[實用新型]一種用于智能變電站數字物理混合仿真的通用硬件平臺

有效

• 申請號: 201320669265.1
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN203551692U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 李宏偉;王立新;徐正清;穆世霞;張明;甘言禮;馬曉偉;姜一濤;姜遠;潘志遠
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網技術學院;北京科東電力控制系統有限責任公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及一種用于智能變電站數字物理混合仿真的通用硬件平臺。

背景技術

智能變電站數字物理混合仿真系統，搭建和現場完全相同的仿真環境，可以達到包含真實設備在內的閉環實時仿真。目前，現有的實時仿真器硬件成本高，動輒上千萬的費用，遠遠不能滿足一般研究單位購置實時仿真器進行對智能變電站新技術和設備的研究分析和仿真實驗、規劃仿真驗證、控制保護設備的檢測和測試、運行輔助決策和現場調試以及運維和檢修仿真培訓的需要，因此，研究開發一種高性能、低成本、實時性高的智能變電站混合仿真硬件平臺尤為重要。

實用新型內容

為解決現有技術存在的不足，本實用新型公開了一種用于智能變電站數字物理混合仿真的通用硬件平臺，以高性能的通用多核多處理器的實時仿真計算服務器為核心，采用PCI總線實現中央處理器與外圍數字物理IO接口裝置的通訊，低成本，實時性高。

為實現上述目的，本實用新型的具體方案如下：

一種用于智能變電站數字物理混合仿真的通用硬件平臺，包括商用服務器，商用服務器通過以太網與測試員工作站通信，商用服務器還通過PCT總線與數字物理IO接口裝置通信，數字物理IO接口裝置通過電纜與第一端子板相連，第一端子板通過電纜與電子式互感器模擬裝置及開關、刀閘模擬裝置連接，開關、刀閘模擬裝置通過電纜與第二端子板相連，第二端子板通過電纜與智能終端相連，電子式互感器模擬裝置及智能終端分別通過光纖與對應的合并單元及保護測控單元相連，合并單元及保護測控單元通過光纖相連。

所述數字物理IO接口裝置主要包括PCI擴展箱、多種PCI板卡、端子板和電纜。

所述PCI板卡包括開關量輸入卡和模擬量輸出卡。

所述PCI擴展箱設有13個5V/32bit，33MHz的PCI總線插槽。

所述PCI擴展箱帶有冷卻用風扇。

所述商用服務器和PCI擴展箱的一個PCI總線插槽中分別插入一塊PCI擴展卡，PCI擴展卡之間通過電纜相連，PCI擴展箱的其余PCI總線插槽用來插各種PCI功能卡。

所述PCI板卡采用的芯片為高速DSP芯片或CPLD芯片。

所述商用服務器采用兩個四核英特爾至強處理器X5570。

所述模擬量輸出卡采用的芯片為DSP芯片，DSP芯片通過PCI橋芯片從PCI總線上讀取數據，然后DSP芯片再將這些數據處理后寫入DA芯片，DA芯片輸出信號經處理后輸出到第一端子板的各個通道。

所述開關量輸入卡采用的芯片為高速CPLD芯片，高速CPLD芯片接受處理后的開關量輸入，CPLD芯片通過PCI橋芯片從PCI總線上讀取數據，開關量輸入卡采用高度集成的100-pin?SCISI接口，通過與之具有相同接口的電纜與第二端子板相連。

本實用新型的有益效果：

本實用新型能夠與智能變電站的過程層及間隔層設備接口來實現實時仿真，可以實時仿真智能變電站系統正常和故障工況下的全部運行過程，并給出與現場完全一致的物理現象。

本實用新型通過電壓、電流數據采集數據接口實現過程層設備合并單元的接入，可以模擬智能變電站的各種故障，進行電壓波動、頻率波動、三相不對稱、電壓擾動及保護特性試驗，實現系統的閉環仿真和測試。

1、低成本。采用商用服務器相較市面上的RTDS等實時仿真器而言造價低。

2、實時性高。采用多核多CPU處理器滿足實時性要求。

3、可擴展性。采用擴展箱進行PCI接口擴展，提供多個PCI接口，可根據需要對外接接口進行配置，滿足大規模仿真系統的使用。

4、采用支持長板卡插入，同時電源通斷可由服務器控制的即插即用型擴展箱，滿足不同尺寸接口板卡的需要。

5、DSP為核心的模擬量輸出卡，實時精確輸出電壓、電流模擬信號。

6、采用以高速CPLD為處理核心的開關量輸入卡，高速采集隔離數字信號。

7、測試員工作站與服務器間通過局域網通信，實現修改、生成模型，控制仿真系統運行，模擬故障等。

附圖說明

圖1本實用新型總體結構示意圖；

圖中，1、測試員工作站，2、商用服務器，3、數字物理IO接口裝置，4、第一端子板，5、開關、刀閘模擬裝置，6、第二端子板，7、智能終端，8、保護測控單元，9、合并單元，10、電子式互感器模擬裝置。

具體實施方式：

下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明：