一种多模式一体化混合实时仿真平台制造技术

本发明专利技术公开了一种多模式一体化混合实时仿真平台，该平台包括：实时仿真核心模块，用于接收外围设备输入转化的数据，与外围设备通信，实时仿真核心模块包括仿真计算；嵌入式高性能通信平台，用于当MEET与外围设备的通信闭环时，对输入和输出的数据转化或反转化；外围设备，用于与嵌入式高性能通信平台数据交互。通过该平台，弥补了机电暂态仿真不能对高压直流、柔性直流系统、FACTS设备和装置进行准确细致模拟的缺陷；解决了全电磁暂态仿真平台建模复杂度高、模型参数维护难度大、仿真规模受限、经效比低等不足和问题；多模式混合实时仿真平台适用于系统级暂态特性相关问题的研究和控制保护技术的研发，系统级保护装置的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种多模式一体化混合实时仿真平台
本专利技术属于电力系统仿真领域，特别涉及一种适用于硬件在环的电磁-机电多模式一体化混合实时仿真平台。
技术介绍
区域电网互联使电网的规模越来越大，各个地区电网的关联性增加，很难再孤立地考虑局部电网的安全问题。如交流系统控制很少只针对个别元件，即使是针对单个元件的继电保护设备，它的动作行为也可能对整个电网的动态特性产生影响。实际上，电网中任何一个局部条件的变化都可能引起整体行为的改变；同时，高压直流输电、大功率电力电子，如：SVC、TCSC设备和各种快速自动控制装置的应用越来越广泛，系统中各种速度的行为，慢速和快速的暂态过程交织，也使得电网的动态特性日趋复杂。电力设备供应商往往只关注设备的功能特性，而对于这些设备与实际电网的相互作用及其对电网带来的影响却缺乏充分的认识或关注度不足，因此，有必要从电网运行的角度组织对其进行仿真试验。通过对电力系统仿真试验研究，可全面掌握电力一二次设备原理特性，对运行中出现的问题及时进行研究分析，并提出反措，成为电力系统控制保护技术自主创新的平台。大电网仿真中无论是装置级仿真需求、或是系统级仿真需求，单一的仿真手段已不能满足，即便是多种仿真技术手段和平台结合，仍难以满足上述需求。
技术实现思路
针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种多模式一体化混合实时仿真平台，能够克服现有技术的上述不足。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种多模式一体化混合实时仿真平台，该平台包括：实时仿真核心模块，用于接收外围设备输入转化的数据，与所述外围设备通信，所述实时仿真核心模块包括仿真计算，其中，所述仿真计算的计算内核为MEET，所述MEET为超实时机电暂态仿真工具；嵌入式高性能通信平台，用于当所述MEET与所述外围设备的通信闭环时，对输入和输出的数据转化或反转化；外围设备，用于与所述嵌入式高性能通信平台数据交互。进一步的，所述MEET用于采用控制语句与固定列的文本格式数据进行数字建模。进一步的，所述MEET解算不超过15000个节点的大电网系统，支持单独的离线机电暂态仿真，连续稳定运行大于48小时。进一步的，所述外围设备，至少包括：商用仿真器、电网安全稳定控制系统、物理控制器、物理保护装置、电力一次设备、FACTS设备等动模仿真系统。进一步的，所述仿真计算的变量包括状态量、代数量、输出量，其中，所述状态量、代数量、输出量存储在存储器上，通过数据总线进行共享和发送。进一步的，所述实时仿真核心模块与所述外围设备通信，包括：所述嵌入式高性能通信平台将数据总线上的逻辑量、整数、浮点数转化为开关量、模拟量或数字量存储在存储器上，通过数据总线将开关量、模拟量或数字量进行共享和输出给所述外围设备；反向接口则通过反向转化，将所述外围设备的输入数据输入到所述仿真计算的计算核心。进一步的，所述商用仿真器与所述嵌入式高性能通信平台数据交互之前，基于所述商用仿真器的专用接口协议和数据交互规则，建立所述嵌入式高性能通信平台的硬件驱动和数据交互机制。进一步的，所述MEET与所述外围设备的通信闭环包括：MEET与商用仿真器的通信闭环、MEET与商用仿真器-动模仿真系统/FACTS设备的闭环、安全稳定控制系统/物理保护装置-MEET-商用仿真器的通信闭环。进一步的，所述MEET与商用仿真器的通信闭环，包括：S11：设置电磁暂态仿真步长为dt，机电暂态仿真步长为dT，且满足dT＝n×dt，其中，n是非零正整数，电磁暂态仿真与机电暂态仿真交互步长为dT；在所述步骤S11之前，电磁暂态仿真中在接口处用电压源等值机电暂态侧子网，机电暂态仿真中在接口处用功率源等值电磁暂态侧子网；S12：机电暂态侧解算一个仿真步长dT，得到接口量电压幅值和电压相位；S13：电磁暂态侧解算n个计算步长dt，得到接口处单步长基波功率P1、P2、P3、……、Pn；S14：利用电磁暂态侧接口处交互步长起始时刻基波功率P0和交互步长中各电磁暂态步长基波功率P1、P2、P3、……、Pn，计算得到电磁暂态侧接口功率S15：嵌入式高性能通信平台实时读取MEET接口量电压幅值、电压相位；S16：嵌入式高性能通信平台接收到电压幅值、电压相位后发送到商用仿真器的输入/输出通信模块；S17：商用仿真器的输入/输出通信模块接收到电压幅值和电压相位后进行电磁仿真并更新边界条件；S18：嵌入式高性能通信平台实时读取到电磁暂态侧接口功率后转发至MEET程序进行仿真求解和边界条件更新；S19：进入下一交互步长的解算，重复所述步骤S12-S18。进一步的，所述MEET与商用仿真器-动模仿真系统/FACTS设备的闭环，包括：S20：重复所述步骤S11-S19；S21：商用仿真器经自带的I/O模块输出各状态量到传感测量模块/功率放大器，其中，所述各状态量包括开关量、模拟量和数字量；S22：传感测量模块/功率放大器将所述各状态量接收并发送到动模仿真系统/FACTS设备；S23：动模仿真系统/FACTS设备的所述各状态量经模数转换或功率缩小后送至所述商用仿真器；S24：进入下一交互步长的解算，重复所述步骤S12-S23。进一步的，所述安全稳定控制系统/物理保护装置-MEET-商用仿真器的通信闭环，包括：S31：重复所述步骤S11-S19；S32：嵌入式高性能通信平台通过数据总线实时读取MEET仿真数字量，并将所述数字量转化为所述模拟量发送至安全稳定控制系统/物理保护装置；S33：嵌入式高性能通信平台实时读取安全稳定控制系统/物理保护装置仿真所述模拟量，并将所述模拟量转化为所述数字量发送至MEET；S34：进入下一交互步长的解算，重复所述步骤S31-S33。进一步的，所述步骤S11、S20和S31之前必须进行硬件安装，其中，所述硬件安装包括：用光纤把嵌入式高性能通信平台的FPGA通信卡光口连接到所述商用仿真器的与所述商用仿真器相连的开放光口，所述嵌入式高性能通信平台采用中断机制实时读取/发送MEET与所述商用仿真器的双侧状态数据。进一步的，所述步骤S32之前必须进行硬件安装，其中，所述步骤S32之前进行的所述硬件安装包括：采用光纤将嵌入式高性能通信平台的PCI-E扩展卡与数模信号转换箱连接；采用端子排线将数模信号转换箱的模拟量输出端与安全稳定控制系统/物理保护装置的模拟量输入端连接；采用端子排线把数模信号转换箱的模拟量输入端与安全稳定控制系统/物理保护装置的模拟量输出端连接。本专利技术的有益效果：通过该平台，弥补了机电暂态仿真不能对高压直流、柔性直流系统、FACTS设备和装置进行准确细致模拟的缺陷；解决了全电磁暂态仿真平台建模复杂度高、模型参数维护难度大、仿真规模受限、经效比低等不足和问题；多模式混合实时仿真平台适用于系统级暂态特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模式一体化混合实时仿真平台，其特征在于，包括：/n实时仿真核心模块，用于接收外围设备输入转化的数据，与所述外围设备通信，所述实时仿真核心模块包括仿真计算，其中，所述仿真计算的计算内核为MEET，所述MEET为超实时机电暂态仿真工具；/n嵌入式高性能通信平台，用于当所述MEET与所述外围设备的通信闭环时，对输入和输出的数据转化或反转化；/n外围设备，用于与所述嵌入式高性能通信平台数据交互。/n

【技术特征摘要】
1.一种多模式一体化混合实时仿真平台，其特征在于，包括：
实时仿真核心模块，用于接收外围设备输入转化的数据，与所述外围设备通信，所述实时仿真核心模块包括仿真计算，其中，所述仿真计算的计算内核为MEET，所述MEET为超实时机电暂态仿真工具；
嵌入式高性能通信平台，用于当所述MEET与所述外围设备的通信闭环时，对输入和输出的数据转化或反转化；
外围设备，用于与所述嵌入式高性能通信平台数据交互。


2.根据权利要求1所述的一种多模式一体化混合实时仿真平台，其特征在于，所述MEET用于采用控制语句与固定列的文本格式数据进行数字建模。


3.根据权利要求1所述的一种多模式一体化混合实时仿真平台，其特征在于，所述MEET解算不超过15000个节点的大电网系统，支持单独的离线机电暂态仿真，连续稳定运行大于48小时。


4.根据权利要求1所述的一种多模式一体化混合实时仿真平台，其特征在于，所述外围设备，至少包括：商用仿真器、电网安全稳定控制系统、物理控制器、物理保护装置、电力一次设备、FACTS设备。


5.根据权利要求1所述的一种多模式一体化混合实时仿真平台，其特征在于，所述仿真计算的变量包括状态量、代数量、输出量，其中，所述状态量、代数量、输出量存储在存储器上，通过数据总线进行共享和发送。


6.根据权利要求1所述的一种多模式一体化混合实时仿真平台，其特征在于，所述实时仿真核心模块与所述外围设备通信，包括：
所述嵌入式高性能通信平台将数据总线上的逻辑量、整数、浮点数转化为开关量、模拟量或数字量存储在存储器上通过数据总线将开关量、模拟量或数字量进行共享和输出给所述外围设备；
反向接口则通过反向转化，将所述外围设备的输入数据输入到所述仿真计算的计算核心。


7.根据权利要求4所述的一种多模式一体化混合实时仿真平台，其特征在于，所述商用仿真器与所述嵌入式高性能通信平台数据交互之前，基于所述商用仿真器的专用接口协议和数据交互规则，建立所述嵌入式高性能通信平台的硬件驱动和数据交互机制。


8.根据权利要求4所述的一种多模式一体化混合实时仿真平台，其特征在于，所述MEET与所述外围设备的通信闭环包括：MEET与商用仿真器的通信闭环、MEET与商用仿真器-动模仿真系统/FACTS设备的闭环、安全稳定控制系统/物理保护装置-MEET-商用仿真器的通信闭环。


9.根据权利要求8所述的一种多模式一体化混合实时仿真平台，其特征在于，所述MEET与商用仿真器的通信闭环，包括：
S11：设置电磁暂态仿真步长为dt，机电暂态仿真步长为dT，且满足dT＝n×dt，其中，n是非零正整数，电磁暂态仿真与机电暂态仿真交互步长为dT；在所述步骤S11之前，电磁暂态仿真中在接口处用电压源等值机电暂态侧子网，机电暂态仿真中在接口处用功率源等值电磁暂态侧子网；
S12：机电暂态侧解算一个仿真步长dT，得到接口量电压幅值和电压相位；
S13：电磁暂态侧解算n个计算步长dt...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树卿，侯玉强，张伟杰，崔晓丹，彭振，吴家龙，唐绍普，周敬森，胡宪法，朱晟毅，刘宁，
申请(专利权)人：清华大学，国网电力科学研究院有限公司，国网重庆市电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11