 бит. Благодаря высокому разрешению, низкому уровню шума и искажений, а также возможности гибкой адаптации к различным областям применения — таким как связь, радарная техника и биомедицина — устройство эффективно удовлетворяет разнообразные потребности пользователей.
4.3.10.1 Тест функции синусоидальной формы сигнала
4.3.10.2 Тестирование треугольных волн, зубчатых волн и импульсных волн
4.3.10.3 Пульсный тест
4.3.11 Функция тестирования аналоговых сигналов
Данная система оснащена 4 выходами и 4 входами логических сигналов, а также 24 аналоговыми входами; она позволяет точно рассчитывать такие параметры местной системы управления, как активная мощность, реактивная мощность, коэффициент мощности, трифазные компоненты последовательного ряда, нулевого ряда и отрицательного ряда, эффективное значение, максимальное значение и среднее значение.
4.3.12 Функция настройки произвольного электрического сигнала
4.3.13 Функция записи исторических данных
4.3.14 Безбумажный регистратор данных
4.4 Расширенные функции