概述

HYPERSIM是魁北克水電（Hydro-Québec），法國電力JU（RTE）和中國電力科學研究院（CEPRI）20年來合作研究的結晶。自2010年起，OPAL-RT繼續致力于HYPERSIM的開發，發布了HYPERSIM6.0具備基于Windows®的建模環境。HYPERSIM 支持標準的Intel兼容多核計算機以及所有OPAL-RT的FPGA實時I/O系統，有能力仿真和分析有多達2000三相總線的超大型電力系統的實時數字仿真器，依托開放的結構、高速并行處理和模塊可升級性來提供標準實時仿真，這種通過標準計算機技術實現的性能水平遠遠高于其他利用自定義DSP和RISC處理器板的高造價數字實時仿真器。HYPERSIM一直處于創新前沿，并已成為美國，亞洲和歐洲國家實驗室，行業研發中心以及電力公司的標準配置設備，它被用于工廠驗收、系統集成測試以及研發工作和投產試驗。

系統原理

HYPERSIM為交直流電網仿真提供了全方面的解決方案，包含了FACTS、SVC、STATCOM、MMC、HVDC等各電網系統。HYPERSIM實時仿真器由使用Intel Xeon處理器的CPU仿真器和Xilinx FPGA仿真器組成，CPU仿真器作為大規模復雜電力系統電磁暫態仿真并行處理仿真計算，FPGA仿真器計算微妙級以下的高頻電力電子器件仿真，同時用作連接外部設備與CPU仿真器之間的接口單元。

解決方案

控制保護裝置的硬件在環仿真

全數字仿真程序HYPERSIM與控制保護裝置交互的僅為（控制）信號量，電壓一般在-15V~+15V之間，此時的接口為信號接口。H YPERSIM經D/A或D/O輸出開關量、分接頭位置信息等給直流控制保護裝置，同時，控保裝置通過A/D、D/ I將相關控制信號反饋至仿真程序，交互信號傳輸由專用電纜或光纖實現。

數字仿真與物理仿真裝置互聯的混合仿真

HYPERSIM與一次物理仿真裝置的互聯需完成兩者之間的功率傳遞。由于數字側輸出端口的功率為毫瓦級，而物理仿真裝置端口的功率一般在幾十瓦左右，因此選擇適當的能量轉換裝置。將輸電線路解耦方法應用到數?；旌戏抡嬷?，則可采用電力系統中常用的輸電線路元件實現數字側與物理側的網絡分割。將分布參數線路的波過程轉化為僅含電阻和電流源的集中參數電路，線路兩端的電磁聯系由等值電流源來實現，將電力網絡分為兩個相互獨立的網絡并進行并行計算。

不同仿真軟件之間的異步互聯混合仿真

將輸電線路解耦方法應用到不同仿真軟件之間的混合仿真中，則可采用電力系統中常用的輸電線路元件實現不同仿真步長軟件之間的聯合仿真。

不同仿真軟件之間的互聯，可方便實現交流大電網與HVDC、UHVDC、VSC-HVDC、背靠背直流、直流控制保護系統以及系統安穩裝置和各種繼電保護裝置等的互聯仿真。同時，可實現仿真系統與其他仿真設備的互聯，如TCSC、STATCOM等電力電子設備，風力發電、太陽能發電等可再生能源以及儲能裝置等，既可對大規模交直流輸電系統進行實時的仿真研究，還將實時地跟蹤電網的數據變化，與整個大電網的安全控制、在線監測系統如WAMS、PMU有機地融為一體。聯合仿真系統的實現也將進一步擴大數字仿真的研究領域和應用范圍，如控制系統、動力系統等。