CN101814733B - 一种电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口进程控制系统 - Google Patents

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本发明涉及一种电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口进程控制系统，属于电力系统暂态仿真技术领域。包括：通信卡，用于通过计算机上的并行总线接收机电暂态仿真系统对第一电力系统的机电暂态仿真计算结果，并将其发送至信号分配器，同时接收信号分配器的实时数字仿真器对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并其发送至计算机；信号分配器，将接收的对第一电力系统的仿真计算结果发送至实时数字仿真器，接收对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并将其发送至通信卡；通信卡和信号分配器之间通过光纤连接。本发明控制系统保证了电磁暂态与机电暂态两个仿真系统的同步性、接口进程控制系统的实时性和接口进程控制系统的通讯精度及通讯距离。

Description

一种电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口进程控制系统
技术领域
本发明涉及一种电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口进程控制系统，属于电力系统暂态仿真技术领域。
背景技术
在电力系统的实时数字仿真器(RTDS)与机电暂态仿真系统进行混合仿真的过程中，需要实现以下过程：
(1)机电暂态仿真系统通过接口进程控制系统将仿真计算得到的第一电力系统的电压和电流量传递给实时数字仿真器，实时数字仿真器利用电压和电流量对第二电力系统进行电磁暂态计算；
(2)实时数字仿真器通过接口进程控制系统将仿真计算得到的第二电力系统的电压和电功率传递给机电暂态仿真系统，机电暂态仿真系统利用电压和电功率对第一电力系统进行机电暂态计算。
由上述过程得出，接口进程控制系统的性能直接决定了电磁暂态与机电暂态混合实时仿真的效果。分析研究表明：采用实时数字仿真器(RTDS)的电磁暂态与机电暂态混合实时仿真对接口进程控制系统的通讯速度和通道数量有较高的要求，目前市场上出售的商用通讯系统均不能满足要求。
发明内容
本发明的目的是提出一种电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口进程控制系统，采用高速周边器件互连总线(PCI Express)与高性能并行计算机连接，以实现电磁暂态与机电暂态混合实时仿真。
本发明提出的电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口进程控制系统，包括：
通信卡，用于通过计算机上的并行总线接收机电暂态仿真系统对第一电力系统的机电暂态仿真计算结果，并将该计算结果发送至信号分配器，同时接收来自信号分配器的实时数字仿真器对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并将该计算结果通过并行总线发送至计算机；
信号分配器，将接收的上述计算机对第一电力系统的机电暂态仿真计算结果发送至实时数字仿真器，同时接收来自实时数字仿真器对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并将该计算结果发送至通信卡；
通信卡和信号分配器之间通过光纤连接。
上述接口进程控制系统中，所述的通信卡，包括：
程序存储器，用于存储中央处理器的程序代码，程序存储器与中央处理器相连接；
数据存储器，用于存储中央处理器的数据，数据存储器与中央处理器相连接；
并行总线接口控制器，用于根据计算机并行总线协议，接收或发送计算机与中央处理器的之间的通信数据，并行总线接口控制器与中央处理器相连接；
中央处理器，用于通过并行总线接口控制器接收机电暂态仿真系统对第一电力系统的机电暂态仿真计算结果，并将该计算结果发送至网络控制器，同时通过网络控制器和光信号收发器接收实时数字仿真器对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并将该计算结果通过并行总线接口控制器发送至计算机；
网络控制器，用于将中央处理器产生的信号转换成网络协议后，发送至光信号收发器，同时接受光信号收发器的信号，并发送至中央处理器，网络控制器与中央处理器相连接；
光信号收发器，用于将网络控制器的电信号转换成光信号后，将光信号发送至信号分配器，同时将接收自信号分配器的光信号转换成电信号后发送至网络控制器，光信号收发器与信号分配器相连接。
上述接口进程控制系统中，所述的信号分配器，包括：
电源模块，用于为信号分配器提供电源；
通讯模块，用于接收通信卡中光信号收发器的光信号，并将光信号转换为电信号，将电信号经过自定义总线发送至数模转换器，同时通过自定义总线接受模数转换器的电信号，将电信号转换为光信号，发送至通讯卡中的光信号收发器；
数模转换器，将通讯模块送来的数字信号转换成模拟信号，并将该模拟信号发送至实时数字仿真器；
模数转换模块，将实时数字仿真器送来的模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号发送至通讯模块；
电源模块、通讯模块、数模转换器和模数转换模块分别通过自定义总线相连接。
本发明提出的电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口进程控制系统，其优点是：
1、采用高性能中央处理器，具有准确的定时机制，保证了电磁暂态与机电暂态两个仿真系统的同步性；
2、采用高速周边器件互连总线、高性能中央处理器以及网络控制器，具有很高的通讯速度，保证了接口进程控制系统的实时性；
3、采用光纤通讯技术，降低了信号的传输衰耗，保证了接口进程控制系统的通讯精度及通讯距离。
附图说明
图1是本发明提出的接口进程控制系统在电磁暂态与机电暂态混合实时仿真系统中的原理结构图。
图2是接口进程控制系统中通信卡的结构框图。
图3是接口进程控制系统中信号分配器的结构框图。
具体实施方式
本发明提出的电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口进程控制系统，在在电磁暂态与机电暂态混合实时仿真系统中的原理结构图如图1所示，包括：
通信卡，用于通过计算机上的并行总线接收机电暂态仿真系统对第一电力系统的机电暂态仿真计算结果，并将该计算结果发送至信号分配器，同时接收来自信号分配器的实时数字仿真器对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并将该计算结果通过并行总线发送至计算机；
信号分配器，将接收的上述计算机对第一电力系统的机电暂态仿真计算结果发送至实时数字仿真器，同时接收来自实时数字仿真器对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并将该计算结果发送至通信卡；
通信卡和信号分配器之间通过光纤连接。
上述接口进程控制系统中，所述的通信卡的结构框图，如图2所示，包括：
程序存储器，用于存储中央处理器的程序代码，程序存储器与中央处理器相连接；
数据存储器，用于存储中央处理器的数据，数据存储器与中央处理器相连接；
并行总线接口控制器，用于根据计算机并行总线协议，接收或发送计算机与中央处理器的之间的通信数据，并行总线接口控制器与中央处理器相连接；
中央处理器，用于通过并行总线接口控制器接收机电暂态仿真系统对第一电力系统的机电暂态仿真计算结果，并将该计算结果发送至网络控制器，同时通过网络控制器和光信号收发器接收实时数字仿真器对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并将该计算结果通过并行总线接口控制器发送至计算机；
网络控制器，用于将中央处理器产生的信号转换成网络协议后，发送至光信号收发器，同时接受光信号收发器的信号，并发送至中央处理器，网络控制器与中央处理器相连接；
光信号收发器，用于将网络控制器的电信号转换成光信号后，将光信号发送至信号分配器，同时将接收自信号分配器的光信号转换成电信号后发送至网络控制器，光信号收发器与信号分配器相连接。
上述接口进程控制系统中，所述的信号分配器的结构框图，如图3所示，包括：
电源模块，用于为信号分配器提供电源，输入为220伏交流电压，输出为正5伏、正负15伏和正负24伏直流电压；
通讯模块，用于接收通信卡中光信号收发器的光信号，并将光信号转换为电信号，将电信号经过自定义总线发送至数模转换器，同时通过自定义总线接受模数转换器的电信号，将电信号转换为光信号，发送至通讯卡中的光信号收发器；
数模转换器，将通讯模块送来的数字信号转换成模拟信号，并将该模拟信号发送至实时数字仿真器；
模数转换器，将实时数字仿真器送来的模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号发送至通讯模块；
电源模块、通讯模块、数模转换器和模数转换模块分别通过自定义总线相连接。
本发明提出的电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口进程控制系统的一个实施例中，通信卡所用的主要部件如下：
中央处理器采用美国TI公司的数字信号处理器(DSP)，型号为TMS320DM642；
程序存储器采用美国SST公司型号为SST39VF040的快速存储器；
数据存储器采用美国Microchip公司型号为93LC66B的可电擦除的快速存储器；
并行总线接口控制器采用美国PLX公司型号为PEX8112的接口芯片；
网络控制器采用美国DAVICOM公司型号为DM9000A的太网接口芯片；
光信号收发器采用中国武汉灵创公司的多模收发器，型号为L-TR0323。
信号分配器所用的主要部件如下：
通讯模块分别采用美国TI公司型号为TMS320VC33的数字信号处理器(DSP)；美国DAVICOM公司型号为DM9000A的太网接口芯片以及中国武汉灵创公司型号为L-TR0323的多模收发器；
数模转换器采用美国BB公司的16位精度的数字量/模拟量转换芯片，型号为DAC7744E；
模数转换器采用美国ADI公司的16位精度的模拟量/数字量转换芯片，型号为AD7656；
电源模块采用美国TI公司型号为TPS54310PWP的电源芯片。

Claims (1)

1.一种电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口进程控制系统，其特征在于该接口进程控制系统包括：
通信卡，用于通过计算机上的并行总线接收机电暂态仿真系统对第一电力系统的机电暂态仿真计算结果，并将机电暂态仿真计算结果发送至信号分配器，同时接收来自信号分配器的实时数字仿真器对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并将电磁暂态仿真计算结果通过并行总线发送至计算机；
信号分配器，将接收的上述计算机对第一电力系统的机电暂态仿真计算结果发送至实时数字仿真器，同时接收来自实时数字仿真器对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并将该电磁暂态仿真计算结果发送至通信卡；
其中所述的通信卡包括：程序存储器，用于存储中央处理器的程序代码，程序存储器与中央处理器相连接；数据存储器，用于存储中央处理器的数据，数据存储器与中央处理器相连接；并行总线接口控制器，用于根据计算机并行总线协议，接收或发送计算机与中央处理器的之间的通信数据，并行总线接口控制器与中央处理器相连接；中央处理器，用于通过并行总线接口控制器接收机电暂态仿真系统对第一电力系统的机电暂态仿真计算结果，并将机电暂态仿真计算结果发送至网络控制器，同时通过网络控制器和光信号收发器接收实时数字仿真器对第二电力系统的电磁暂态仿真计算结果，并将电磁暂态仿真计算结果通过并行总线接口控制器发送至计算机；网络控制器，用于将中央处理器产生的信号转换成网络协议后，发送至光信号收发器，同时接受光信号收发器的信号，并发送至中央处理器，网络控制器与中央处理器相连接；光信号收发器，用于将网络控制器的电信号转换成光信号后，将光信号发送至信号分配器，同时将接收自信号分配器的光信号转换成电信号后发送至网络控制器，光信号收发器与信号分配器相连接；
所述的信号分配器包括：电源模块，用于为信号分配器提供电源；通讯模块，用于接收通信卡中光信号收发器的光信号，并将光信号转换为电信号，将电信号经过自定义总线发送至数模转换器，同时通过自定义总线接受模数转换器的电信号，将电信号转换为光信号，发送至通信卡中的光信号收发器；数模转换器，将通讯模块送来的数字信号转换成模拟信号，并将该模拟信号发送至实时数字仿真器；模数转换模块，将实时数字仿真器送来的模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号发送至通讯模块；电源模块、通讯模块、数模转换器和模数转换模块分别通过自定义总线相连接；
通信卡和信号分配器之间通过光纤连接。
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