CN102880735B - 用于模拟电路操作的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为“用于模拟电路操作的方法和系统”。提供一种用于在模拟电路的一部分的操作时使用的电路模拟器(115)。处理器配置成生成电路的模型(502)，接收指示电路中要模拟的部分的用户输入(504)，基于用户输入和电路模型生成与电路的该部分对应的局部电路快照(506)，以及将至少一个事件应用于局部电路快照以模拟电路的对应部分的操作。

Description

用于模拟电路操作的系统
技术领域
本文公开的本发明主题一般涉及电路，并且更确切地说涉及在模拟电路的操作中使用的方法和系统。
背景技术
电路在包括配电系统和电子装置的众多种应用中使用。在复杂系统和/或装置中，电路中包含的组件的数量和这些组件之间的连接的复杂性可能是如此繁多和/或纷繁复杂，以致于即使并非不可能，由操作人员分析和/或诊断此类电路仍是困难的。因此，在一些应用中，可以使用电路模拟器来模拟此类电路的操作。
虽然一些已知的电路模拟器允许模拟电路的操作，但是在一些电路内，使用已知电路模拟器来隔离和/或模拟电路的离散部分仍可能是困难的。例如，至少一些已知的电路模拟器并不能使用户能够隔离复杂电路的较小部分以及对其执行模拟和/或研究。因此，对于此类电路，用户可能无法了解该复杂电路如何操作和/或该电路的多个部分中的局部变化如何影响整个电路的操作。再者，至少一些已知的电路模拟器仅以有限的数据格式接受输入。
发明内容
在一个方面中，提供一种在模拟电路的一部分的操作中使用的处理器。该处理器配置成接收指示与正在模拟的电路相关联的电路数据的至少一个输入，基于至少一个输入生成电路的模型，接收指示电路中要模拟的部分的用户输入，基于用户输入和电路模型生成与电路的该部分对应的局部电路快照，以及将至少一个事件应用于局部电路快照以模拟电路的对应部分的操作。
在另一个方面中，提供一种用于模拟电路的一部分的操作的电路模拟器。该电路模拟器包括存储器装置、用户输入接口和耦合到该存储器装置和用户输入接口的处理器。该处理器配置成接收指示与正在模拟的电路相关联的电路数据的至少一个输入，基于至少一个输入生成电路的模型，将电路模型存储在存储器装置上，从用户输入接口接收指示电路中要模拟的部分的用户输入，基于用户输入和电路模型生成与电路的该部分对应的局部电路快照，以及将至少一个事件应用于局部电路快照以模拟电路的对应部分的操作。
在又一个方面中，提供一种用于模拟电路的至少一部分的操作的方法。该方法包括在处理装置处，接收指示与正在模拟的电路相关联的电路数据的至少一个输入，基于至少一个输入生成电路的模型，在处理装置处，接收指示电路中要模拟的部分的用户输入，基于用户输入和所生成电路模型生成与电路的该部分对应的局部电路快照，以及将至少一个事件应用于局部电路快照以模拟电路的对应部分的操作。
附图说明
图1是示范电路模拟器的框图。
图2是在使用图1所示的电路模拟器创建电路的模型时使用的示范流程图。
图3是可以使用图1所示的电路模拟器生成的示范模型电路的示意图。
图4是可以使用图1所示的电路模拟器生成的示范呈示接口的屏幕截图。
图5是在使用图1所示的电路模拟器来模拟电路的一部分的操作时使用的示范流程图。
具体实施方式
本文描述的方法和系统实现了对电路的一部分的操作进行模拟。本文描述的电路模拟器根据电路组件数据、电路映射数据和事件数据生成电路的模型。基于所生成的电路模型和用户输入，该电路模拟器生成与电路的该部分对应的电路模型的局部电路快照。该电路模拟器将来自事件数据的一个或多个事件应用于该局部电路快照以模拟该电路的对应部分的操作。该电路模拟器还生成和显示局部电路快照的图形电路表示。
本文描述的方法和系统的技术效果包括如下的至少其中之一：(a)在处理装置处，接收指示与正在模拟的电路相关联的电路数据的至少一个输入；(b)基于至少一个输入生成电路的模型，(c)在处理装置处，接收指示电路中要模拟的部分的用户输入；(d)基于用户输入和所生成电路模型，生成与电路的该部分对应的局部电路快照；以及(e)将至少一个事件应用于局部电路快照以模拟电路的对应部分的操作。
图1是如本文详细描述的模拟电路时使用的示范电路模拟器100的框图。电路模拟器100包括存储器装置110和耦合到存储器装置110用于执行指令的处理器115。在一些实施例中，将可执行指令存储在存储器装置110中。电路模拟器100通过编程处理器115执行本文描述的一个或多个操作。例如，可以通过将操作编码为一个或多个可执行指令并在存储器装置110中提供这些可执行指令来将处理器115编程。处理器115可以(例如，在多核配置中)包括一个或多个处理单元。
在该示范实施例中，存储器装置110是使如可执行指令和/或其他数据的信息能够被存储和检索的一个或多个装置。存储器装置110可以包括一个或多个计算机可读介质，例如但不限于，动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、固态盘和/或硬盘。存储器装置110可以配置成(非限制地)存储应用源代码、应用目标代码、所关注的源代码部分、所关注的目标代码部分、配置数据、执行事件和/或任何其他类型的数据。
在一些实施例中，电路模拟器100包括耦合到处理器115的呈示接口120。呈示接口120向用户125呈示信息，如应用源代码和/或执行事件。例如，呈示接口120可以包括可耦合到显示装置的显示器适配器(未示出)，显示装置诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、有机LED(OLED)显示器和/或“电子墨水”显示器。在一些实施例中，呈示接口120包括一个或多个显示装置。
在一些实施例中，电路模拟器100包括如用户输入接口135的输入接口130和/或通信接口140。在该示范实施例中，用户输入接口135耦合到处理器115并从用户125接收输入。用户输入接口135可以包括例如，键盘、指向装置、鼠标、触控笔、触觉敏感面板(例如，触摸板或触摸屏)、陀螺仪、加速仪、位置检测器和/或音频用户输入接口。如触摸屏的单个组件可以兼用作呈示接口120的显示装置和用户输入接口135。用户输入接口135可以包括(连同其它可能性)Web浏览器和/或客户端应用。Web浏览器和客户端应用使用户(如用户125)能够显示来自远程装置的媒体和其他信息并与之交互。
在该示范实施例中，通信接口140耦合到处理器115。而且，通信接口140配置成与一个或多个远程装置通信地进行耦合。例如，通信接口140可以包括且不限于有线网络适配器、无线网络适配器和/或移动电信适配器。通信接口140还可以向一个或多个远程装置传送数据。
图2是在使用(如图1所示)的电路模拟器100来创建电路的模型时可使用的示范流程图200。在该示范实施例中，处理器115接收输入202以生成模型电路203，正如本文详细描述的。在该示范实施例中，由用户利用用户输入接口135(如图1所示)将输入202提供到处理器115。在一些实施例中，将接收的输入202存储在存储器装置110(如图1所示)上。
输入202包含与要建模的电路(未示出)相关联的电路数据。在该示范实施例中，要建模的电路是电力配电系统电路。作为备选，要建模的电路可以是使电路模拟器100(如图1所示)能够按本文描述的实现功能的任何电路。在该示范实施例中，输入202包括电路组件数据204、电路映射数据206和事件数据208。可以采用范围宽泛的定制数据格式将电路组件数据204、电路映射数据206和事件数据208提供到电路模拟器100。例如，在一个实施例中，以通用信息模型(CIM)标准(如CIM版本2.14)将电路组件数据204、电路映射数据206和/或事件数据208提供到电路模拟器100。
电路组件数据204包含要包含在模型电路203中的组件及其对应的特性。例如，组件可以包括电阻器、晶闸管、电容器、电感器、晶体管、电池、交流(AC)和直流(DC)电压源、开关、变压器、运算放大器、自动复闭器、馈线、断路器和/或逻辑门。组件的示范特性可以包括电阻、电容、电感、输入的数量、额定操作电压和/或功率输出。作为备选，电路组件数据204可以包括使电路模拟器100能够按本文描述的实现功能的任何组件和/或特性。
电路映射数据206包括模型电路203中的组件之间的连接。在该示范实施例中，电路映射数据206指定电路组件数据204中的组件之间的连接。例如，电路映射数据206可以指定一个电路组件的输入电耦合到另一个电路组件的输出。通过改变电路映射数据206，用户能够改变要建模的电路的设计和/或配置。
事件数据208包括应用于电路模型208以用于进行研究和/或模拟的一个或多个条件和/或事件。更确切地说，事件数据208包括模拟电路的操作时使用的电路输入变量。例如，事件数据208可以包括要施加于模型电路203以模拟对应的电路的操作的电压和/或电流。此外，事件数据208可以包括模型电路203的故障分析和/或配电分析。作为备选，事件数据208可以包括使电路模拟器100能够按本文描述的实现功能的要模拟的任何操作条件和/或事件。在一些实施例中，事件数据208包括历史电路数据。更确切地说，事件数据208包括从实际电路测量的电路输入变量。可以将该历史电路数据存储在例如存储器装置110(如图1所示)上。如本文描述的，在对模型电路203应用(即，模拟)这些条件和/或事件之后，电路模拟器100计算模型电路203的多种属性。例如，电路模拟器100可以计算模型电路203中的负载分布和/或功率流。作为备选，电路模拟器100可以计算使电路模拟器100能够按本文描述的实现功能的模型电路203的任何属性。
在该示范实施例中，用户125(如图1所示)使用用户输入接口135和/或通信接口140(图1中均示出)送入电路组件数据204、电路映射数据206和/或事件数据208。在一些实施例中，用户125使用基于Web的应用输入电路组件数据204、电路映射数据206和/或事件数据208。即，用户可以经由例如通信接口140通过Web浏览器访问电路模拟器100，从而送入电路组件数据204、电路映射数据206和事件数据208。作为备选，可以使用任何适合的方法来输入电路组件数据204、电路映射数据206和/或事件数据208。例如，在一些实施例中，处理器115从数据电子表格读入电路组件数据204、电路映射数据206和/或事件数据208的值，将这些值转换成存储器对象，并将这些存储器对象存储在存储器装置110中。
处理器115接收包含电路组件数据204、电路映射数据206和事件数据208的输入202。在该示范实施例中，处理器115包括数据变换器210，数据变换器210配置成转换电路组件数据204、电路映射数据206和/或事件数据208的输入格式。因此，取决于电路组件数据204、电路映射数据206和/或事件数据208的输入格式，数据变换器210将电路组件数据204、电路映射数据206和/或事件数据208的输入格式转换成通用格式。例如，在一个实施例中，将电路组件数据204、电路映射数据206和/或事件数据208转换到通用信息模型(CIM)标准。作为备选，数据变换器210将电路组件数据204、电路映射数据206和/或事件数据208转换成使电路模拟器100能够按本文描述的实现功能的任何格式。
由电路组件数据204、电路映射数据208和事件数据208，处理器115生成模型电路203。即，模型电路203包括按电路映射数据206中所定义的来连接且在电路组件数据204中定义的组件。另外，将事件数据208中定义的一个或多个事件联系到模型电路203，以便能够在模型电路203和/或模型电路203的一部分中模拟事件数据208中的一个或多个事件，正如下文详细描述的。
图3是可以根据电路组件数据204和电路映射数据206生成的示范模型电路300(如模型电路203(图2所示))的示意图。模型电路300包括第一开关322、第二开关324、第三开关326和第四开关328。模型电路300还包括第一节点330和第二节点332。在该示范实施例中，开关322、324、326和328与节点330和332在电路组件数据204中予以定义。此外，开关322、324、326和328与节点330和332之间的电连接在电路映射数据206中予以定义。例如，电路映射数据206指定第一节点330在第一端340处电耦合到第一开关322以及在第二端342处电耦合到第二开关324。作为附加，在该示范实施例中，电路映射数据206指定第二节点332在第三端344处电耦合到第二开关324，在第四端346处电耦合到第三开关326，以及在第五端348处电耦合到第四开关328。
图4是示范接口(如呈示接口120(如图1所示))的示范屏幕截图400。屏幕截图400将模型电路203示为多个电路组件块402和指示电路组件块402之间的连接的链路404。模型电路203的每个电路组件块402可以包括单个组件（例如，开关322、324、326和328)或可以是形成模型电路203的一部分的电路。例如，电路组件块402可以包括作为较大的模型电路的一部分的模型电路300(图3所示)的全部。
另外，使用用户输入接口135(图1示出)，用户能够选择整个模型电路203来用于模拟，或选择模型电路203的分段或局部电路快照来用于模拟。正如此处所使用的，局部电路快照是指模型电路203中与模型电路203表示的电路的一部分对应的部分。例如，在一个实施例中，用户可以通过选择电路组件块402的其中之一来选择模型电路203的局部电路快照。用户还可以使用例如鼠标创建选择框并将其拖到期望的电路组件块402上方，从而选择包含多个电路组件块402的局部电路快照。因此，使用本文描述的方法和系统，能够模拟较大且较复杂的电路内包含的较小电路的操作。
在电路模拟器100生成模型电路203之后，就能够对模型电路203执行研究和/或模拟。即，将事件数据208中的一个或多个事件应用于模型电路203以模拟事件数据208中指定的模拟模型电路203的操作。在一些实施例中，事件数据208包括模型电路203的故障分析，其确定模型电路203中的故障位置。在其他实施例中，事件数据208包括模型电路203的配电分析，其确定模型电路203的组件之间的功率利用和/或配电。作为备选，事件数据208可以包括使电路模拟器100能够按本文描述的实现功能的任何模拟和/或研究。
图5是在使用(图1所示的)电路100模拟器来模拟电路的一部分的操作时使用的示范流程图500。如上所述，电路模拟器100生成模型电路502。用户125(如图1所示)在用户输入接口135(如图1所示)处提供一个或多个用户输入504。在该示范实施例中，用户输入504指定要模拟模型电路502的哪一个部分。即，用户输入504指定应该将模型电路502的哪些组件包含在局部电路快照506中。
处理器115从用户输入接口135接收用户输入504并检索模型电路502。在该示范实施例中，将模型电路502存储在存储器装置110上(如图1所示)，并由处理器115从存储器装置110检索。从模型电路502和用户输入504，处理器115生成局部电路快照506。在该示范实施例中，将局部电路快照506存储在存储器装置110上。
一旦处理器115生成局部电路快照506，则处理器115将来自事件数据208(如图1所示)的一个或多个事件508应用于局部电路快照506。正如上文所解释的，事件508可以包括故障分析、配电分析和/或可对局部电路快照506执行的任何模拟。
在示范实施例中，在将一个或多个事件508应用于局部电路快照506之后，处理器115在呈示接口120(如图1所示)上将局部电路快照506显示为图形电路表示510。图形电路表示510包括局部电路快照506中的组件和这些组件之间的连接。在一些实施例中，图形电路表示510包括多个电路组件块402和链路404，与图4所示的相似。在其他实施例中，图形电路表示510包括局部电路快照506的示意性电路图，与图3所示的相似。
在该示范实施例中，图形电路表示510包括应用一个或多个事件508之后局部电路快照506中的每个组件的更新状态。在一个实施例中，在执行故障分析之后，图形电路表示510包括标识局部电路快照506内的故障位置的标记。再者，在另一个实施例中，在执行配电分析之后，图形电路表示510包括指示功率在局部电路快照506上如何分布(如局部电路快照506中的组件的负载分布和/或功率流)的信息。作为备选，图形电路表示510可以指示局部电路快照506和/或局部电路快照的组件的任何状态和/或特性。例如，图形电路表示510可以突出显示和/或标记局部电路快照506中应用一个或多个事件508期间失效、故障和/或损坏的任何组件。
当与已知的电路模拟器比较时，本文描述的方法和系统使用户能够选择和隔离较大较复杂电路的一部分，并对选择的部分执行多种模拟和/或研究，这与不允许用户隔离电路的离散分段的电路模拟器形成对比。较之仅仅能够分析整体电路的电路模拟器，隔离和分析较大电路的部分促进使用户能够了解局部变化对整体电路的影响，以及促进在更好的确定性下优化整体电路的设计。另外，较之已知的电路模拟器，使用本文描述的方法和系统，用户能够采用多种定制数据格式输入信息。最后，通过使用本文描述的方法和系统模拟电路，较之已知的电路模拟器，用户能够更好地识别电路中的故障，了解新组件在电路中的操作，改善电路中对变化的响应时间，以及改善故障情况中电路的恢复。
本文描述的实施例实现了对电路的一部分的操作进行模拟。本文描述的电路模拟器根据电路组件数据、电路映射数据和事件数据生成电路的模型。基于所生成的电路模型和用户输入，该电路模拟器生成与电路的该部分对应的电路模型的局部电路快照。该电路模型将来自事件数据的一个或多个事件应用于该局部电路快照以模拟该电路的对应部分的操作。该电路模拟器还生成和显示局部电路快照的图形电路表示。
本文描述了用于模拟电路的一部分的操作的系统和方法的示范实施例。本文描述的方法和系统不限于本文描述的特定实施例，而是更确切地，可以彼此独立地且分开地利用本文描述的系统的组件和/或方法的步骤。
虽然一些附图可能示出而其它附图未示出本发明的多种实施例的特定特征，但是这仅是出于方便。根据本发明的原理，附图的任何特征可以与任何其他附图的任何特征组合来引用和/或要求权利。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。
部件列表

Claims (8)

1.一种在模拟电路的一部分的操作中使用的处理器(115)，所述处理器配置成：
接收指示与正在模拟的所述电路相关联的电路数据的至少一个输入(202)；
基于所述至少一个输入生成所述电路的模型(203)；
接收指示所述电路中要模拟的所述部分的用户输入(504)；
基于所述用户输入和所述电路模型，生成与所述电路的所述部分对应的局部电路快照(506)；以及
将至少一个事件应用于所述局部电路快照以模拟所述电路的所对应部分的操作，并对所述局部电路快照执行故障分析。
2.如权利要求1所述的处理器(115)，其中，为了将至少一个事件应用于所述局部电路快照，所述处理器还配置成对所述局部电路快照执行配电分析。
3.如权利要求1所述的处理器(115)，其中，所述处理器还配置成将所述局部电路快照(506)的图形电路表示(510)显示在呈示接口(120)上。
4.如权利要求3所述的处理器(115)，其中，所述处理器还配置成显示包含标识应用所述事件期间所述局部电路快照(506)内的故障的位置和所述局部电路快照中失效的组件(402)的至少其中之一的至少一个标记的图形电路表示(510)。
5.如权利要求1所述的处理器(115)，其中，为了接收指示电路数据的至少一个输入(202)，所述处理器还配置成接收电路组件数据(204)和电路映射数据(206)的至少其中之一，所述电路组件数据(204)包含所述电路的至少一个组件(402)，以及所述电路映射数据(206)包含所述电路中组件之间的至少一个电连接(404)。
6.如权利要求1所述的处理器(115)，其中，为了接收指示电路数据的至少一个输入(202)，所述处理器还配置成接收事件数据(208)，所述事件数据包含要应用于所述局部电路快照(506)的所述至少一个事件。
7.一种用于模拟电路的一部分的操作的电路模拟器(100)，所述电路模拟器包括：
存储器装置(110)；
用户输入接口(135)；以及
耦合到所述存储器装置和所述用户输入接口的处理器(115)，所述处理器配置成：
接收指示与正在模拟的所述电路相关联的电路数据的至少一个输入(202)；
基于所述至少一个输入生成所述电路的模型(203)；
将所述电路模型存储在所述存储器装置上；
从所述用户输入接口接收指示所述电路中要模拟的所述部分的用户输入(504)；
基于所述用户输入和所述电路模型，生成与所述电路的所述部分对应的局部电路快照(506)；以及
将至少一个事件应用于所述局部电路快照以模拟所述电路的所对应部分的操作，并对所述局部电路快照执行故障分析。
8.如权利要求7所述的电路模拟器(100)，其中，为了将至少一个事件应用于所述局部电路快照，所述处理器(115)还配置成对所述局部电路快照执行配电分析。
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