一種dsp系統(tǒng)與rtds裝置構成的混合實時仿真裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置，其特征在于：包括原動機仿真組件和負載及其網(wǎng)絡仿真組件，所述原動機仿真組件包括依次聯(lián)接的原動機模擬量輸入單元ADC、DSP芯片、原動機模擬量輸出單元DAC，開關量輸入單元IO與DSP芯片聯(lián)接；所述負載及其網(wǎng)絡仿真組件包括RTDS仿真器，以及與RTDS仿真器聯(lián)接的模擬量輸入單元GTAI、模擬量輸出單元GTAO，RTDS仿真器聯(lián)接的開關量輸出單元GTDO；原動機模擬量輸出單元DAC與模擬量輸入單元GTAI聯(lián)接，開關量輸出單元GTDO與開關量輸入單元IO聯(lián)接，模擬量輸出單元GTAO與原動機模擬量輸入單元ADC聯(lián)接?？蓪崿F(xiàn)電力系統(tǒng)中電源與網(wǎng)絡的非線性實時仿真。
【專利說明】一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及原動機與負載及電力網(wǎng)絡的實時仿真領域，具體為一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置。
【背景技術】
[0002]電力系統(tǒng)仿真是研究電力系統(tǒng)動態(tài)行為的重要手段之一。在電力系統(tǒng)中，仿真技術有著很好的應用，并取得了很多研究成果，產(chǎn)生了良好的社會與經(jīng)濟效益。其中出現(xiàn)了大量成熟的仿真工具與軟件，如RTDS、PSCAD/EMTDC等，還有國內(nèi)常規(guī)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算軟件，例如中國電力科學院開發(fā)的電力系統(tǒng)潮流計算、暫態(tài)穩(wěn)定和短路電流計算的仿真軟件PSASP，還有BPA軟件。但在這些工具軟件中，對非線性方程的求解能力不足，其提供的原動機模型往往被簡化為線性模型，使模型變得較簡單，但與實際不符，以至不能真實的反映原動機在電力系統(tǒng)動態(tài)過程中的真實行為。
[0003]這是因為由于專業(yè)分工的影響和早期研究手段的缺乏，認為水電機組的水力過渡過程、機械過渡過程與電磁過渡過程在時間尺度上不一致，可以分開進行研究；再加上考慮計算的維度與速度，在電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算中，水力系統(tǒng)一般采用簡單引水管道剛性水擊-線性化水輪機假設下的簡化模型，無法用于復雜水力系統(tǒng)。這種對水力系統(tǒng)模型簡化所造成的仿真計算誤差對于某些問題的研究尚可接受，但對于諸如水電系統(tǒng)中長期動態(tài)穩(wěn)定、水輪發(fā)電機組再同步、調壓井系統(tǒng)大波動穩(wěn)定等水電耦合和自動調節(jié)作用密切相關的問題的研究，由于數(shù)據(jù)不全，未完全考慮非線性條件的影響等，嚴重影響計算的準確度和可信度，甚至會導致不合理的結論。
[0004]另一方面，在電力系統(tǒng)安全控制方面，需要考慮電網(wǎng)的真實特性進行控制設備與保護裝置的性能測試，需實現(xiàn)電力系統(tǒng)的實時仿真，近年來實時仿真用的最多的是由加拿大曼尼托巴RTDS公司開發(fā)制造全稱為實時數(shù)字仿真儀(Real Time Digital Simulator)(以下簡稱RTDS)，它是一種專門設計用于研究電力系統(tǒng)中電磁暫態(tài)現(xiàn)象的裝置。目前，RTDS已廣泛應用于28個國家(地區(qū))的電力企業(yè)和研究機構，但該裝置不能仿真電力系統(tǒng)中原動機的非線性特性。
[0005]有鑒于此，需研究新的技術方案，綜合考慮非線性特征，建立具有良好精度、計算快速的非線性原動機實時仿真裝置；結合現(xiàn)已比較成熟的負載及電力網(wǎng)絡仿真裝置，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)的非線性實時仿真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種DSP (digital signalprocessor,即數(shù)字信號處理器)系統(tǒng)與RTDS (Real Time Digital Simulator,即實時數(shù)字仿真儀)裝置構成的混合實時仿真裝置。
[0007]為實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型提供的方案是:一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置，包括原動機仿真組件和負載及其網(wǎng)絡仿真組件，所述原動機仿真組件包括依次聯(lián)接的原動機模擬量輸入單元ADC、DSP芯片、原動機模擬量輸出單元DAC，開關量輸入單元IO與DSP芯片聯(lián)接；所述負載及其網(wǎng)絡仿真組件包括RTDS仿真器，以及與RTDS仿真器聯(lián)接的模擬量輸入單元GTA1、模擬量輸出單元GTA0，RTDS仿真器聯(lián)接的開關量輸出單元GTDO ;原動機模擬量輸出單元DAC與模擬量輸入單元GTAI聯(lián)接，開關量輸出單元GTDO與開關量輸入單兀IO聯(lián)接，模擬量輸出單兀GTAO與原動機模擬量輸入單兀ADC聯(lián)接。
[0008]而且，所述原動機模擬量輸入單元ADC為AD9257-40型號的芯片。
[0009]而且，所述DSP芯片為TMS320F28335型號的芯片。
[0010]而且，所述原動機模擬量輸出單元DAC為DAC7724或DAC7725型號的芯片。
[0011]而且，所述開關量輸入單元IO為采用XC95144型號的芯片。
[0012]而且，所述模擬量輸入單元GTAI為TMS320F28335型號的芯片內(nèi)的集成ADC電路。
[0013]本實用新型具有如下優(yōu)點:1、DSP技術實現(xiàn)了原動機部分的非線性實時仿真；2、RTDS實現(xiàn)了負載及電力網(wǎng)絡的仿真處理；3混合仿真系統(tǒng)可實現(xiàn)電力系統(tǒng)及網(wǎng)絡的非線性實時仿真。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的原理框圖。
[0015]圖2是本實用新型具體應用實施例結構框圖。
[0016]其中，1、原動機模擬量輸入單元ADC，2、DSP芯片，3、原動機模擬量輸出單元DAC，4、DSP系統(tǒng)開關量輸入單元10，5、RTDS模擬量輸入單元GTAI，6、RTDS仿真單元，7、RTDS模擬量輸出單元GTA0，8、RTDS開關量輸出單元GTD0，9、原動機控制裝置，10、仿真裝置顯示與監(jiān)控單元。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0018]本實施例提供一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置，包括原動機仿真組件和負載及其網(wǎng)絡仿真組件，所述原動機仿真組件包括依次聯(lián)接的原動機模擬量輸入單元ADC、DSP芯片、原動機模擬量輸出單元DAC，開關量輸入單元IO與DSP芯片聯(lián)接；所述負載及其網(wǎng)絡仿真組件包括RTDS仿真器，以及與RTDS仿真器聯(lián)接的模擬量輸入單元GTA1、模擬量輸出單兀GTAO, RTDS仿真器聯(lián)接的開關量輸出單兀GTDO ;原動機模擬量輸出單兀DAC與RTDS模擬量輸入單元GTAI聯(lián)接，RTDS開關量輸出單元GTDO與DSP系統(tǒng)的開關量輸入單元IO聯(lián)接，RTDS的模擬量輸出單元GTAO與原動機模擬量輸入單元ADC聯(lián)接。在實施例中，還接有原動機控制裝置，原動機控制裝置的輸入信號通過接線端子接至RTDS的模擬量輸出單元GTA0，原動機控制裝置的輸出信號通過接線端子接至DSP系統(tǒng)的ADC單元。
[0019]進一步的，上述原動機模擬量輸入單元ADC為AD9257-40型號的芯片，DSP芯片為TMS320F28335型號的芯片，原動機模擬量輸出單元DAC為DAC7724或DAC772型號的芯片，開關量輸入單元IO為XC95144型號的芯片，模擬量輸入單元GTAI為TMS320F28335型號的芯片內(nèi)的集成ADC電路。
[0020]在RTDS實時仿真裝置中，RTDS仿真器為PB5處理器卡，GTDO為RTDS的光隔離數(shù)字量輸出卡，GTAI為RTDS的光隔離模擬量輸入卡，GTAO為RTDS的光隔離模擬量輸出卡。[0021]工作時，原動機模擬量輸入單元ADC，一方面，接受來自負載及電力網(wǎng)絡的模擬量信號，這些信號為電網(wǎng)頻率與電網(wǎng)從原動機吸納的功率，另一方面，接收來自實時控制設備的控制信號；DSP芯片，利用輸入的信號進行原動機部分的非線性實時仿真；原動機模擬量輸出單元DAC，將DSP芯片的仿真結果的數(shù)字量轉換為模擬量信號輸出；RTDS的模擬量輸入單元GTAI，采集原動機的模擬量輸出單元的信號轉換為數(shù)字量信號；RTDS的仿真單元，利用輸入的信號進行負載及電力網(wǎng)絡的仿真；RTDS的模擬量輸出單元GTA0，接受RTDS仿真單元的仿真結果并轉換為模擬量信號輸出；通過外部接線送至DSP系統(tǒng)的ADC模塊；DSP系統(tǒng)的開關量輸入單元10，接受來自GTDO的開關量信號，送至DSP，以便根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)與控制信息進行仿真工況適應與切換。在實施例中，原動機的實結果際控制裝置引入RTDS的GTAO輸出的仿真信號產(chǎn)生實時控制操作，并將控制結果通過接線端子送到DSP系統(tǒng)的ADC模塊。本實用新型通過DSP系統(tǒng)實現(xiàn)原動機的非線性仿真，RTDS實現(xiàn)電網(wǎng)與負載的仿真，并通過外部電路實現(xiàn)實時仿真信息交互，從而實現(xiàn)原動機及電力網(wǎng)絡的混合實時仿真。
[0022]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進或變形，這些改進或變形也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置，其特征在于:包括原動機仿真組件和負載及其網(wǎng)絡仿真組件，所述原動機仿真組件包括依次聯(lián)接的原動機模擬量輸入單元ADC、DSP芯片、原動機模擬量輸出單元DAC，開關量輸入單元IO與DSP芯片聯(lián)接；所述負載及其網(wǎng)絡仿真組件包括RTDS仿真器，以及與RTDS仿真器聯(lián)接的模擬量輸入單元GTA1、模擬量輸出單元GTAO，RTDS仿真器聯(lián)接的開關量輸出單元GTDO ;原動機模擬量輸出單元DAC與模擬量輸入單兀GTAI聯(lián)接，開關量輸出單兀GTDO與開關量輸入單兀IO聯(lián)接，模擬量輸出單元GTAO與原動機模擬量輸入單元ADC聯(lián)接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置，其特征在于:所述原動機模擬量輸入單兀ADC為AD9257-40型號的芯片。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置，其特征在于:所述DSP芯片為TMS320F28335型號的芯片。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置，其特征在于:所述原動機模擬量輸出單元DAC為DAC7724或DAC7725型號的芯片。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置，其特征在于:所述開關量輸入單兀IO為XC95144型號的芯片。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種DSP系統(tǒng)與RTDS裝置構成的混合實時仿真裝置，其特征在于:所述模擬量輸入單元GTAI為TMS320F28335型號的芯片內(nèi)的集成ADC電路。
【文檔編號】G05B19/042GK203720589SQ201420058051
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月31日 優(yōu)先權日:2014年1月31日
【發(fā)明者】郭琦, 韓偉強, 程遠楚 申請人:南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司, 武漢大學