电力系统硬件在环仿真应用的现状及展望.pdf

电力工程技*

2021年3月ElectricPowerEngineeringTechnolog第40卷第2期68

DOI：10.12158/T2096C203.2021.02.010

电力系统硬件在环仿真应用的现状及展望

崔晓丹12,吴家龙1,许剑冰12,雷鸣S侯玉强12,薛峰12

(1.南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司，江苏南京211106；

2.南瑞集团有限公司智能电网保护和运行控制国家重点实验室，江苏南京211106)

摘要:硬件在环仿真％HILS)是提升现代大电网系统仿真准确性、支撑开展高压直流/新能源等装置可靠性验证

的有效手段。首先,在介绍HILS基本架构和优势的基础上阐述了HILS在提升电网一次系统仿真准确性、支撑电

网二次控制系统测试验证方面的技术及应用现状；然后分析了电力系统HILS平台构建面临的挑战，提出可接入多

异构数据模型的灵活架构技术、有限仿真资源下新能源场站等值和大型二次系统等效技术、控制对象接入的通用

接口技术等技术方向；最后，从传统技术深化和与新技术融合发展2个角度探讨了电力系统HILS的未来发展趋

势，以期对相关平台研发和仿真实验工作提供一定参考。

关键词：电力系统;硬件在环；实时仿真;应用现状;仿真平台

中图分类号:TM743文献标志码：A文章编号：2096-3203(2021)02-0068-07

行精确模拟，可大大提高仿真的效率与性能，为探

0引言

索研究当下电网特征的新问题、新机理提供有效手

随着电力系统规模的不断发展扩大，人们主要段％目前，电力系统HUS在不同层面展开了不同

通过仿真实验来获得对系统特性机理真实、完整而粒度的研究，但其关键技术瓶颈和未来发展趋势都

深刻的认知[1]%尤其近十几年以来，随着交直流输尚不够清晰，值得深入探讨％

电多区域互联、各类电力电子设备的广泛接入2(,文中在简要介绍HUS基础上，阐述了HUS在

电力系统呈现出多装备动态交互耦合、机-电效应解大型电力系统中的应用现状，归纳当前应用面临的

耦、非惯性响应、随机概率等诸多复杂特性[35],给挑战,分析提出了电力系统HUS在灵活性的平台

电力系统仿真技术提出了更高的要求。架构设计、有限资源下的新能源场站级等值建模、

电力系统仿真可以从仿真模型的性质、仿真步二次系统等效和通用接口等关键技术问题，最后探

长、动态过程响应实时性等不同视角进行划分，例讨了HUS在电力系统领域深化研究和跨学科融合

如,数字仿真和物理仿真、机电暂态仿真和电磁暂发展的趋势，可为进一步明晰发展方向、拓展应用

态仿真、实时仿真和非实时仿真等[6]%每种仿真方提供参考％

法都有其发展背景和适用的具体问题。从仿真建

1电力系统HILS架构及优势

模的方式来看，由于电力系统日新月异的发展，海

量多类控制异构、参数非标准主辅装备的大规模快HUS系统的组成基本架构见图1,主要用来测

试所接入的硬件[9](实际控制器、装置或系统)％

速接入给电力系统数字建模带来极大困难，电网仿

真建模技术阶段性、周期性地滞后于电网生产运行

及研究需求已成客观事实。

硬件在环仿真(hardware-in-the-loopsimulation,

HUS)是一种采用“实际物理模型+虚拟数字模型”

构