工业方案
基于正向设计方法论MBSE，服务于国防军工、商业航天、汽车、能源电力及工厂自动化等行业。
电力系统实时仿真解决方案
一、概述
新能源场站和区域电网作为复杂且具有动态特性的大规模电力系统，需要实时仿真测试来验证其性能、稳定性和响应能力。在这种背景下，多核并行仿真运算显得尤为重要。多核并行仿真能够同时处理电力系统的复杂模型，加速仿真过程，实现接近实时的模拟，以更准确地模拟系统的动态特性和多样情况。这种方法能够验证控制策略、应对能源波动和需求变化，模拟故障情况，同时为电力系统的优化和性能提升提供支持，使新能源电力系统能够更高效、稳定地运行，并为未来的发展做好准备。
二、系统架构
该系统基于Links-XiL智能装备仿真测试一体化平台，建立了发电机、光伏、风机、储能、电网等Simulink模型，除进行纯数字仿真外，还可外接真实的控制器或待测设备，进行HIL与RCP测试。
三、应用示例：连接到 2 kV 配电系统的 25 MW 光伏发电场
3.1模型介绍
光伏发电系统模型包括两个光伏阵列（光伏阵列1和光伏阵列2在1 W/m5太阳辐照度和电池温度为500°C时分别可产生1000.2 MW和25 kW的功率），升压转换器，MPPT系统，直流母线，三电平NPC转换器，直流稳压器，无功功率调节器和耦合变压器。光伏阵列转化太阳能为电能，经过多个阶段的转换和控制，最终将电能连接到电网。系统优化功率提取、稳定电压和控制功率因素，实现高效光伏发电和电网互联，电网模型由典型的 25 kV 配电馈线和 120 kV 等效输电系统组成。
图1 总体结构
图2 光伏阵列模型
图3 电网模型
3.2系统拆分多核并行运算
为了提高计算效率、精确分析问题、验证控制策略以及适应为来更复杂电力系统的需求，我们通常将复杂的电力系统模型分解为更小、更可管理的部分。并分别运行在各个CPU仿真核中。
1）模型拆分成两部分，添加输入输出接口后编译成可执行文件
图4 模型拆分
图5 模型编译
2）建立仿真工程，用户只需一键导入系统分割编译后的文件，分配运行核心，进行接口映射，即可实现大系统多核并行仿真，其中每个模型仿真步长25us。
图6 分配运行核心
图7 接口映射
3.3仿真结果对比
由图8-图11可见，正常工况下系统电压、电流稳定，该系统simulink仿真与实时仿真结果一致，灵思创奇实时仿真机可以较好模拟电力系统实际运行状况。
1）25kV三相电网电压仿真结果对比
图8 Simulink仿真波形
图9 多核并行实时仿真波形
2）25kV三相电网电流仿真结果对比
图10-1 Simulink仿真波形(a)
图10-2 Simulink仿真波形(b)
图10-3 Simulink仿真波形(c)
图10-4 Simulink仿真波形(d)
图11-1 多核并行实时仿真波形(a)
图11-2 多核并行实时仿真波形(b)
图11-3 多核并行实时仿真波形(c)
图11-4 多核并行实时仿真波形(d)
图12 实时仿真任务执行时间统计
四、IEEE 39 bus模型多核并行实测
4.1模型介绍
该系统由39个母线组成，其中包括10个发电机母线和19个负荷母线，广泛应用于小信号稳定性研究、动态稳定分析、电能质量分析与控制等领域。
图13 IEEE39 bus模型（拆分前）
4.2系统拆分多核并行运算
将IEEE 39 bus模型按照上述分割线位置分割为三个子系统，从而实现CPU多核并行仿真，其中每个模型仿真步长50us。
图14 IEEE39 bus模型（拆分后）
注：模型编译及仿真工程配置步骤可参考示例1。
4.3仿真结果对比
由图15-图18所示，无论是在正常工况还是在故障工况下，IEEE 39 bus模型拆分前、拆分后离线仿真结果与多核行实时仿真结果一致。由此可见，灵思创奇实时仿真系统可以较好模拟电力系统正常/故障工况下运行状态。
1）正常工况下母线2电压电流仿真波形对比
图15 拆分前离线仿真结果
图16 拆分后离线仿真结果
图16 多核并行实时仿真结果
2）故障工况下母线2电压电流仿真波形对比
在15秒时母线25和母线26之间的线路发生三相接地短路故障，持续时间0.06秒，发生故障前后，母线2的电压电流波形如下：
图17 拆分前离线仿真结果
图17 拆分后离线仿真结果
图18 多核并行实时仿真结果