在虚拟世界里复制一个电网

我们可以做什么？

接入需要检测的设备，

运行需要试验的调度指令，

检验它们对电网运行所产生的影响，

帮助我们看清问题实质，

提前预判风险并找到解决问题的方法

能实现吗？

已经实现了！

●走进南网实验室●

国家能源大电网技术研发（实验）中心

实时数字仿真系统

如何精准演练大电网运行？

许建军摄

南方电网公司于年启动电网仿真实验室建设，年建成投运。年，该实验室被国家能源局认定为“国家能源大电网技术研发（实验）中心”，是国内外现代化水平最高的仿真试验研究基地之一，依托南网科研院运行管理。

如何实时仿真？

在实验室构建电网全息镜像

▲在这个面积达平方米（约9个标准篮球场）的实验室内，一面面屏柜整齐排列，实时数字仿真器设备灯光频繁闪烁、全速运算，电脑显示屏里正显示着仿真运算结果。

这些屏柜，是南方电网所有15回（特）高压直流输电工程最核心的部分——控制保护装置（即二次设备），它们与工程现场的装置一模一样，以最真实的状态接入仿真系统。这些仿真器里运算着的，就是发电机、变压器、线路、开关、风机、光伏等一次设备的数字模型。

▲科研工作者们正在进行仿真实验。许建军摄

现代电网是复杂的人造系统

而仿真实验的意义就在于

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模拟实际电网，将问题尽可能暴露在前面，并解决它。它就像电网的镜子，实际系统有什么，仿真就有什么，实际系统发生了什么，就可以在这个镜像系统里真实再现。如同照相，把眼前的物理世界变成数字化系统。

▲电脑上的一个个图标，点进去它就是一条线路、一个开关、一台变压器，是整个南方电网千伏及以上电压等级交直流并联电网。

在仿真系统内，电网运行中的电压、电流、频率波动等指标都能精准刻画，仿真对比曲线也与电网运行状态高度吻合。

“微秒级的雷击给电网带来的故障，我们都能精确模拟。”——南网科研院电网仿真与控制技术研究所副所长黄立滨

能解决什么问题？

可验证工程投产前是否无懈可击

以昆柳龙直流工程为例

1

工程规划之初

“对于工程要不要搞多端，是搞常规直流还是柔性直流，业内有很多种不同的声音。”黄立滨说，当时特高压多端混合直流技术在世界上没有过先例，但他们通过仿真系统验证了昆柳龙直流工程采用多端混合直流的技术优势和可行性。

▲南方电网昆柳龙直流工程昆北换流站。李品摄

“我们不仅可以进行定性的评价，还以定量的方法给出了仿真计算的结果。”当时，科研团队选定了电压恢复速率、直流输送功率、送端电网频率变化、对周围直流的影响等四个关键指标，来验证受端采用柔性直流的优势和可行性。

▲昆柳龙直流工程模拟实验现场。许建军摄

2

工程投运前

南网科研院电网仿真与控制技术研究所直流运行与控制技术研究室主任林雪华说：“我们在仿真系统里进行了10个月的测试实验，找出了多个大大小小的隐患。”问题大到直流闭锁跳闸，小到直流线路从故障开始到恢复功率的时间与设计要求差了几个毫秒。解决这些问题和隐患后，昆柳龙直流工程得以顺利投产。

▲昆柳龙直流工程投产后，多次满负荷万千瓦运行，经受住了大负荷、高电压、长时间等多重考验。昆柳龙直流工程始终保持安全稳定运行的背后，离不开仿真系统对它的持续“攻击”和“找茬”。

将来还要研究什么？

大规模新能源并网后的仿真实验

随着新型电力系统建设的推进，多类型可再生能源的大规模、多电压层级接入和设备高度电力电子化特点，正在让电网变得越来越复杂，系统的安全稳定面临着越来越多的挑战，这也给实验室提出了更多难题。

▲南方电网梅州抽水蓄能电站上下库全景。张会来摄

南网科研院的科研工作者们

正奋力开展技术攻关

新型电力系统的数字孪生仿真平台

目前已构建风电场群、光伏电站以及大容量高功率储能换流器等关键设备的数字孪生仿真模型，实现对高比例新能源电力系统复杂拓扑结构和控制系统的高精度数字模拟，为其运行控制的研究提供模型基础和数据支撑。

▲南方电网海南电网公司以智能电网展厅为基础，建设屋顶光伏，助力海南博鳌零碳示范区建设。冯秋权摄

以上解答是否让你对

国家能源大电网技术研发（实验）中心

和实时数字仿真系统

有多一些了解呢？

保电网安全稳定

南网科研人员正贡献科技力量！

还有一些热知识

不要错过哟~

仿真技术应用于电网的

一些热知识

01

我们的核心竞争力

要精准复制物理电网，还要把庞大又复杂的电网变成一个模型放到电脑内，数字建模很关键。至今，南网科研院的科技工作者们，已构建了上万个覆盖千伏及以上电网所有类型一次设备的数字模型，这些模型，也成为南方电网科技工作的核心竞争力。目前，已有项关于仿真建模及试验技术申请了专利，获得了中国电力科技进步奖一等奖等13项省部级及以上奖励。

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02

“定海神针”作用

除了参与工程设计，给出量化的参数验证结果；检验工程是否能以最安全的状态投运外，实时数字仿真技术还可以精准定位电网运行故障，为交直流大电网运行决策提供最有效的技术手段支持，是风险辨识的“定海神针”。相对运用传统方式计算电网运行风险，采用实时数字仿真技术计算，可以更精准、更快速地定位，将特巡特维的站点缩减大半，大大减少运维耗费的人力物力。

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03

扩大仿真规模

以往，1台仿真器一般最多模拟兆瓦的风机容量，但是到年，南方区域新能源新增装机将在1亿千瓦以上。如此大规模的新能源接入，需要大量的仿真器来做实验，不仅花费大，而且占地方。怎么办？“我们研究了‘打包’的方法，通过等值建模技术扩大场站的仿真规模。”南网科研院电网仿真与控制技术研究所所长助理朱益华说，目前1台仿真器能模拟近兆瓦的风机容量，仿真规模和效能提高了近10倍。

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04

设备数字化

目前已经实现了对电网一次设备的数字化，实验室将来还要研究如何将二次设备数字化，进一步提高仿真实验效率，推动优化电网运行方式，提升电网安全稳定性。

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编辑

姚纯铭

南网报记者

彭文蕊通讯员

周慧

校对

郭冬冬甘丽莉

原标题：《走进南网实验室

当电网“玩”起了实时仿真技术……》

　　　　

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