[發明專利]一種電力系統全數字實時仿真系統物理接口裝置有效

申請號：	200810227538.0	申請日：	2008-11-28
公開（公告）號：	CN101446998A	公開（公告）日：	2009-06-03
發明（設計）人：	張星;李亞樓;田芳;王峰;鄭偉杰	申請（專利權）人：	中國電力科學研究院
主分類號：	G06F17/50	分類號：	G06F17/50;G06F3/05
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種電力系統數字實時仿真系統物理接口裝置
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及電力系統仿真領域，具體涉及一種電力系統全數字實時仿真的物理接口裝置。

背景技術

電力系統實時仿真能實時模擬電力系統各種過程，并能接入實際物理裝置進行試驗。目前能夠實現電力系統實時仿真的手段主要包括物理仿真、數字物理混合仿真和全數字仿真，其中全數字實時仿真基于現代計算機技術和信息技術，使用靈活方便，性價比高，而且占地面積小，可擴展性好，是當前國際上實時仿真的主要發展方向。

電力系統全數字實時仿真系統通常由計算平臺、物理接口等單元組成。計算平臺包括多個計算核心(一般為多個DSP芯片或多臺高性能服務器)，多個計算核心間通過數據總線或高速網絡互聯，基于并行計算實現電力系統的實時仿真計算；物理接口一般包括模擬量輸入AI、模擬量輸出AO、數字量輸入DI、數字量輸出DO等接口，用于外接實際的電力系統裝置，實現數字仿真與實際物理裝置之間的信號交互，從而對實際物理裝置進行各種閉環試驗。在仿真過程中，計算平臺和物理接口之間每一時步交換一次數據：計算平臺發送需要輸出的變量到物理接口，物理接口將其轉換為實際的AO/DO輸出信號；物理接口將AI/DI輸入信號轉換為變量并發送給計算平臺，計算平臺在下一時步的仿真計算中使用該變量。

作為全數字實時仿真系統和實際物理裝置之間的信號轉換接口，物理接口的技術指標直接關系到實時仿真試驗的準確性。物理接口的轉換精度不高、轉換時序不精確會在試驗中引入誤差；物理接口的轉換速率較低會導致仿真步長不能設置較小值。近年來FACTS、HVDC等設備應用越來越廣泛，對全數字實時仿真系統物理接口的設計提出了更高的要求。當全數字實時仿真系統外接FACTS控制器或HVDC控制器時，物理接口需要精確捕捉換流器點火脈沖的觸發時刻，否則會引入誤差并導致試驗結果中出現實際系統中所沒有的非特征諧波。另外，全數字實時仿真系統中計算平臺和物理接口交換數據的周期非常短(典型值為50微秒)，在一個周期內物理接口要按照精確的時序完成所有通道的數據轉換，并和計算平臺中一個或多個計算核心交換數據，這對物理接口設計提出了很高的要求。

發明內容

本發明的目的就是提供一種電力系統全數字實時仿真物理接口裝置。與本發明的電力系統全數字實時仿真物理接口裝置對應的計算平臺是高性能服務器機群。

為此，本發明提供了一種電力系統全數字實時仿真系統物理接口裝置，包括：機箱，用于安裝機箱內模塊；

底板，用于提供電源總線、同步總線和PCI總線；

多塊電源板，用于提供冗余、可靠的電源供電；

主控板，用于控制整個機箱的所有功能板和液晶屏；

液晶屏，用于運行監視和設備調試；

多塊功能板，包括不同數目的模擬量輸入AI板、模擬量輸出AO板、數字量輸入DI板和數字量輸出DO板，用于實現模擬量輸入AI、模擬量輸出AO、數字量輸入DI和數字量輸出DO的信號轉換功能，并可根據使用需要靈活配置不同功能板的數量；

校準設備，包括高精度儀表和高精度信號源，用于物理接口裝置的自動校準；

服務器，用于運行仿真程序和物理接口驅動程序，和物理接口裝置之間交換數據。

根據本發明的電力系統全數字實時仿真物理接口裝置，能夠高精度、同步地轉換實時仿真系統的AI、AO、DI、DO等信號；能夠捕捉電平跳變、脈沖觸發等事件并為事件打上精確的時標；能夠以最小2微秒(us)的刷新間隔連續輸出波形，可以實現故障錄波回放、行波裝置開環測試等功能。

根據本發明的電力系統全數字實時仿真物理接口裝置，實現了模塊化設計，AI、AO、DI、DO功能板的接口相同，可以根據試驗需要靈活地配置不同功能板的數目。