專利名稱：一種電磁暫態與機電暫態混合實時仿真接口進程控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電磁暫態與機電暫態混合實時仿真接口進程控制系統，屬于電力 系統暫態仿真技術領域。
背景技術：
在電力系統的實時數字仿真器(RTDS)與機電暫態仿真系統進行混合仿真的過程 中，需要實現以下過程(1)機電暫態仿真系統通過接口進程控制系統將仿真計算得到的第一電力系統的 電壓和電流量傳遞給實時數字仿真器，實時數字仿真器利用電壓和電流量對第二電力系統 進行電磁暫態計算；(2)實時數字仿真器通過接口進程控制系統將仿真計算得到的第二電力系統的電 壓和電功率傳遞給機電暫態仿真系統，機電暫態仿真系統利用電壓和電功率對第一電力系 統進行機電暫態計算。由上述過程得出，接口進程控制系統的性能直接決定了電磁暫態與機電暫態混合 實時仿真的效果。分析研究表明采用實時數字仿真器(RTDS)的電磁暫態與機電暫態混合 實時仿真對接口進程控制系統的通訊速度和通道數量有較高的要求，目前市場上出售的商 用通訊系統均不能滿足要求。
發明內容
本發明的目的是提出一種電磁暫態與機電暫態混合實時仿真接口進程控制系統， 采用高速周邊器件互連總線(PCI Express)與高性能并行計算機連接，以實現電磁暫態與 機電暫態混合實時仿真。本發明提出的電磁暫態與機電暫態混合實時仿真接口進程控制系統，包括通信卡，用于通過計算機上的并行總線接收機電暫態仿真系統對第一電力系統的 機電暫態仿真計算結果，并將該計算結果發送至信號分配器，同時接收來自信號分配器的 實時數字仿真器對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結果，并將該計算結果通過并行總線 發送至計算機；信號分配器，將接收的上述計算機對第一電力系統的機電暫態仿真計算結果發送 至實時數字仿真器，同時接收來自實時數字仿真器對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結 果，并將該計算結果發送至通信卡；通信卡和信號分配器之間通過光纖連接。上述接口進程控制系統中，所述的通信卡，包括程序存儲器，用于存儲中央處理器的程序代碼，程序存儲器與中央處理器相連 接；數據存儲器，用于存儲中央處理器的數據，數據存儲器與中央處理器相連接；并行總線接口控制器，用于根據計算機并行總線協議，接收或發送計算機與中央處理器的之間的通信數據，并行總線接口控制器與中央處理器相連接；中央處理器，用于通過并行總線接口控制器接收機電暫態仿真系統對第一電力系 統的機電暫態仿真計算結果，并將該計算結果發送至網絡控制器，同時通過網絡控制器和 光信號收發器接收實時數字仿真器對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結果，并將該計算 結果通過并行總線接口控制器發送至計算機；網絡控制器，用于將中央處理器產生的信號轉換成網絡協議后，發送至光信號收 發器，同時接受光信號收發器的信號，并發送至中央處理器，網絡控制器與中央處理器相連 接；光信號收發器，用于將網絡控制器的電信號轉換成光信號后，將光信號發送至信 號分配器，同時將接收自信號分配器的光信號轉換成電信號后發送至網絡控制器，光信號 收發器與信號分配器相連接。上述接口進程控制系統中，所述的信號分配器，包括
電源模塊，用于為信號分配器提供電源；通訊模塊，用于接收通信卡中光信號收發器的光信號，并將光信號轉換為電信號， 將電信號經過自定義總線發送至數模轉換器，同時通過自定義總線接受模數轉換器的電信 號，將電信號轉換為光信號，發送至通訊卡中的光信號收發器；數模轉換器，將通訊模塊送來的數字信號轉換成模擬信號，并將該模擬信號發送 至實時數字仿真器；模數轉換模塊，將實時數字仿真器送來的模擬信號轉換成數字信號，并將該數字 信號發送至通訊模塊；電源模塊、通訊模塊、數模轉換器和模數轉換模塊分別通過自定義總線相連接。本發明提出的電磁暫態與機電暫態混合實時仿真接口進程控制系統，其優點是1、采用高性能中央處理器，具有準確的定時機制，保證了電磁暫態與機電暫態兩 個仿真系統的同步性；2、采用高速周邊器件互連總線、高性能中央處理器以及網絡控制器，具有很高的 通訊速度，保證了接口進程控制系統的實時性；3、采用光纖通訊技術，降低了信號的傳輸衰耗，保證了接口進程控制系統的通訊 精度及通訊距離。
圖1是本發明提出的接口進程控制系統在電磁暫態與機電暫態混合實時仿真系 統中的原理結構圖。圖2是接口進程控制系統中通信卡的結構框圖。圖3是接口進程控制系統中信號分配器的結構框圖。
具體實施例方式本發明提出的電磁暫態與機電暫態混合實時仿真接口進程控制系統，在在電磁暫 態與機電暫態混合實時仿真系統中的原理結構圖如圖1所示，包括通信卡，用于通過計算機上的并行總線接收機電暫態仿真系統對第一電力系統的機電暫態仿真計算結果，并將該計算結果發送至信號分配器，同時接收來自信號分配器的 實時數字仿真器對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結果，并將該計算結果通過并行總線 發送至計算機； 信號分配器，將接收的上述計算機對第一電力系統的機電暫態仿真計算結果發送 至實時數字仿真器，同時接收來自實時數字仿真器對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結 果，并將該計算結果發送至通信卡；通信卡和信號分配器之間通過光纖連接。上述接口進程控制系統中，所述的通信卡的結構框圖，如圖2所示，包括程序存儲器，用于存儲中央處理器的程序代碼，程序存儲器與中央處理器相連 接；數據存儲器，用于存儲中央處理器的數據，數據存儲器與中央處理器相連接；并行總線接口控制器，用于根據計算機并行總線協議，接收或發送計算機與中央 處理器的之間的通信數據，并行總線接口控制器與中央處理器相連接；中央處理器，用于通過并行總線接口控制器接收機電暫態仿真系統對第一電力系 統的機電暫態仿真計算結果，并將該計算結果發送至網絡控制器，同時通過網絡控制器和 光信號收發器接收實時數字仿真器對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結果，并將該計算 結果通過并行總線接口控制器發送至計算機；網絡控制器，用于將中央處理器產生的信號轉換成網絡協議后，發送至光信號收 發器，同時接受光信號收發器的信號，并發送至中央處理器，網絡控制器與中央處理器相連 接；光信號收發器，用于將網絡控制器的電信號轉換成光信號后，將光信號發送至信 號分配器，同時將接收自信號分配器的光信號轉換成電信號后發送至網絡控制器，光信號 收發器與信號分配器相連接。上述接口進程控制系統中，所述的信號分配器的結構框圖，如圖3所示，包括電源模塊，用于為信號分配器提供電源，輸入為220伏交流電壓，輸出為正5伏、正 負15伏和正負24伏直流電壓；通訊模塊，用于接收通信卡中光信號收發器的光信號，并將光信號轉換為電信號， 將電信號經過自定義總線發送至數模轉換器，同時通過自定義總線接受模數轉換器的電信 號，將電信號轉換為光信號，發送至通訊卡中的光信號收發器；數模轉換器，將通訊模塊送來的數字信號轉換成模擬信號，并將該模擬信號發送 至實時數字仿真器；模數轉換器，將實時數字仿真器送來的模擬信號轉換成數字信號，并將該數字信 號發送至通訊模塊；電源模塊、通訊模塊、數模轉換器和模數轉換模塊分別通過自定義總線相連接。本發明提出的電磁暫態與機電暫態混合實時仿真接口進程控制系統的一個實施 例中，通信卡所用的主要部件如下中央處理器采用美國TI公司的數字信號處理器(DSP)，型號為TMS320DM642 ；程序存儲器采用美國SST公司型號為SST39VF040的快速存儲器；數據存儲器采用美國Microchip公司型號為93LC66B的可電擦除的快速存儲器；
并行總線接口控制器采用美國PLX公司型號為PEX8112的接口芯片；網絡控制器采用美國DAVIC0M公司型號為DM9000A的太網接口芯片；光信號收發器采用中國武漢靈創公司的多模收發器，型號為L-TR0323。信號分配器所用的主要部件如下通訊模塊分別采用美國TI公司型號為TMS320VC33的數字信號處理器(DSP)；美國DAVIC0M公司型號為DM9000A的太網接口芯片以及中國武漢靈創公司型號為L-TR0323 的多模收發器；數模轉換器采用美國BB公司的16位精度的數字量/模擬量轉換芯片，型號為 DAC7744E ；模數轉換器采用美國ADI公司的16位精度的模擬量/數字量轉換芯片，型號為 AD7656 ；電源模塊采用美國TI公司型號為TPS54310PWP的電源芯片。
權利要求
一種電磁暫態與機電暫態混合實時仿真接口進程控制系統，其特征在于該接口進程控制系統包括通信卡，用于通過計算機上的并行總線接收機電暫態仿真系統對第一電力系統的機電暫態仿真計算結果，并將該計算結果發送至信號分配器，同時接收來自信號分配器的實時數字仿真器對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結果，并將該計算結果通過并行總線發送至計算機；信號分配器，將接收的上述計算機對第一電力系統的機電暫態仿真計算結果發送至實時數字仿真器，同時接收來自實時數字仿真器對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結果，并將該計算結果發送至通信卡；通信卡和信號分配器之間通過光纖連接。
2.如權利要求1所述的接口進程控制系統，其特征在于其中所述的通信卡，包括 程序存儲器，用于存儲中央處理器的程序代碼，程序存儲器與中央處理器相連接； 數據存儲器，用于存儲中央處理器的數據，數據存儲器與中央處理器相連接；并行總線接口控制器，用于根據計算機并行總線協議，接收或發送計算機與中央處理 器的之間的通信數據，并行總線接口控制器與中央處理器相連接；中央處理器，用于通過并行總線接口控制器接收機電暫態仿真系統對第一電力系統的 機電暫態仿真計算結果，并將該計算結果發送至網絡控制器，同時通過網絡控制器和光信 號收發器接收實時數字仿真器對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結果，并將該計算結果 通過并行總線接口控制器發送至計算機；網絡控制器，用于將中央處理器產生的信號轉換成網絡協議后，發送至光信號收發器， 同時接受光信號收發器的信號，并發送至中央處理器，網絡控制器與中央處理器相連接；光信號收發器，用于將網絡控制器的電信號轉換成光信號后，將光信號發送至信號分 配器，同時將接收自信號分配器的光信號轉換成電信號后發送至網絡控制器，光信號收發 器與信號分配器相連接。
3.如權利要求1所述的接口進程控制系統，其特征在于所述的信號分配器，包括 電源模塊，用于為信號分配器提供電源；通訊模塊，用于接收通信卡中光信號收發器的光信號，并將光信號轉換為電信號，將電 信號經過自定義總線發送至數模轉換器，同時通過自定義總線接受模數轉換器的電信號， 將電信號轉換為光信號，發送至通訊卡中的光信號收發器；數模轉換器，將通訊模塊送來的數字信號轉換成模擬信號，并將該模擬信號發送至實 時數字仿真器；模數轉換模塊，將實時數字仿真器送來的模擬信號轉換成數字信號，并將該數字信號 發送至通訊模塊；電源模塊、通訊模塊、數模轉換器和模數轉換模塊分別通過自定義總線相連接。
全文摘要
本發明涉及一種電磁暫態與機電暫態混合實時仿真接口進程控制系統，屬于電力系統暫態仿真技術領域。包括通信卡，用于通過計算機上的并行總線接收機電暫態仿真系統對第一電力系統的機電暫態仿真計算結果，并將其發送至信號分配器，同時接收信號分配器的實時數字仿真器對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結果，并其發送至計算機；信號分配器，將接收的對第一電力系統的仿真計算結果發送至實時數字仿真器，接收對第二電力系統的電磁暫態仿真計算結果，并將其發送至通信卡；通信卡和信號分配器之間通過光纖連接。本發明控制系統保證了電磁暫態與機電暫態兩個仿真系統的同步性、接口進程控制系統的實時性和接口進程控制系統的通訊精度及通訊距離。
文檔編號G06F17/50GK101814733SQ20101014588
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月9日 優先權日2010年4月9日
發明者張樹卿, 梁旭, 洪潮, 黃立濱 申請人:南方電網技術研究中心;清華大學