CN114978947B - 一种电力系统仿真通信时间计算方法、装置和设备 - Google Patents

一种电力系统仿真通信时间计算方法、装置和设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种电力仿真通信时间计算方法、装置和设备，方法包括：确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间；基于电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对；确定各传输节点对的报文传输次数，报文传输次数基于传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定；根据各传输节点对的报文传输次数，各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定各传输节点对的报文传输时间；根据各传输节点对的报文传输时间，确定电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间。本申请可实现基于数据弱缓冲交换下进行延时通信时间计算，支撑将数据弱缓冲交换应用于电力系统实时仿真。

Description

一种电力系统仿真通信时间计算方法、装置和设备
技术领域
本申请涉及电力传输领域，更具体地说，涉及一种电力系统仿真通信时间计算方法、装置和设备。
背景技术
电力系统实时仿真是认识电力系统特性，支撑电力系统研究、规划、运行、生产、装备制造，以及保障电力系统安全可靠运行的有效手段。电力系统实时仿真对各环节的用时要求苛刻，其中通信时间的长短对电力系统实时仿真的仿真步长具有较大影响。
现有的电力系统实时仿真计算中采用的存储-转发通信模式延时较大，当实时仿真规模增大时，采用存储-转发通信模式将使得通信时间急剧增大，从而导致在规定时间步长内难以完成实时仿真计算任务。
因此，提出了一种数据弱缓冲交换通信模式，此种通信方式可在中间节点接收到上一节点的报文头时立即完成对报文的转发，不必等待整个报文接收完成再转发，因此通信延时较小。电力系统实时仿真对时间要求极为严苛，一旦实时仿真全过程超时便会导致实仿真失败。因此需要量化实时仿真过程中的每一环节时间(包括计算环节、通信环节、抖动环节等)。但是数据弱缓冲交换通信模式目前在电力系统实时仿真领域暂无应用，也更未量化此种通信模式下电力系统实时仿真通信时间。
因此，需要一种对通信时间的量化方案，以支撑将数据弱缓冲交换应用于电力系统实时仿真。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种电力系统仿真通信时间计算方法、装置和设备，实现基于数据弱缓冲交换下进行延时通信时间计算，支撑将数据弱缓冲交换应用于电力系统实时仿真。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种电力系统仿真通信时间计算方法，包括：
确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间，所述单步长传输时间基于单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间以及报文的报文长度生成；
基于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对；
确定所述各传输节点对的报文传输次数，所述报文传输次数基于所述传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定；
根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间；
根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间。
优选的，所述确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间的计算公式为：
Figure GDA0004065525360000021
其中，ti为第i条报文的单步长传输时间，tr_i为第i条报文的单步长报文的路由器决策时间，ts_i为第i条报文的单步长报文的路由器内部交换时间，tw_i为第i条报文的单步长报文的头切片路由器内传输时间，Li为第i条报文的报文长度。
优选的，确定所述各传输节点对的报文传输次数的计算公式为：
Figure GDA0004065525360000022
其中，J为传输节点对的报文传输次数，CEILING为向上取整运算，Li为传输节点对中传输的第i条报文的报文长度，n为传输节点对中传输的报文总数，W为所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽。
优选的，根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间，包括：
根据所述各传输节点对的报文传输次数，以及所述各传输节点对中传输的每一报文的报文长度，确定所述各传输节点对的每一报文组；
根据所述每一报文组中各报文对应的单步长传输时间，确定每一报文组传输时间；
基于所述每一报文组传输时间，确定所述各传输节点对的报文传输时间。
优选的，根据所述每一报文组中各报文对应的单步长传输时间，确定每一报文组传输时间，包括：
将所述每一报文组中的各报文对应的单步长传输时间中最大的单步长传输时间，确定为报文组的报文组传输时间。
优选的，基于所述每一报文组传输时间，确定所述各传输节点对的报文传输时间，包括：
对所述各传输节点对中的每一报文组对应的报文组传输时间进行累加，将累加结果确定为所述各传输节点对的报文传输时间。
优选的，根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间的计算公式为：
Figure GDA0004065525360000031
其中，tall_max为全传输节点间传输报文的最大传输时间，ttwo_ij为报文传输方向为由传输节点i至传输节点j的传输节点对的报文传输时间，m为电力系统仿真中传输节点总数。
优选的，根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最小传输时间，包括：
确定与每一传输节点对应的每一目标传输时间，所述目标传输时间为传输到同一传输节点的全部传输节点对的报文传输时间中，最大的报文传输时间；
将全部的所述目标传输时间中，最大的目标传输时间确定为全传输节点间传输报文的最小传输时间。
一种电力系统仿真通信时间计算装置，包括：
单步长时间单元，用于确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间，所述单步长传输时间基于单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间以及报文的报文长度生成；
节点对确定单元，用于于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对；
传输次数单元，用于确定所述各传输节点对的报文传输次数，所述报文传输次数基于所述传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定；
节点对时间单元，用于根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间；
全传输确定单元，用于根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间。
一种电力系统仿真通信时间计算设备，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于执行所述程序，实现如上述任一项所述的电力系统仿真通信时间计算方法的各个步骤。
从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种电力系统仿真通信时间计算方法、装置和设备，通过单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间以及报文的报文长度，可以确定电力系统仿真中每一报文的单步长传输时间。基于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对，并确定所述各传输节点对的报文传输次数，所述报文传输次数基于所述传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定。在各传输节点对的每一次传输中都并行传输着多个报文，因此可以根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定各传输节点对的报文传输时间。最后根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间。
本申请对基于数据弱缓冲交换通信模式的电力系统实时仿真通信环节时间进行量化计算，通过电力系统仿真中自带的计时模块，可对单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间等进行计时，并依此计算得到所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间，即整个电力系统仿真中通信环节的时间范围。本申请一方面可明确与通信环节有关的各项目指标，另一方面可以在实时仿真失败时，根据验证是否是通信环节导致的实时仿真失败，将支撑数据弱缓冲交换在电力系统实时仿真中的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请公开的一种电力系统仿真通信时间计算方法的流程图；
图2为本申请示例的一种电力系统仿真中传输节点间进行通信的示意图；
图3为本申请示例的一种传输节点对中报文传输的示意图；
图4为本申请示例的另一种传输节点对中报文传输的示意图；
图5为本申请公开的一种电力系统仿真通信时间计算装置结构框图；
图6为本申请公开的一种电力系统仿真通信时间计算设备的硬件结构框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
接下来介绍本申请方案，本申请提出如下技术方案，具体参见下文。
本申请的电力系统仿真基于数据弱交换的通信模式。传统的电力系统实时仿真通信基于“存储-转发”通信模式，即数据从传输节点A传往传输节点C时，数据首先从传输节点A传递到传输节点B，在传输节点B中进行检验(例如循环冗余码校验)，验证无误后才传递给传输节点C。随着新型电力系统的建设，大量风机、光伏接入新型电力系统，导致电力系统的实时仿真规模呈现指数级增长趋势，在实时仿真时若仍然采用传统的“存储-转发”通信模式，将使得全系统的通信时间剧增，例如以前可能只需要10000次“存储-转发”通信，现在规模指数级增加，可能需要100万次“存储-转发”通信，从而导致实时仿真步长越限。因此需要采用新的快速通信模式。
数据弱缓冲交换这种通信模式可以大大减少通信延时，数据弱缓冲交换不同于存储-转发通信，同样由A传递给C，缓冲节点B接收到A传递的数据报文头(即一部分数据)即开始转发给C，而不是将所有数据存储到B中，校验完之后再传递给C，因此通信延时较小。采用数据弱缓冲交换这种通信模式可以有效应对如大量风机、光伏大规模接入电网场景下的实时仿真需求，满足实时仿真步长要求。
本申请提出的的电力系统仿真通信时间计算方法应用于电力系统仿真，该电力系统仿真中可以包括：
若干个传输节点和系统处理器，传输节点之间通信相连，每个传输节点均与系统处理器通信相连。
其中，每个传输节点都可以与电力系统仿真内的其他任一个传输节点进行通信，即实现报文的互相传输，一般的情况下，对于其中的任意两个传输节点，报文在两个节点间进行报文传输的传输方向不受限制，即可以由第一传输节点发送至第二传输节点，也可以由第二传输节点发送至第一传输节点。每个传输节点可以具有获取时间信息，并对时间信息进行运算等功能，每个传输节点和系统处理器均具备收发时间信息的功能。单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间等均可以通过终端节点中安装计时器计时得到。
图1为本申请实施例公开的一种电力系统仿真通信时间计算方法流程图，如图1所示，该方法可以包括：
步骤S1、确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间。
具体的，电力系统实时仿真计算单位是一个步长(一般为50us)，单步长即为一个完整的计算周期，这个计算周期包括计算时间、通信时间、抖动时间等，本申请中所述单步长即为一个完整周期内的传输时间，不涉及到多个步长(计算周期)。所述单步长传输时间基于单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间以及报文的报文长度生成。其中，路由器决策时间为路由器根据路由表中的信息，选择一条最佳的路径，将数据转发出去，选择这个最佳路径的时间即为路由决策时间；路由器内部交换时间为从路由输入缓冲区到输出缓冲区的时间；头切片路由器内传输时间为第一个切片数据在路由器内部的延迟时间(链路延迟)。
以电力系统仿真中的一条报文为例，分别通过如下两个步骤计算得到电力系统仿真中的一条报文的单步长传输时间：
①比较报文的单步长报文的路由器内部交换时间与报文的单步长报文的头切片路由器内传输时间的大小。
②若比较得到报文的路由器内部交换时间大于或等于头切片路由器内传输时间，则报文的单步长传输时间为路由器内部交换时间与报文长度的积，与路由器决策时间、路由器内部交换时间、头切片路由器内传输时间的和。
若比较得到报文的路由器内部交换时间小于头切片路由器内传输时间，则报文的单步长传输时间为头切片路由器内传输时间与报文长度的积，与路由器决策时间、路由器内部交换时间、头切片路由器内传输时间的和。
因此，可总结得到所述电力系统仿真中每一报文的单步长传输时间的计算公式，对于电力系统仿真中的第i条报文，其单步长传输时间为：
Figure GDA0004065525360000071
其中，ti为第i条报文的单步长传输时间，tr_i为第i条报文的单步长报文的路由器决策时间，ts_i为第i条报文的单步长报文的路由器内部交换时间，tw_i为第i条报文的单步长报文的头切片路由器内传输时间，Li为第i条报文的报文长度。
步骤S2、基于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对。
具体的，每一传输节点对中包含两个传输节点，以及报文在这两个传输节点对中的报文传输方向，在确定得到的若干传输节点对中，两两节点对都不相同，即每一节点对都是唯一的。
图2为电力系统仿真中传输节点间进行通信的示意图，在图2所示的电力系统仿真中存在4个传输节点，每一传输节点与其他任一一个传输节点均发生报文传输，且在每一传输方向上都有报文传输的情况下，可以确定得到12对传输节点对，每一传输节点对都包含两个传输节点，以及报文传输方向，传输节点对分别为1→2、2→1、1→3、3→1、1→4、4→1、2→3、3→2、2→4、4→2、3→4、4→3。
在实际应用中，考虑到可能存在某两个传输节点对中未发生报文传输的情况，或某两个节点对中报文只发生单一方向的传输，因此在基于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对时，还需要结合电力系统仿真中，实际发生的报文传输情况确定。
步骤S3、确定所述各传输节点对的报文传输次数。
具体的，所述报文传输次数基于所述传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定。带宽是理想状况下链路的最大传输速率(即链路每秒能传输的最大比特数)，物理链路带宽指传输节点间的物理连接的链路最大传输速率，路由器通路带宽指路由器链路的最大传输速率。
以电力系统仿真中的一对传输节点对为例，分别通过如下两个步骤确定电力系统仿真中的一对传输节点对的传输次数：
①比较传输节点对中传输的所有报文的报文长度之和与电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽的大小。
②若比较得到传输节点对中传输的所有报文的报文长度之和大于或等于电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽，则传输节点对的报文传输次数为将传输的所有报文的报文长度之和与所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽的比，以1为单位向上取整，取整结果即为传输节点对的报文传输次数。
若比较得到传输节点对中传输的所有报文的报文长度之和小于电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽，则传输节点对的传输次数为1，即仅需一次报文传输即可将该传输节点对中所有待传输的报文全部传输完成。
因此，可总结得到所述电力系统仿真中每一传输节点对的报文传输次数的计算公式为：
Figure GDA0004065525360000091
其中，J为传输节点对的报文传输次数，CEILING为向上取整运算，Li为传输节点对中传输的第i条报文的报文长度，n为传输节点对中传输的报文总数，W为所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽。
在传输节点对中传输的所有报文的报文长度之和小于电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽的情况下，说明仅需一次传输即可将该传输节点对中所有待传输的报文全部传输完成，此时需要传输的若干报文为并行传输的。
如图3所示，传输节点对中需要传输的报文共4条，而该传输节点对所处的电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽为20，因此，该传输节点对待传输的4条报文长度之和仍小于物理链路及路由器通路带宽，在一次传输过程中，并行传输这4条报文即可完成对该传输节点中全部需要传输报文的传输。
在传输节点对中传输的所有报文的报文长度之和大于或等于电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽的情况下，说明无法通过一次传输将该传输节点对中所有待传输的报文全部传输完成，此时需要对待传输的报文进行分组，进行组串行传输，在每一次传输时即一组中，每一组中的多个报文并行传输。
如图4所示，传输节点对中需要传输的报文共5条，而该传输节点对所处的电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽为20，因此，该传输节点对待传输的5条报文长度之和为40，大于电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽，传输节点对的报文传输次数为将传输的所有报文的报文长度之和与所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽的比，以1为单位向上取整，取整结果为2，即为传输节点对的报文传输次数为2，需要两次串行传输才可完成对该传输节点中全部需要传输报文的传输。
步骤S4、根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间。
具体的，在确定了所述各传输节点对的报文传输次数后，方可确定是否需要对传输的报文进行分组，对于传输次数为1的传输节点对，仅需一次传输即可完成对全部报文的传输，此时无需分组，将全部待传输报文并行传输一次即可，而对于需要两次或以上传输次数的传输节点对，在进行传输前，还需要首先通过优化方法对报文进行分组，并依据分组结果对各组进行串行传输，对于每一组中的各报文，在一次传输中为并行传输。因此，对于一次传输，将所述报文组中的各报文对应的单步长传输时间中最大的单步长传输时间，对于一个传输节点对，其报文传输时间为对所述传输节点对中的每一报文组对应的报文组传输时间进行累加计算的结果。
示例如，在图4所示情况下，还需要对报文进行分组，通过优化方法将传输的报文合理分配到不同的组里面，将每一组作为一次传输的内容进行组串行传输。在图4中，经过优化方法对传输的报文分配后，生成两组，分别为报文1、报文2和报文5一组，报文3和报文4一组，第一组和第二组串行传输，即第一次传输的过程中，报文1、报文2和报文5并行传输，传输完毕后报文3和报文4并行传输。若报文长度与单步长传输时间呈正相关，那么第一组的传输时间为报文1的单步长传输时间，第二组的传输时间为报文4的单步长传输时间，该传输节点对的报文传输时间为报文1的单步长传输时间与报文4的单步长传输时间之和。
步骤S5、根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间。
具体的，由于电力系统仿真的具体架构极其复杂，在不知道详细架构的前提下要精准计算全传输时间很困难，但可以基于本申请确定全传输时间的范围，从而对电力系统仿真的设计反措提供帮助，当知道了详细架构时，可以计算出具体的传输时间，为电力系统实时仿真的设计反措提供支撑。
在本申请中，全传输最大传输时间为每两个传输节点的间两个不同传输方向的报文传输时间的平均值的和，综合后全传输最大传输时间为将全部传输节点对的报文传输时间的和除以二的计算结果。全传输最小传输时间为全部传输节点对中，依次确定以其中一个传输节点为中心，传输到该传输节点的全部传输节点对的报文传输时间最大的报文传输时间，再将确定得到的各个最大的报文传输时间里最大的一个报文传输时间认定为全传输最小传输时间。以全传输最小传输时间和全传输最大传输时间为起始值和终止值，可确定电力系统仿真的全传输时间的范围。
从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种电力系统仿真通信时间计算方法，通过单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间以及报文的报文长度，可以确定电力系统仿真中每一报文的单步长传输时间。基于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对，并确定所述各传输节点对的报文传输次数，所述报文传输次数基于所述传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定。在各传输节点对的每一次传输中都并行传输着多个报文，因此可以根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定各传输节点对的报文传输时间。最后根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间。
本申请对基于数据弱缓冲交换通信模式的电力系统实时仿真通信环节时间进行量化计算，通过电力系统仿真中自带的计时模块，可对单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间等进行计时，并依此计算得到所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间，即整个电力系统仿真中通信环节的时间范围。本申请一方面可明确与通信环节有关的各项目指标，另一方面可以在实时仿真失败时，根据验证是否是通信环节导致的实时仿真失败，将支撑数据弱缓冲交换在电力系统实时仿真中的应用。
在本申请的一些实施例中，对步骤S4、根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间的过程进行介绍，具体可以包括：
步骤S41、根据所述各传输节点对的报文传输次数，以及所述各传输节点对中传输的每一报文的报文长度，确定所述各传输节点对的每一报文组。
具体的，根据所述各传输节点对的报文传输次数，以及所述各传输节点对中传输的每一报文的报文长度，对传输的报文进行分组，对于传输次数为1的传输节点对，仅需一次传输即可完成对全部报文的传输，此时所有报文均属于第一组，将全部待传输报文并行传输一次即可，而对于需要两次或以上传输次数的传输节点对，在进行传输前，还需要首先通过优化方法对报文进行分组，并依据分组结果对各组进行串行传输，对于每一组中的各报文，在一次传输中为并行传输。因此，对于一次传输，将所述报文组中的各报文对应的单步长传输时间中最大的单步长传输时间，对于一个传输节点对，其报文传输时间为对所述传输节点对中的每一报文组对应的报文组传输时间进行累加计算的结果。
步骤S42、根据所述每一报文组中各报文对应的单步长传输时间，确定每一报文组传输时间。
具体的，根据所述每一报文组中各报文对应的单步长传输时间，确定每一报文组传输时间，将所述每一报文组中的各报文对应的单步长传输时间中最大的单步长传输时间，确定为报文组的报文组传输时间。
对于每一报文组的中各报文，比较其中各报文的单步长传输时间，将其中时长最大的报文的单步长传输时间确定为这一组的报文组传输时间。示例如，在图4所示情况下，若报文长度与单步长传输时间呈正相关，那么第一组的传输时间为报文1的单步长传输时间，第二组的传输时间为报文4的单步长传输时间。
因此，可总结得到根据所述每一报文组中各报文对应的单步长传输时间，确定每一报文组传输时间的计算公式为：
ttwo_x＝max{tvct_x1,tvct_x2,…tvct_xj}
其中，ttwo_x为一个传输节点对的第x组报文组的报文组传输时间，tvct_x1为第x组报文组中第1条报文的单步长传输时间，tvct_x2为第x组报文组中第2条报文的单步长传输时间，tvct_xj为第x组报文组中第j条报文的单步长传输时间。
步骤S43、基于所述每一报文组传输时间，确定所述各传输节点对的报文传输时间。
具体的，基于所述每一报文组传输时间，确定所述各传输节点对的报文传输时间，将各传输节点对中的每一报文组对应的报文组传输时间进行累加，最终得到的累加结果即为所述各传输节点对的报文传输时间。
在传输节点对中传输的所有报文的报文长度之和大于或等于电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽的情况下，则传输节点对的报文传输次数为将传输的所有报文的报文长度之和与所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽的比，并以1为单位向上取整的取整结果。此时，由于报文在该传输节点对中为多组串行传输，且每一报文组的报文组传输时间为报文组中的各报文对应的单步长传输时间中最大的单步长传输时间。因此，该传输节点对的报文传输时间应为传输节点对中的每一报文组对应的报文组传输时间的累加和。
在传输节点对中传输的所有报文的报文长度之和小于电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽的情况下，则传输节点对的传输次数为1，即仅需一次报文传输即可将该传输节点对中所有待传输的报文全部传输完成。因此，该传输节点对的报文传输时间应为传输节点对中的第一组也是唯一一组报文组对应的报文组传输时间，即这一报文组中的各报文对应的单步长传输时间中最大的单步长传输时间。
因此，可总结得到基于所述每一报文组传输时间，确定所述各传输节点对的报文传输时间的计算公式为：
Figure GDA0004065525360000141
其中，ttwo为一个传输节点对的报文传输时间，ttwo_k为传输节点对中第k组报文组的报文组传输时间，J为传输节点对的报文传输次数，tvct_1为传输节点对的唯一报文组中第1条报文的单步长传输时间，tvct_2为传输节点对的唯一报文组中第2条报文的单步长传输时间，tvct_n为传输节点对的唯一报文组中第n条报文的单步长传输时间，Li为传输节点对中传输的第i条报文的报文长度，n为传输节点对中传输的报文总数，W为所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽。
在本申请的一些实施例中，对步骤S5、根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间的过程进行介绍，具体可以包括：
全传输最大传输时间：
确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间的计算公式为：根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间的计算公式为：
Figure GDA0004065525360000142
其中，tall_max为全传输节点间传输报文的最大传输时间，ttwo_ij为报文传输方向为由传输节点i至传输节点j的传输节点对的报文传输时间，m为传输节点总数。
具体的，全传输最大传输时间为每两个传输节点的间两个不同传输方向的报文传输时间的平均值的和，综合后全传输最大传输时间为将全部传输节点对的报文传输时间的和除以二的计算结果。
全传输最小传输时间：
根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最小传输时间，包括：
①确定与每一传输节点对应的每一目标传输时间，所述目标传输时间为传输到同一传输节点的全部传输节点对的报文传输时间中，最大的报文传输时间。
②将全部的所述目标传输时间中，最大的目标传输时间确定为全传输节点间传输报文的最小传输时间。
具体的，全传输最小传输时间为全部传输节点对中，依次确定以其中一个传输节点为中心，传输到该传输节点的全部传输节点对的报文传输时间最大的报文传输时间，再将确定得到的各个最大的报文传输时间里最大的一个报文传输时间认定为全传输最小传输时间。
因此，可总结得到全传输最小传输时间的计算公式为：
tall_min＝max{max{ttwo_11，ttwo_21，…，ttwo_m1},max{ttwo_12，ttwo_22，…，ttwo_m2},
…，max{ttwo_1m，ttwo_2m，…，ttwo_mm}}
ttwo_ij＝0i＝j
其中，tall_min为全传输最小传输时间；ttwo_ij为报文传输方向为由传输节点i至传输节点j的传输节点对的报文传输时间；m为电力系统仿真中的传输节点总数；ttwo_11为报文传输方向为由传输节点1至传输节点1的传输节点对的报文传输时间；ttwo_21为报文传输方向为由传输节点2至传输节点1的传输节点对的报文传输时间；ttwo_m1为报文传输方向为由传输节点m至传输节点1的传输节点对的报文传输时间；ttwo_12为报文传输方向为由传输节点1至传输节点2的传输节点对的报文传输时间；ttwo_22为报文传输方向为由传输节点2至传输节点2的传输节点对的报文传输时间；ttwo_m2为报文传输方向为由传输节点m至传输节点2的传输节点对的报文传输时间；ttwo_1m为报文传输方向为由传输节点1至传输节点m的传输节点对的报文传输时间；ttwo_2m为报文传输方向为由传输节点2至传输节点m的传输节点对的报文传输时间；ttwo_mm为报文传输方向为由传输节点m至传输节点m的传输节点对的报文传输时间。
下面对本申请实施例提供的电力系统仿真通信时间计算装置进行描述，下文描述的电力系统仿真通信时间计算装置与上文描述的电力系统仿真通信时间计算方法可相互对应参照。
参见图5，图5为本申请实施例公开的一种电力系统仿真通信时间计算装置结构示意图。
如图5所示，该装置可以包括：
单步长时间单元110，用于确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间，所述单步长传输时间基于单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间以及报文的报文长度生成；
节点对确定单元120，用于于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对；
传输次数单元130，用于确定所述各传输节点对的报文传输次数，所述报文传输次数基于所述传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定；
节点对时间单元140，用于根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间；
全传输确定单元150，用于根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间。
从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种电力系统仿真通信时间计算装置，通过单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间以及报文的报文长度，可以确定电力系统仿真中每一报文的单步长传输时间。基于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对，并确定所述各传输节点对的报文传输次数，所述报文传输次数基于所述传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定。在各传输节点对的每一次传输中都并行传输着多个报文，因此可以根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定各传输节点对的报文传输时间。最后根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间。
本申请对基于数据弱缓冲交换通信模式的电力系统实时仿真通信环节时间进行量化计算，通过电力系统仿真中自带的计时模块，可对单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间等进行计时，并依此计算得到所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间，即整个电力系统仿真中通信环节的时间范围。本申请一方面可明确与通信环节有关的各项目指标，另一方面可以在实时仿真失败时，根据验证是否是通信环节导致的实时仿真失败，将支撑数据弱缓冲交换在电力系统实时仿真中的应用。
可选的，上述单步长时间单元，确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间的计算公式为：
Figure GDA0004065525360000171
其中，ti为第i条报文的单步长传输时间，tr_i为第i条报文的单步长报文的路由器决策时间，ts_i为第i条报文的单步长报文的路由器内部交换时间，tw_i为第i条报文的单步长报文的头切片路由器内传输时间，Li为第i条报文的报文长度。
可选的，上述传输次数单元，确定所述各传输节点对的报文传输次数的计算公式为：
Figure GDA0004065525360000172
其中，J为传输节点对的报文传输次数，CEILING为向上取整运算，Li为传输节点对中传输的第i条报文的报文长度，n为传输节点对中传输的报文总数，W为所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽。
可选的，上述节点对确定单元，根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间的过程，包括：
根据所述各传输节点对的报文传输次数，以及所述各传输节点对中传输的每一报文的报文长度，确定所述各传输节点对的每一报文组；
根据所述每一报文组中各报文对应的单步长传输时间，确定每一报文组传输时间；
基于所述每一报文组传输时间，确定所述各传输节点对的报文传输时间。
可选的，上述节点对确定单元，根据所述每一报文组中各报文对应的单步长传输时间，确定每一报文组传输时间的过程，包括：
将所述每一报文组中的各报文对应的单步长传输时间中最大的单步长传输时间，确定为报文组的报文组传输时间。
可选的，上述节点对确定单元，基于所述每一报文组传输时间，确定所述各传输节点对的报文传输时间的过程，包括：
对所述各传输节点对中的每一报文组对应的报文组传输时间进行累加，将累加结果确定为所述各传输节点对的报文传输时间。
可选的，上述全传输确定单元，根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间的计算公式为：
Figure GDA0004065525360000181
其中，tall_max为全传输节点间传输报文的最大传输时间，ttwo_ij为报文传输方向为由传输节点i至传输节点j的传输节点对的报文传输时间，m为电力系统仿真中传输节点总数。
可选的，上述全传输确定单元，根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最小传输时间的过程，包括：
确定与每一传输节点对应的每一目标传输时间，所述目标传输时间为传输到同一传输节点的全部传输节点对的报文传输时间中，最大的报文传输时间；
将全部的所述目标传输时间中，最大的目标传输时间确定为全传输节点间传输报文的最小传输时间。
本申请实施例提供的电力系统仿真通信时间计算装置可应用于电力系统仿真通信时间计算设备。可选的，图6示出了电力系统仿真通信时间计算设备的硬件结构框图，参照图6，电力系统仿真通信时间计算设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器1，至少一个通信接口2，至少一个存储器3和至少一个通信总线4；
在本申请实施例中，处理器1、通信接口2、存储器3、通信总线4的数量为至少一个，且处理器1、通信接口2、存储器3通过通信总线4完成相互间的通信；
处理器1可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等；
存储器3可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)等，例如至少一个磁盘存储器；
其中，存储器存储有程序，处理器可调用存储器存储的程序，所述程序用于：
确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间，所述单步长传输时间基于单步长报文的路由器决策时间、单步长报文的路由器内部交换时间、单步长报文的头切片路由器内传输时间以及报文的报文长度生成；
基于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对；
确定所述各传输节点对的报文传输次数，所述报文传输次数基于所述传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定；
根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间；
根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间。
可选地，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电力系统仿真通信时间计算方法，其特征在于，包括：
确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间，所述单步长传输时间基于报文的单步长的路由器决策时间、报文的单步长的路由器内部交换时间、报文的单步长的头切片路由器内传输时间以及报文的报文长度生成，所述头切片路由器内传输时间为第一个切片数据在路由器内部的延迟时间；
基于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对；
确定所述各传输节点对的报文传输次数，所述报文传输次数基于所述传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定；
根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间；
根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间；
根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间的计算公式为：
Figure FDA0004065525350000011
其中，tall_max为所述全传输最大传输时间，ttwo_ij为报文传输方向为由传输节点i至传输节点j的传输节点对的报文传输时间，m为电力系统仿真中传输节点总数；
根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最小传输时间，包括：
确定与每一传输节点对应的每一目标传输时间，所述目标传输时间为传输到同一传输节点的全部传输节点对的报文传输时间中，最大的报文传输时间；
将全部的所述目标传输时间中，最大的目标传输时间确定为所述全传输最小传输时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间的计算公式为：
Figure FDA0004065525350000021
其中，tk为第k条报文的单步长传输时间，tr_k为第k条报文的单步长的路由器决策时间，ts_k为第k条报文的单步长的路由器内部交换时间，tw_k为第k条报文的单步长的头切片路由器内传输时间，Lk为第k条报文的报文长度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述各传输节点对的报文传输次数的计算公式为：
Figure FDA0004065525350000022
其中，J为传输节点对的报文传输次数，CEILING为向上取整运算，Li为传输节点对中传输的第k条报文的报文长度，n为传输节点对中传输的报文总数，W为所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间，包括：
根据所述各传输节点对的报文传输次数，以及所述各传输节点对中传输的每一报文的报文长度，确定所述各传输节点对的每一报文组；
根据所述每一报文组中各报文对应的单步长传输时间，确定每一报文组传输时间；
基于所述每一报文组传输时间，确定所述各传输节点对的报文传输时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述每一报文组中各报文对应的单步长传输时间，确定每一报文组传输时间，包括：
将所述每一报文组中的各报文对应的单步长传输时间中最大的单步长传输时间，确定为报文组的报文组传输时间。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述每一报文组传输时间，确定所述各传输节点对的报文传输时间，包括：
对所述各传输节点对中的每一报文组对应的报文组传输时间进行累加，将累加结果确定为所述各传输节点对的报文传输时间。
7.一种电力系统仿真通信时间计算装置，其特征在于，包括：
单步长时间单元，用于确定电力系统仿真中各报文的单步长传输时间，所述单步长传输时间基于报文的单步长的路由器决策时间、报文的单步长的路由器内部交换时间、报文的单步长的头切片路由器内传输时间以及报文的报文长度生成，所述头切片路由器内传输时间为第一个切片数据在路由器内部的延迟时间；
节点对确定单元，用于基于所述电力系统仿真的传输节点，确定若干传输节点对；
传输次数单元，用于确定所述各传输节点对的报文传输次数，所述报文传输次数基于所述传输节点对间需要传输的报文总长度，以及，所述电力系统仿真的物理链路及路由器通路带宽确定；
节点对时间单元，用于根据所述各传输节点对的报文传输次数，所述各传输节点对中传输的每一报文的单步长传输时间以及报文长度，确定所述各传输节点对的报文传输时间；
全传输确定单元，用于根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间和全传输最小传输时间；
所述全传输确定单元根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最大传输时间的计算公式为：
Figure FDA0004065525350000031
其中，tall_max为所述全传输最大传输时间，ttwo_ij为报文传输方向为由传输节点i至传输节点j的传输节点对的报文传输时间，m为电力系统仿真中传输节点总数；
所述全传输确定单元根据所述各传输节点对的报文传输时间，确定所述电力系统仿真的全传输最小传输时间，包括：
确定与每一传输节点对应的每一目标传输时间，所述目标传输时间为传输到同一传输节点的全部传输节点对的报文传输时间中，最大的报文传输时间；
将全部的所述目标传输时间中，最大的目标传输时间确定为所述全传输最小传输时间。
8.一种电力系统仿真通信时间计算设备，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于执行所述程序，实现如权利要求1-6中任一项所述的电力系统仿真通信时间计算方法的各个步骤。
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