中國南方電網使用OPAL-RT即時模擬器和FPGA MMC模擬器建立並模擬世界上第一座三端以MMC為基礎之直流輸電系統
挑戰
巨大的交流電網和離岸風力發電場皆連結到CSG的三端直流輸電系統，以及其系統中含有超過1200以上的MMC (Modular Multilevel Converter)模組，是CSG的三端直流輸電系統目前所面臨的挑戰。多虧了OPAL-RT的即時模擬技術，CSG可以安全地進行許多在實際電網上不可能進行的複雜測試。以OPAL-RT的即時模擬器為基礎，實驗室的測試與模擬工作能夠與現場真實狀況接軌。
解決方案
重現實際直流輸電系統的測試方法
南澳的直流輸電系統是世界上第一個多端直流輸電計畫，此計畫設計的容量為200,000 KW，且直流電壓為± 160 Kv，包含青澳、金牛、塑城三座換流站。OPAL-RT的即時模擬技術模擬了真實的直流輸電系統，包括交流和直流電網、海上離岸風力發電廠、直流電纜、MMC站等。即時模擬器連結到CSG的控制和保護元件。這個最接近真實情況的測試方法讓南澳直流輸電系統在真實電網運行前能進行全面性的測試和準備。
以OPAL-RT之CPU和FPGA平台為基礎之直流輸電系統即時模擬系統
交流和直流電網透過即時模擬器上的CPU進行即時運算。因為系統中的MMC數量相當龐大，故OPAL-RT和上海科梁公司(OPAL-RT在中國大陸之代理商)選擇使用FPGA來模擬MMC。FPGA模擬器上的模擬步階可以降低到250ns。
新的通訊方式解決了在傳統即時模擬中I/O訊號增加受限所面臨的瓶頸
在傳統MMC-HVDC即時模擬中，控制器的控制訊號會直接透過數位I/O控制即時模擬器內的MMC開關元件。由於MMC需要大量的控制訊號，因此使用若使用此訊號傳輸方式，硬體上有限的數位I/O腳位會使MMC模擬系統難以加大。OPAL-RT使用了以高速光纖維基礎的通信協議來連結MMC FPGA模型和CSG的MMC控制元件。這個新的通訊方法解決了原本難以增加I/O訊號的困境，也同時改善了整個系統的穩定性。
多端直流輸電系統之控制和保護設備測試以及其即時模擬之交流直流電網故障試驗
整個控制和保護設備的功能皆經由OPAL-RT的即時模擬技術和硬體進行驗證。這整個即時模擬系統可以用來模擬直流輸電系統中交流及直流故障情形，這些測試無法在真正的系統中進行測試。
成果
藉由OPAL-RT的閉路即時模擬系統以及科梁的協助之下，CSG表示此即時模擬系統可以呈現真實的電力系統，安全並準確地實行許多測試，讓結果逼近現實情況。以FPGA 和CPU為基礎的OPAL-RT即時模擬平台可以達到下列要求:
- 進行高速模擬和達到高準確度的結果
- 為多端直流輸電系統之控制及保護設備進行完整和全面性的測試
- 縮短設計圈並為多端直流輸電系統的運行提供可靠的保證
關於Opal-RT Technologies
Opal-RT Technologies 公司創立於1997年，總部位於加拿大魁北克，致力於擴充、加強即時模擬系統的彈性與功能，並以最平實的價格提供快速及完整的測試平台，讓工程師及研究專家在對誤差值與精密度都極要求的條件下，進行原型建構以及Hardware-in-the-loop測試。
