CN108628659A - 基于动态链接adpss实时仿真的用户封装模型仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于动态链接ADPSS实时仿真的用户封装模型仿真方法及系统，包括：将用户封装模型映射到UD功能框中；生成含用户封装模型的UD功能框的连接关系和配置的脚本文件；用户封装模型与仿真平台融合仿真；仿真平台通过脚本文件和用户的封装功能的模型库文件实现用户封装功能与仿真平台的融合仿真。用户根据仿真平台提供用户封装接口将封装模型的子功能加入执行阶段中；用户封装模型库文件的文件位置加载到用户封装模型库文件中；在仿真平台内部为每一个含用户封装模型的UD功能框开辟动态内存空间；计算仿真平台和用户封装模型信号交互个数；结束阶段。本发明在保证了实时仿真精度和速度前提下，提升了系统的兼容性和灵活性。

Description

基于动态链接ADPSS实时仿真的用户封装模型仿真方法及 系统

技术领域

本发明涉及实时仿真方法，具体涉及一种基于动态链接ADPSS实时仿真的用户封装模型仿真方法及系统。

背景技术

高级数字实时仿真系统(Advanced Digital Power System Simulator，缩写为ADPSS)是一种基于大规模超级计算平台的全数字实时电力系统仿真装置，它用于电网运行分析、故障判断、事故反演、硬件闭环试验及在线超实时分析等领域，基本涵盖了电力系统运行分析的各个场合。

随着电力系统的发展和提升，特别是柔性输电技术在电力系统中的广泛应用。用户与电力系统之间的交互手段不断多样化，交互程度不断深入。各种配电网控制设备、远程终端设备(Remote Terminal Unit，RTU)、传感器等设备成为未来电力系统的重要支撑。物联网和能源互联网又赋予了电力系统新的内涵。为了实现电力系统新业态下的仿真，用户在仿真中出现了模型多样化，控制复杂化，设备定制化等等新要求。

传统的建模仿真工具立足于单一的仿真平台，提供完整的仿真解决方案，因此仿真平台系统包括了所有的设备，用户只需要在平台环境下进行简单的配置和设计。这种建模方式和仿真手段已经不能满足用户对于防止多样化、复杂化和定制化的要求了。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于动态链接ADPSS实时仿真的用户封装模型仿真方法及系统，传统的建模仿真工具都是基于传统的操作系统提供了封闭的一整套仿真解决方案。用户如果有第三方功能，需要通过静态链接工具，在编译层面进行链接。这种外接库方式造成了用户端需要安装仿真工具所需的编译环境，同时也需要用户端的功能封装采用与仿真工具完全一致的编译和链接手段。另外，这种封装库并链接的仿真方式的不足是用户功能难以支持多实例的使用。这些限制大大制约了用户侧模型的开发，提升了建模仿真的复杂性。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于动态链接的ADPSS实时仿真的用户封装模型仿真方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

(1)将用户封装模型映射到UD功能框中；

(2)生成含用户封装模型的UD功能框的连接关系和配置的脚本文件；

(3)用户封装模型与仿真平台融合仿真。

进一步地，所述步骤(1)中，从图模一体化平台上，通过新建的UD功能框产生一个用户封装函数配置界面，通过配置界面把用户功能映射到新建的UD功能框中；用户的多个外部功能在一个或者多个模型库中，但用户封装模型与UD功能框一一对应。

进一步地，所述含用户封装模型的UD功能框可复制，能够被仿真平台的其他模块调用。

进一步地，所述步骤(2)中，根据含用户封装模型的UD功能框及其他功能框整体连接关系，生成含用户封装模型的UD功能框的连接关系和配置的脚本文件；所述脚本文件包括用户封装模型的UD功能框的模型库位置、参数、调用方式、信号交互、仿真平台提供的内存大小和执行步长。

进一步地，所述步骤(3)中，仿真平台通过脚本文件和用户封模型库文件实现用户封装功能与仿真平台的融合仿真，包括下述步骤：

1)根据仿真平台提供用户封装接口将用户封装模型的子功能加入执行层中；

2)仿真加载；

3)对动态内存空间的首地址初始化；

4)计算信号交互个数；

5)对用户仿真模型结束仿真后进行处理。

进一步地，所述步骤1)中，在执行层提供初始化过程、计算过程和终止过程中的用户封装接口，根据需要把自己的功能中的子功能放入不同的执行阶段中；

其中：初始化过程提供用户封装模型初始化过程和系统运行条件的配置，通讯系统的启动；终止过程提供用户封装模型的结束过程，包括计算结果的处理，计算资源的释放和通讯的关闭操作。

进一步地，所述步骤2)中，根据脚本文件，搜索用户封装模型库文件的文件位置并加载用户封装模型库文件，把用户封装的功能函数映射到具体的UD功能框的内部函数；

通过配置文件形成函数调用接口，把用户任意功能的封装函数映射成为用户的内部函数。

进一步地，所述步骤3)中，仿真平台内存空间进行清零操作；通过初始化过程中的Initial接口把动态内存空间的首地址传输给用户封装模型；用户封装模型把动态内存空间当成自己的内存空间进行处理；所述用户封装模型申请的公共数据区属于每一个独立的UD功能框。

进一步地，所述步骤4)中，仿真平台和用户封装模型通过Step接口交互信号，在用户封装功能模型定义的仿真步长上，仿真平台和用户封装模型进行信号交互，信号交互个数为20个，信号交互的是瞬时值。

进一步地，所述步骤5)中，仿真平台触发用户封装模型的Terminate接口，在用户封装模型内部进行数据处理和用户外部通讯的关闭操作；仿真平台将动态内存空间的值存储到仿真平台的状态变量存储空间中，再释放含用户功能的UD功能框开辟的动态内存空间。

本发明还提供一种基于动态链接的ADPSS实时仿真的用户封装模型仿真系统，其改进之处在于，所述系统包括依次进行数据传递的映射模块、生成模块、融合仿真模块；其中：

映射模块：用于将用户封装模型映射到UD功能框中；

生成模块：用于生成含用户封装模型的UD功能框的连接关系和配置的脚本文件；

融合仿真模块：用于用户封装模型与仿真平台融合仿真。

进一步地，所述融合仿真模块包括依次进行数据传递的加入模块、仿真加载模块、初始化模块、计算模块和结束处理模块；其中：

加入模块：根据仿真平台提供用户封装接口将用户封装模型的子功能加入执行阶段中；

仿真加载模块：用于根据脚本文件，搜索用户封装模型库文件的文件位置并加载用户封装模型库文件，把用户封装的功能函数映射到具体的UD功能框的内部函数；

初始化模块：用于将Initial接口把动态内存空间的首地址传输给用户封装模型；

计算模块：用于计算信号交互个数；

处理模块：用于将动态内存空间的值存储到仿真平台的状态变量存储空间中，再释放含用户功能的UD功能框开辟的动态内存空间。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

本发明提供了一种支持多实例的基于动态链接的ADPSS实时仿真装置图模一体化用户封装模型仿真方法，通过将用户封装模型映射到UD功能框中，并生成含用户封装模型的UD功能框的连接关系，在仿真工具侧设计更加强大和完善的接口，外部用户封装功能可以直接通过接口与实时仿真系统进行仿真信息交互。通过用户封装模型与用户封装接口的两层访问模式，外部用户封装功能无需进行编译和链接，可以直接使用多实例在用户侧和实时仿真系统进行融合仿真。同时，提供了图模一体化开发环境，可以支持多种语言和多种环境下开发的模型，提升了模型的通用性和建模的灵活性。

本发明支持了在用户侧任意加载用户功能，比现有的静态加载技术的灵活性强。

本发明支持了在仿真平台侧开辟独立的内存空间给用户封装模型，避免了静态加载中出现的内部变量重复问题，从而支持了用户封装模型多实例的使用。

本发明提供了完整的图模一体化平台，通过用户简单配置实现了灵活的用户功能的加载，提升了用户封装模型融合仿真的易用性。

本发明提供了初始化(Initial)过程、计算(Step)过程和终止(Terminate)三个过程的融合仿真接口，避免了用户封装模型实现内部的功能区重叠，大幅降低了用户封装模型实现的复杂度，提升了用户封装模型与ADPSS系统仿真的规范性。

本发明支持了用户封装模型在ADPSS的实时仿真平台上运行，实现了用户功能与电网的实时交互仿真。

本发明保留用户模型的状态信息，支持从上一次仿真结束的状态重新启动。

附图说明

图1是本发明提供的含用户功能的UD功能框示意图；

图2是本发明提供的含用户功能的UD功能框脚本文件的格式示意图；

图3是本发明提供的一种支持多实例的基于动态链接的ADPSS实时仿真装置图模一体化用户封装模型仿真方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

实施例一

本发明解决技术问题采用的方案是：在ADPSS用户自定义(User Defined，缩写为UD)建模平台上，通过图模一体化平台的配置，把用户功能库中的一个具体的功能映射到一种新建UD功能框中；开发了仿真平台的接口，以功能框为媒介通过接口与用户功能进行交互，通过仿真平台管理和运行用户功能的计算资源，实现用户功能在实时仿真系统上的无限制使用。

ADPSS用户自定义建模平台是图形化建模平台，含有大量的独立的可复制功能框(Block)，例如乘法、加法等等，用户通过连线把独立的功能框的端子连接起来，实现复杂的整体功能。

本发明提供一种基于动态链接的ADPSS实时仿真的用户封装模型仿真方法，其流程图如图3所示，包括下述步骤：

(1)从图模一体化平台上，把一个用户封装的功能映射到一种UD功能框，用户封装功能也叫用户封装模型

(2)图模一体化平台根据含用户功能的UD功能框及其他功能框整体连接关系，生成含用户功能的UD功能框的连接关系和调用配置的脚本文件。

(3)仿真平台通过脚本文件和用户的封装功能的模型库文件实现用户封装功能与仿真平台的融合仿真。

(4)仿真平台在执行层提供了初始化(Initial)过程、计算(Step)过程和终止(Terminate)三个过程中的用户封装接口，用户可以根据需要把自己的功能中的子功能放入不同的阶段中。

(5)仿真的加载阶段，根据脚本文件，搜索用户封装模型库文件的文件位置并加载用户的封装模型库文件，把用户封装的功能函数映射到具体的UD功能框的内部函数。

图模一体化设计方法建立任意用户封装模型的映射UD功能框并生成执行脚本；

仿真平台提供给任意用户封装模型初始化(Initial)过程、计算(Step)过程和终止(Terminate)三个过程中的用户封装接口，接口支持任意的用户功能名称；

仿真平台通过内存管理支持用户封装模型的多实例加载，并实现实时运行。

(6)初始化阶段，仿真平台根据脚本文件配置在平台内部为每一个含用户功能的UD功能框动态开辟出一块属于自身的内存空间。

(7)计算阶段，仿真平台和用户封装模型通过Step接口交互信号，在用户封装功能模型定义的仿真步长上，仿真平台和用户封装模型进行信号交互，信号交互的是瞬时值。

(8)结束阶段，仿真平台触发用户封装模型的Terminate接口，然后在用户封装模型内部进行数据处理和用户外部通讯关闭操作。然后仿真平台对把内存空间的值存储到仿真系统的状态变量存储空间中，再释放含用户功能的UD功能框开辟的动态内存空间。

在所述步骤(1)中，通过新建的UD功能框产生一个封装函数配置界面，用户通过配置界面把用户功能映射到这个新建功能框中。用户的多个外部功能可以在一个或者多个模型库中，但是每一个功能必须对应一种UD的功能框。通过这种映射方法实现了含用户功能的UD功能框可复制，可被其他模块包含调用，如图1所示。

在所述步骤(2)中，脚本文件中对包含了用户功能的UD功能框的模型库位置、参数、调用方式、信号交互、需要的平台提供的内存大小和执行步长都做了详细的约定，脚本文件的格式如图2所示。

对图2的说明：Input(输入个数),Output(输出个数),Dll_file(封装模型位置),Model_Name(用户功能名称),Model_Type(用户功能调用方式),Call_Type(用户功能的语言环境),Store_Size(独立内存大小),Parameter_Num(功能的参数个数),Para_N1(参数1),Para_N2(参数2),…Para_Nn(参数N)，％号表示具体的值。

在所述步骤(4)中，其中初始化阶段提供了用户封装模型初始化过程和一些系统运行条件的配置，通讯系统的启动。终止阶段提供了用户封装模型的结束过程，比如计算结果的处理，计算资源的释放，通讯的关闭等过程。

在所述步骤(5)中，，这个过程的难点通过配置文件形成的一个函数调用接口，把用户任意功能的封装函数映射成为一个用户的内部函数。

在所述步骤(6)中，，仿真平台内存空间进行清零操作。然后，通过初始化Initial接口把内存空间的首地址传输给用户封装模型。用户封装模型就可以把这一部分的内存空间当成自己的内存空间进行处理。这一步的特点在于，用户封装模型申请的公共数据区属于每一个独立的UD功能框。

在所述步骤(7)中，，仿真平台对把内存空间的值存储到仿真系统的状态变量存储空间中，再释放含用户功能的UD功能框开闭的动态内存空间的步骤保留了用户模型的中间信息，支持从上一次仿真结束的状态重新启动。

实施例二

步骤1，利用ADPSS实时仿真平台的图模一体化UD建模工具，新建UD功能框，名字任意，这里取为Delay_ON_1，用户根据需要配置封装函数的输出输入端子，参数和图符，完整Delay_ON_1功能块对延迟导通(Delay_ON)的映射。

步骤2，在一个具体算例中，在UD环境中使用Delay_ON_1功能框，并多次复制使用。ADPSS实时仿真平台生成包含了用户功能的UD功能框的连接关系和调用情况的脚本文件。

步骤3，由于用户的功能模块的名称为Delay_ON，仿真平台在执行层提供了初始化(Initial)过程、计算(Step)过程和终止(Terminate)三个过程中的用户封装接口，Initial_Delay_ON(),Step_Delay_ON(),Terminate_Delay_ON()。本应用中用户封装模型中含有Step_Delay_ON()功能，没有其他需要。

步骤4，仿真平台根据脚本文件，搜索用户封装模型的文件位置并加载用户的封装模型文件，把用户封装的功能函数映射到的Delay_ON_1功能框的内部函数内。

步骤5，仿真平台根据脚本文件配置在平台内部Delay_ON_1功能框的动态开辟出一块属于自身的内存空间，大小为10K，这个信息是在步骤1的UI配置时填入的。

步骤6，计算阶段，仿真平台和Step_Delay_ON()功能通过Delay_ON_1功能框的接口交互信号，在用户封装模型定义的仿真步长上，仿真平台和用户封装模型进行信号交互，信号交互个数为20个。这个信息是在步骤1的UI配置时填入的。

步骤7，结束阶段，仿真平台触发用户封装模型的Terminate接口，然后在用户封装模型内部进行数据处理和用户外部通讯关闭操作。然后仿真平台对把内存空间的值存储到仿真系统的状态变量存储空间中，再释放含用户功能的UD功能框开闭的动态内存空间。

实施例三

基于同样的发明构思，本发明还提供一种基于动态链接的ADPSS实时仿真的用户封装模型仿真系统，所述系统包括依次进行数据传递的映射模块、生成模块、融合仿真模块；其中：

映射模块：用于将用户封装模型映射到UD功能框中；

生成模块：用于生成含用户封装模型的UD功能框的连接关系和配置的脚本文件；

融合仿真模块：用于用户封装模型与仿真平台融合仿真。

优选的，所述融合仿真模块包括依次进行数据传递的加入模块、仿真加载模块、初始化模块、计算模块和结束处理模块；其中：

加入模块：根据仿真平台提供用户封装接口将用户封装模型的子功能加入执行阶段中；

仿真加载模块：用于根据脚本文件，搜索用户封装模型库文件的文件位置并加载用户封装模型库文件，把用户封装的功能函数映射到具体的UD功能框的内部函数；

初始化模块：用于将Initial接口把动态内存空间的首地址传输给用户封装模型；

计算模块：用于计算信号交互个数；

处理模块：用于将动态内存空间的值存储到仿真平台的状态变量存储空间中，再释放含用户功能的UD功能框开辟的动态内存空间。

本发明基于ADPSS全数字实时仿真平台，发明了一种支持多实例的基于动态链接的图模一体化用户封装模型接口技术，利用动态链接技术接入用户外部封装模型，充分发挥全数字实时仿真平台的并行能力，进行大量用户外部封装模型和电力系统电磁暂态的融合仿真。该技术在保证了实时仿真精度和速度前提下，提升了系统的兼容性和灵活性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于动态链接的ADPSS实时仿真的用户封装模型仿真方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)将用户封装模型映射到UD功能框中；

(2)生成含用户封装模型的UD功能框的连接关系和配置的脚本文件；

(3)用户封装模型与仿真平台融合仿真。

2.如权利要求1所述的用户封装模型仿真方法，其特征在于，所述步骤(1)中，从图模一体化平台上，通过新建的UD功能框产生一个用户封装函数配置界面，通过配置界面把用户功能映射到新建的UD功能框中；用户的多个外部功能在一个或者多个模型库中，但用户封装模型与UD功能框一一对应。

3.如权利要求2所述的用户封装模型仿真方法，其特征在于，所述含用户封装模型的UD功能框可复制，能够被仿真平台的其他模块调用。

4.如权利要求3所述的用户封装模型仿真方法，其特征在于，所述步骤(2)中，根据含用户封装模型的UD功能框及其他功能框整体连接关系，生成含用户封装模型的UD功能框的连接关系和配置的脚本文件；所述脚本文件包括用户封装模型的UD功能框的模型库位置、参数、调用方式、信号交互、仿真平台提供的内存大小和执行步长。

5.如权利要求4所述的用户封装模型仿真方法，其特征在于，所述步骤(3)中，仿真平台通过脚本文件和用户封模型库文件实现用户封装功能与仿真平台的融合仿真，包括下述步骤：

1)根据仿真平台提供用户封装接口将用户封装模型的子功能加入执行层中；

2)仿真加载；

3)对动态内存空间的首地址初始化；

4)计算信号交互个数；

5)对用户仿真模型结束仿真后进行处理。

6.如权利要求5所述的用户封装模型仿真方法，其特征在于，所述步骤1)中，在执行层提供初始化过程、计算过程和终止过程中的用户封装接口，根据需要把自己的功能中的子功能放入不同的执行阶段中；

其中：初始化过程提供用户封装模型初始化过程和系统运行条件的配置，通讯系统的启动；终止过程提供用户封装模型的结束过程，包括计算结果的处理，计算资源的释放和通讯的关闭操作。

7.如权利要求6所述的用户封装模型仿真方法，其特征在于，所述步骤2)中，根据脚本文件，搜索用户封装模型库文件的文件位置并加载用户封装模型库文件，把用户封装的功能函数映射到具体的UD功能框的内部函数；

通过配置文件形成函数调用接口，把用户任意功能的封装函数映射成为用户的内部函数。

8.如权利要求7所述的用户封装模型仿真方法，其特征在于，所述步骤3)中，仿真平台内存空间进行清零操作；通过初始化过程中的Initial接口把动态内存空间的首地址传输给用户封装模型；用户封装模型把动态内存空间当成自己的内存空间进行处理；所述用户封装模型申请的公共数据区属于每一个独立的UD功能框。

9.如权利要求8所述的用户封装模型仿真方法，其特征在于，所述步骤4)中，仿真平台和用户封装模型通过Step接口交互信号，在用户封装功能模型定义的仿真步长上，仿真平台和用户封装模型进行信号交互，信号交互个数为20个，信号交互的是瞬时值。

10.如权利要求9所述的用户封装模型仿真方法，其特征在于，所述步骤5)中，仿真平台触发用户封装模型的Terminate接口，在用户封装模型内部进行数据处理和用户外部通讯的关闭操作；仿真平台将动态内存空间的值存储到仿真平台的状态变量存储空间中，再释放含用户功能的UD功能框开辟的动态内存空间。

11.一种基于动态链接的ADPSS实时仿真的用户封装模型仿真系统，其特征在于，所述系统包括依次进行数据传递的映射模块、生成模块、融合仿真模块；其中：

映射模块：用于将用户封装模型映射到UD功能框中；

生成模块：用于生成含用户封装模型的UD功能框的连接关系和配置的脚本文件；

融合仿真模块：用于用户封装模型与仿真平台融合仿真。

12.如权利要求11所述的用户封装模型仿真系统，其特征在于，所述融合仿真模块包括依次进行数据传递的加入模块、仿真加载模块、初始化模块、计算模块和结束处理模块；其中：

加入模块：根据仿真平台提供用户封装接口将用户封装模型的子功能加入执行阶段中；

仿真加载模块：用于根据脚本文件，搜索用户封装模型库文件的文件位置并加载用户封装模型库文件，把用户封装的功能函数映射到具体的UD功能框的内部函数；

初始化模块：用于将Initial接口把动态内存空间的首地址传输给用户封装模型；

计算模块：用于计算信号交互个数；

处理模块：用于将动态内存空间的值存储到仿真平台的状态变量存储空间中，再释放含用户功能的UD功能框开辟的动态内存空间。