一种闭环实时仿真系统和方法与流程

1.本发明属于电力系统仿真技术领域，尤其涉及一种闭环实时仿真系统和方法。


背景技术：

2.实时数字仿真系统(real time digital simulation system，rtds)是数字仿真技术、计算机技术和并行处理技术发展的产物，它不仅具有数字仿真的特点，而且并行处理技术的采用和专用硬件的设计，保证了rtds运行的实时性和具有闭环测试的能力。
3.rtds用于模拟装有稳控系统的电网内一次设备的运行及各类故障，并为稳控系统提供所需模拟量和开关量的输入信号，同时接收稳控系统开关量的输出信号，通过设置各类故障考察整个稳控系统的动作过程，以验证控制策略逻辑的正确性。
4.目前rtds已采用gtnet接口卡与稳控系统进行模拟量和数字量的通信，优化了使用传统接口卡的rtds接线量复杂和易出错的缺点，但当gtnet接口卡输出的模拟量信号和数字量信号过多时仍会导致rtds运行出现卡顿和仿真效率低下的问题，若试验系统中包含多台稳控装置则会极大影响rtds的运行速率和即时获取仿真结果。


技术实现要素：

5.本技术提供一种闭环实时仿真系统和方法，以提供一种仿真效率更高、运行效率更高的仿真系统和方法。
6.本技术一方面提供一种闭环实时仿真系统，所述一种闭环实时仿真系统包括：实时数字仿真器、光电转换器、稳控装置和分析装置；
7.所述实时数字仿真器装配有gtnet板卡；
8.所述gtnet板卡的数量大于等于2，其中，至少有一块gtnet板卡以gtnet_sv模式进行运作，且至少有一块gtnet板卡以gtnet_gse模式进行运作；
9.所述实时数字仿真器的gtnet板卡与所述光电转换器连接，所述光电转换器用于将所述实时数字仿真器发出的电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号转换为光信号；
10.所述光电转换器与所述稳控装置连接，所述稳控装置用于接收所述光电转换器传输的光信号，并通过稳控装置对接收的光信号进行控制策略计算，将控制策略计算生成的解列、切机和切负荷信号以光信号的形式反馈至所述光电转换器，所述光电转换器将接收的反馈光信号转换为电信号，并输出至所述实时数字仿真器；
11.所述分析装置与所述实时数字仿真器连接；用于获取解列、切机和切负荷信号。
12.可选的，所述gtnet板卡与所述光电转换器之间通过网线连接，所述分析装置与所述实时数字仿真器之间通过网线连接，所述光电转换器与所述稳控装置之间通过光纤连接。
13.可选的，所述稳控装置数量大于等于2，所述稳控装置之间通过光纤串行连接，每台稳控装置之间可独立对电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号进行并行
处理，并将生成的解列、切机和切负荷信号反馈至所述光电转换器。
14.可选的，所述分析装置为安装有rscad软件的计算机。
15.本技术另一方面提供一种闭环实时仿真方法，所述一种闭环实时仿真方法由所述一种闭环实时仿真系统执行，包括：
16.利用实时数字仿真器发出电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号至光电转换器；
17.利用光电转换器将电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号转换为光信号并输送至稳控装置；
18.利用稳控装置对获取到的光信号进行控制策略计算后生成解列、切机和切负荷信号并以光信号的形式反馈至光电转换器；
19.利用光电转换器将解列、切机和切负荷的光信号转换为电信号输送至实时数字仿真器；
20.利用分析装置从实时数字仿真器获取解列、切机和切负荷信号。
21.可选的，所述利用实时数字仿真器发出电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号至光电转换器具体为：
22.利用以gtnet_sv模式进行运作的gtnet板卡发出电流模拟量信号和电压模拟量信号至所述光电转换器；
23.利用以gtnet_gse模式进行运作的gtnet板卡发出goose开关量信号至所述光电转换器。
24.可选的，所述利用稳控装置对获取到的光信号进行控制策略计算后得到解列、切机和切负荷信号并以光信号的形式反馈至光电转换器具体为：
25.利用至少2台串联的稳控装置同时对获取到的光信号进行控制策略计算以获得解列、切机和切负荷信号，每台稳控装置分别将获得的解列、切机和切负荷信号以光信号的形式反馈至光电转换器。
26.可选的，所述利用光电转换器将解列、切机和切负荷的光信号转换为电信号输送至实时数字仿真器具体为：
27.利用光电转换器将解列、切机和切负荷的光信号转换为电信号输送至以gtnet_gse模式进行运作的gtnet板卡。
28.可选的，所述分析装置为安装有rscad软件的计算机。
29.本技术提供的一种闭环实时仿真系统和方法，所述一种闭环实时仿真系统用于执行所述一种闭环实时仿真方法的步骤。本技术技术方案将传统实时仿真系统所用的接口卡替换为gtnet接口卡，简化了传统实时仿真系统中的线路连接，同时针对gtnet接口卡输出的模拟量信号和数字量信号过多时，实时仿真系统运行会出现卡顿和仿真效率低下的情况，本技术将传统实时仿真系统中的电信号传输转换为光信号传输，提高了信号传输速率，提高了仿真系统运行的流畅度和仿真效率。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还
可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本技术实施例提供的一种闭环实时仿真系统的结构示意图；
32.图2为本技术实施例提供的一种闭环实时仿真方法的流程示意图。
具体实施方式
33.如图1所示，为本技术实施例提供的一种闭环实时仿真系统的结构示意图，所述一种闭环实时仿真系统，包括：实时数字仿真器、光电转换器、稳控装置和分析装置。
34.所述稳控装置包括第一稳控装置和第二稳控装置。
35.所示实时数字仿真器装配的gtnet板卡数量大于等于2，其中，至少有一块gtnet板卡以gtnet_sv模式进行运作，至少有一块gtnet板卡以gtnet_gse模式进行运作。
36.需要说明的是，gtnet板卡以gtnet_sv模式工作时，主要功能是同步采集电力系统实时模型的模拟量信息，按照iec61850标准格式发送给稳控装置。gtnet板卡以gtnet_gse模式工作时，主要功能是传输电力系统实时模型的状态信息给稳控装置，同时接收来自稳控装置的动作或控制信号。
37.gtnet_sv板卡通过网线与所述光电转换器连接，用于将所述实时数字仿真器发出的电流模拟量信号和电压模拟量信号传输至所述光电转换器；gtnet_gse板卡通过网线与所述光电转换器连接，用于将所述实时数字仿真器发出的goose开关量信号传输至所述光电转换器。
38.所述光电转换器通过光纤与所述第一稳控装置连接，所述光电转换器将电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号转换为光信号，并通过光纤将光信号传输至所述第一稳控装置，所述第一稳控装置通过光纤与所述第二稳控装置连接，所述第二稳控装置通过光纤获取所述第一稳控装置所获取的光信号。
39.为更清楚地说明本技术实施例保护的技术方案，现对电流模拟量信号和电压模拟量信号如何接入稳控装置举例说明。
40.例如，本技术实施例共接入含有6台机组电网的三相电压量和三相电流量，gtnet_sv板卡将机组和交流线路的模拟电压量和模拟电流量输出至光电转换器，光电转换器将模拟电压量和模拟电流量转换为光信号后再送至安全稳定控制装置。6台机组的模拟电压量采用并联的方式接入到稳控装置的电压测量电感端，6台机组的模拟电流量采用串联的方式接入到稳控装置的电流测量电感端，其中，电压回路进入装置前需经交流空开。
41.为更清楚地说明本技术实施例保护的技术方案，现对goose开关量信号如何接入稳控装置举例说明。
42.例如，本技术实施例goose开关量信号输出主要通过结合hwj开关，利用gtnet_gse板卡的数字量输出接口输出至光电转换器，其中，hwj开关为合位代表gtnet_gse板卡的数字量输出接口输出的信号为1，hwj开关为分位代表gtnet_gse板卡的数字量输出接口输出的信号为0。光电转换器将goose开关量信号转换为光信号后再送至安全稳定控制装置，每台稳控装置可输出6台机组各1副跳闸接点，分别反馈gtnet_gse板卡的数字量输入接口中。
43.所述第一稳控装置和第二稳控装置分别对获取到的电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号进行同步控制策略计算，并生成解列、切机和切负荷信号。
44.需要说明的是，本技术实施例中第一稳控装置和第二稳控装置为不同厂家的稳控
装置，可同时获取电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号并独立进行控制策略计算，一旦控制策略计算完成，立即生成的解列、切机和切负荷信号。本技术实施例在一次仿真动作中，利用了不同厂家的稳控装置对配电网系统进行仿真模拟，实现了并行处理，提高了实时仿真效率。
45.所述第一稳控装置和所述第二稳控装置分别通过光纤与所述电转换器连接，用于将生成的解列、切机和切负荷信号以光信号的形式反馈至所述光电转换器。
46.所述光电转换器通过网线与所述gtnet_gse板卡连接，所述光电转换器将所述第一稳控装置和所述第二稳控装置反馈回的光信号转换为电信号，并通过网线将电信号传输至所述实时数字仿真器。
47.所述分析装置通过网线与所述实时数字仿真器连接，用于获取所述实时数字仿真器中的解列、切机和切负荷信号，所述分析装置为安装有rscad软件的计算机。
48.本技术实施例中将电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号转换为光信号进行传输，极大提高了信号传输速率，避免了传统以太网传输时出现的网线长度不够、带宽有限和传输速度低等问题。
49.如图2所示，为本技术实施例提供的一种闭环实时仿真方法的流程示意图，所述一种闭环实时仿真方法包括步骤s101至步骤s105。
50.步骤s101，利用实时数字仿真器发出电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号至光电转换器。
51.所述实时数字仿真器装配有gtnet_sv板卡和gtnet_gse板卡，其中电流模拟量信号和电压模拟量信号由所述gtnet_sv板卡发出，goose开关量信号由所述gtnet_gse板卡发出。
52.步骤s102，利用光电转换器将电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号转换为光信号并输送至稳控装置。
53.需要说明的是，传统闭环实时仿真方法通过网线直接将电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号以电信号的形式输送至稳控装置，若电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号信号量过大则会出现卡顿和仿真效率低等问题。本技术实施例将电流模拟量信号、电压模拟量信号和goose开关量信号从电信号转化成光信号的形式输送至稳控装置，极大提高了信号传输速率，避免了仿真系统出现卡顿。
54.步骤s103，利用稳控装置对获取到的光信号进行控制策略计算后生成解列、切机和切负荷信号并以光信号的形式反馈至光电转换器。
55.本技术实施例采用两台不同厂家的稳控装置分别对获取到的光信号进行并行处理，极大提升了实时仿真效率，经控制策略计算后，两台稳控装置分别生成解列、切机和切负荷信号，并以光信号的形式反馈至光电转换器。
56.步骤s104，利用光电转换器将解列、切机和切负荷的光信号转换为电信号输送至实时数字仿真器。
57.需要说明的是，由于实时数字仿真器无法识别光信号，故需将光信号转换为电信号，所述光电转换器将解列、切机和切负荷信号输送至所述gtnet_gse板卡。
58.步骤s105，利用分析装置从实时数字仿真器获取解列、切机和切负荷信号。
59.所述分析装置为安装有rscad软件的计算机。
60.本技术提供的一种闭环实时仿真系统和方法，所述一种闭环实时仿真系统用于执行所述一种闭环实时仿真方法的步骤。本技术技术方案将传统实时仿真系统所用的接口卡替换为gtnet接口卡，简化了传统实时仿真系统中的线路连接，同时针对gtnet接口卡输出的模拟量信号和数字量信号过多时，实时仿真系统运行会出现卡顿和仿真效率低下的情况，本技术将传统实时仿真系统中的电信号传输转换为光信号传输，提高了信号传输速率，提高了仿真系统运行的流畅度和仿真效率。
61.以上结合具体实施方式和范例性实例对本技术进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本技术的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本技术精神和范围的情况下，可以对本技术技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本技术的范围内。本技术的保护范围以所附权利要求为准。