万家寨水利枢纽是国家重点水利水电工程，计划安装6台单机容量为180 MW的水轮发电机组，以220 kV一级电压接入系统，其中3台机组接入内蒙古西部电网，另外3台机组接入山西电网，分别承担向内蒙古、山西电网供电和调峰的任务。
　　万家寨水电厂接入内蒙古西部电网的220kV出线为3回，一回至薛家湾，一回至昭君，预留1回备用。系统结构如图1所示。由于万家寨水电厂仅通过两回220 kV线路与内蒙古西部电网相连，联系较弱，系统运行存在暂态稳定和热稳定问题，因此在万家寨水电厂和薛家湾220 kV变电站配置了一套安全稳定控制装置，用于万薛线、万昭线和薛昭双回220 kV线路的过负荷控制和地区暂态稳定控制。

1　实时数字仿真系统介绍
    实时数字仿真系统由实时数字仿真器、开关量接口板和功率放大器等3部分组成。　　

    实时数字仿真器（RTDS）是90年代发展起来的新技术，其主要特征为：
　　（1）电力系统元件模型和仿真算法是建立在电磁暂态分析程序（EMTP或EMTDC ）的基础上。
　　（2）采用并行处理技术和专门设计的硬件，以50μs的积分步长仿真电力系统的暂态过程，具有实时性的特点。
　　实时数字仿真器输出的开关量是5 V电平信号，开关量接口板将该信号转换为继电器的接点信号，再传递到被试验的控制装置。由于RTDS实时模拟的电力系统信号都是通过D／A转换器输出的，这些信号都是没有驱动能力的弱电信号，必须经过功率放大器放大，变为0～5 A的电流信号和0～70 V的电压信号，才能接入被试验装置。　
　　目前，美国、欧洲及亚洲的日本、韩国等都已开始采用实时数字仿真来研究电力系统中的各种问题，尤其是对电力电子技术在电力系统应用方面，实时数字仿真具有很大作用。实时数字仿真系统的主要应用领域为：
    （1）暂态稳定仿真；
    （2）闭环控制系统和继电保护测试分析；　

 　 （3）FACTS元件特性分析（如SVC、TCSC等）；
    （4）交流系统过电压分析；

    （5）电力系统分析及培训。
    与物理仿真相比，数字仿真具有以下特点：　

  　（1）电力系统模型的构造和修改非常方便。用户从元件库中选择元件模型，在计算机屏幕上进行连接并修改相关参数。
　　（2）功能强大的用户界面。用户通过计算机终端准备和运行仿真工作，分析输出结果等。
　　（3）精确的线路模型。提供了具有分布特性的线路模型，并考虑了线路结构的不对称性，用户可根据线路实际情况，定义模型的结构参数或换位状况，模拟超高压输电线中三相不对称情况。
　　（4）系统可扩充性。硬件采用模块化设计，允许用户扩展设备以适应更复杂详细的系统模型。　

  　（5）闭环试验。不仅能用来评价保护及控制设备性能，而且也能用来评估电力系统对装置正常运行或误动作的反应。

2　试验模型的建立
　　根据图1所示的系统结构建立仿真系统模型。它包括以下一些电力系统元件：
　　（1）万家寨3台180 MW水轮机、准格尔2台100 MW汽轮机及其升压变压器，考虑励磁调节器（AVR）和调速系统（GOV）的动态过程；
　　（2）万昭线、万薛线及薛昭线均采用分布特性的线路模型；
　　（3）内蒙古电网作为无穷大系统用等值三相交流电源模拟；
　　（4）其它元件为母线PT、线路CT、发电机出口三相开关、线路三相开关和单相开关等。
     仿真系统实现的功能包括：
　　（1）动态调整万家寨电厂水轮机组和准格尔电厂汽轮机组的有功出力，改变系统潮流分布；
    （2）模拟万昭线、万薛线和薛昭线发生无故障跳闸、三相短路故障、单相瞬时故障和单相永久性故障等，按照预定的继电保护动作序列跳开线路，并将开关变位信号、保护三跳和永跳信号传递到被试验的安全控制装置；
　　（3）接收来自安全控制装置的跳开线路开关信号和切机信号，执行所要求的操作，模拟电力系统暂态过程；
　　（4）接收来自安全控制装置的发电机减载信号，按照预定的减载速度降低发电机有功出力，直到减载信号消失。

3　结论
　　从所做的万家寨、薛家湾安全自动装置试验可以看出，实时数字仿真系统兼有数字仿真软件和模拟仿真系统的优点，表现在以下几个方面：
    （1）建立模型周期短；
　　（2）修改模型结构、调整定值方便；例如在系统中设置各种类型的故障、设定继电保护动作序列、调整发电机出力，改变系统运行方式等；
　　（3）模拟故障前后电力系统暂态行为，通过闭环试验考验安全控制装置的作用；
    （4）接线简单，试验可重复性好。
　　随着模拟系统规模的扩大，这项技术将更具有吸引力，并逐步替代传统的物理动态模拟。