工業方案
基于正向設計方法論MBSE，服務于國防軍工、商業航天、汽車、能源電力及工廠自動化等行業。
電力系統實時仿真解決方案
一、概述
新能源場站和區域電網作為復雜且具有動態特性的大規模電力系統，需要實時仿真測試來驗證其性能、穩定性和響應能力。在這種背景下，多核并行仿真運算顯得尤為重要。多核并行仿真能夠同時處理電力系統的復雜模型，加速仿真過程，實現接近實時的模擬，以更準確地模擬系統的動態特性和多樣情況。這種方法能夠驗證控制策略、應對能源波動和需求變化，模擬故障情況，同時為電力系統的優化和性能提升提供支持，使新能源電力系統能夠更高效、穩定地運行，并為未來的發展做好準備。
二、系統架構
該系統基于Links-XiL智能裝備仿真測試一體化平臺，建立了發電機、光伏、風機、儲能、電網等Simulink模型，除進行純數字仿真外，還可外接真實的控制器或待測設備，進行HIL與RCP測試。
三、應用示例：連接到 2 kV 配電系統的 25 MW 光伏發電場
3.1模型介紹
光伏發電系統模型包括兩個光伏陣列（光伏陣列1和光伏陣列2在1 W/m5太陽輻照度和電池溫度為500°C時分別可產生1000.2 MW和25 kW的功率），升壓轉換器，MPPT系統，直流母線，三電平NPC轉換器，直流穩壓器，無功功率調節器和耦合變壓器。光伏陣列轉化太陽能為電能，經過多個階段的轉換和控制，最終將電能連接到電網。系統優化功率提取、穩定電壓和控制功率因素，實現高效光伏發電和電網互聯，電網模型由典型的 25 kV 配電饋線和 120 kV 等效輸電系統組成。
圖1 總體結構
圖2 光伏陣列模型
圖3 電網模型
3.2系統拆分多核并行運算
為了提高計算效率、精確分析問題、驗證控制策略以及適應為來更復雜電力系統的需求，我們通常將復雜的電力系統模型分解為更小、更可管理的部分。并分別運行在各個CPU仿真核中。
1）模型拆分成兩部分，添加輸入輸出接口后編譯成可執行文件
圖4 模型拆分
圖5 模型編譯
2）建立仿真工程，用戶只需一鍵導入系統分割編譯后的文件，分配運行核心，進行接口映射，即可實現大系統多核并行仿真，其中每個模型仿真步長25us。
圖6 分配運行核心
圖7 接口映射
3.3仿真結果對比
由圖8-圖11可見，正常工況下系統電壓、電流穩定，該系統simulink仿真與實時仿真結果一致，靈思創奇實時仿真機可以較好模擬電力系統實際運行狀況。
1）25kV三相電網電壓仿真結果對比
圖8 Simulink仿真波形
圖9 多核并行實時仿真波形
2）25kV三相電網電流仿真結果對比
圖10-1 Simulink仿真波形(a)
圖10-2 Simulink仿真波形(b)
圖10-3 Simulink仿真波形(c)
圖10-4 Simulink仿真波形(d)
圖11-1 多核并行實時仿真波形(a)
圖11-2 多核并行實時仿真波形(b)
圖11-3 多核并行實時仿真波形(c)
圖11-4 多核并行實時仿真波形(d)
圖12 實時仿真任務執行時間統計
四、IEEE 39 bus模型多核并行實測
4.1模型介紹
該系統由39個母線組成，其中包括10個發電機母線和19個負荷母線，廣泛應用于小信號穩定性研究、動態穩定分析、電能質量分析與控制等領域。
圖13 IEEE39 bus模型（拆分前）
4.2系統拆分多核并行運算
將IEEE 39 bus模型按照上述分割線位置分割為三個子系統，從而實現CPU多核并行仿真，其中每個模型仿真步長50us。
圖14 IEEE39 bus模型（拆分后）
注：模型編譯及仿真工程配置步驟可參考示例1。
4.3仿真結果對比
由圖15-圖18所示，無論是在正常工況還是在故障工況下，IEEE 39 bus模型拆分前、拆分后離線仿真結果與多核行實時仿真結果一致。由此可見，靈思創奇實時仿真系統可以較好模擬電力系統正常/故障工況下運行狀態。
1）正常工況下母線2電壓電流仿真波形對比
圖15 拆分前離線仿真結果
圖16 拆分后離線仿真結果
圖16 多核并行實時仿真結果
2）故障工況下母線2電壓電流仿真波形對比
在15秒時母線25和母線26之間的線路發生三相接地短路故障，持續時間0.06秒，發生故障前后，母線2的電壓電流波形如下：
圖17 拆分前離線仿真結果
圖17 拆分后離線仿真結果
圖18 多核并行實時仿真結果