面向电力系统仿真的信令编码方法及其高速数据传输方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种面向电力系统仿真的信令编码方法，同时涉及一种基于上述信令 编码方法实现的高速数据传输方法，属于通讯技术领域。
【背景技术】
[0002] 电力电子通用控制器指的是针对链式静止无功补偿装置或MMC轻型直流输电装 置的脉冲控制系统。如图1所示，在电力电子通用控制器中，包括电源板、模拟板、主控板、 开入开出板、高速通讯板以及多个光纤板。其中，光纤板用于连接柔性输电装置中的各个功 率模块（模块），其数量则取决于柔性输电装置的规模。比如，IOkV的STATC0M(静止同步 补偿器）需要3~6个光纤板，35kV的STATC0M需要12~15个光纤板。
[0003] 以柔性输电装置为代表的电力电子装置在投入实际运行之前，需要通过实时仿真 对其控制保护等功能进行检验。与ADPSS (电力系统全数字仿真装置）连接进行全数字仿 真时，因为不需要连接实际的功率模块，所以电力电子通用控制器不用配置光纤板，如图2 所示，只需配备电源板、模拟板、主控板和开入开出板即可，通过高速通讯板将所有模块的 脉冲信号打包编码后，以一定的编码方式输出给ADPSS，进行全数字仿真。
[0004] 目前，柔性输电装置中的常用功率模块有两种：半桥模块和全桥模块。在现有的仿 真方法中，只能首先判断需要进行仿真的功率模块是半桥模块还是全桥模块，再决定进行 用于半桥模块的仿真或全桥模块的仿真，极大地延长了仿真周期，影响了通过仿真进行功 能检验的效率。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明所要解决的一个技术问题在于提供一种面向电力系 统仿真的信令编码方法。
[0006] 本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种基于上述信令编码方法实现的 高速数据传输方法。
[0007] 为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：
[0008] -种面向电力系统仿真的信令编码方法，用于实现电力系统全数字实时仿真装置 与电力电子通用控制器之间的高速数据传输，其中在信令中设置表示模块类型的字段，用 于确定电力电子通用控制器传输的信令所作用的模块的类型。
[0009] 其中较优地，在进行信令编码之前，将电力电子通用控制器对具有N个链节模块 的电力电子装置的信令，拆分成N字节的数据，以每个字节的数据为单位，对拆分的信令分 别进行编码；其中，N为正整数。
[0010] 其中较优地，所述对拆分的信令进行编码是指在拆分的信令中设置不同字段，表 示为：模块类型字段、放电字段、使能字段、闭锁字段以及IGBT状态字段。
[0011] 其中较优地，在拆分的信令中设置的不同字段中的值均以01编码表示。
[0012] 其中较优地，所述表示模块类型的字段包括2比特，设置四种类型的模块，包括半 桥模块、全桥模块以及预留的2种模块类型。
[0013] 其中较优地，表示模块类型的字段为模块类型字段，用以描述信令作用的电力系 统全数字实时仿真装置进行仿真的模块的类型；
[0014] 所述放电字段、所述使能字段以及所述闭锁字段分别表示对进行仿真的所述模块 类型的模块的控制命令；
[0015] 所述IGBT状态字段表示仿真的模块中包含的IGBT的导通状态。
[0016] -种实现电力系统全数字实时仿真装置与电力电子通用控制器之间的高速数据 传输方法，基于上述的信令编码方法实现，包括如下步骤：
[0017] 获取电力电子通用控制器传输的信令；将获取的信令按照作用的模块进行拆分；
[0018] 对拆分后的信令进行编码，用一个字节的数据表示作用于一个模块的信令，并设 置表示模块类型的字段；
[0019] 将电力电子通用控制器作用在具有N个链节模块的电力电子装置上的信令转化 为N字节的数据，传送到电力系统全数字实时仿真装置；其中，N为正整数；
[0020] 电力系统全数字实时仿真装置对接收的编码数据进行解码，得到信令，对电力电 子装置的模块进行仿真检验。
[0021] 其中较优地，所述电力系统全数字实时仿真装置对接收的编码数据进行解码包括 如下步骤：
[0022] 从接收的编码数据中获取模块类型字段，确定信令作用的电力系统全数字实时仿 真装置进行仿真的模块的类型；
[0023] 逐一获取字节中的字段，按照编码规则确定各字段代表的控制命令以及模块中部 件的状态；
[0024] 将信令作用的模块类型、控制命令以及模块中部件的状态合并成编码前的控制信 号。
[0025] 本发明所提供的面向电力系统仿真的信令编码方法，通过在信令中设置表示模块 类型的字段，用于确定电力电子通用控制器传输的信令作用的模块类型，还保留了可能出 现的其他类型模块的扩展空间，解决了传统方法中只能用于半桥模块的仿真或全桥模块的 仿真，使得电力系统全数字仿真装置可以采用同样的通讯接口对各种电力电子装置进行实 时仿真计算，极大地降低了仿真周期，提高了通过仿真进行功能检验的效率。除此之外，在 信令传输和处理过程中均使用01编码，提高了信令的传输速率以及处理效率。
【附图说明】
[0026] 图1为现有的电力电子通用控制器的正面结构示意图；
[0027] 图2为电力电子通用控制器的主机箱的正面结构示意图；
[0028] 图3为本发明所提供的实施例中，编码方式的结构示意图；
[0029] 图4为电力电子装置中半桥模块的电路图；
[0030] 图5为电力电子装置中全桥模块的电路图；
[0031] 图6为本发明所提供的基于信令编码方法实现的高速数据传输方法的流程图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
[0033] 本发明所提供的面向电力系统仿真的信令编码方法，首先将信令拆分成多个字 节。利用一个字节的数据表示一个模块的脉冲信息，这样对于仿真具有N(N为正整数）个 链节模块的电力电子装置，每一组脉冲信号只需要N字节的数据即可完全表达，即电力电 子通用控制器对具有N个链节模块的电力电子装置的控制信号，可以拆分成N字节的数据， 保证在极短的仿真周期内将所有模块的PWM(Pulse-Width Modulation，即脉冲宽度调制） 信息都传送到ADPSS。在本发明所提供的实施例中，电力电子通用控制器以字节为单位将模 块的控制信号传送到ADPSS，下面首先介绍信令编码方法，最后，还将说明基于信令编码方 法实现电力系统全数字实时仿真装置与电力电子通用控制器之间高速数据传输的方法。
[0034] 在信令传输之前，对信令进行拆分，拆分成多个字节，用以将一个模块的脉冲信息 用一个字节的数据来表示，然后以字节为单位进行编码，，如图1所示，每个字节包括如下 字段：模块类型、放电、使能、闭锁以及IGBT状态。其中，模块类型字段表示实时仿真的电力 电子装置的模块的类型，在本发明所提供的实施例中，占用2比特。其中，00表示半桥模块， 01表示全桥模块，10和11用于扩展将来表示其他类型的模块。下面以两个不同的实施例 分别对实时仿真半桥模块和全桥模块进行说明。
[0035] 如图4所不，对于一个半桥模块，正常工作的时候1号IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极型晶体管）或者2号IGBT导通，构成不同的回路，但不 能出现1、2号IGBT同时导通的情况；模块闭锁的时候两个IGBT均不导通。针对模块特定 的工作状态，制定了如下表1所示的编码方式。
[0038] 表1半桥模块的信令的划分结构表
[0039] 其中，表示模块类型字段的2比特为00,表示半桥模块。
[0040] 模块类型字段之后的1比特是放电字段，当放电字段取1时，表示快速放电开关闭 合；当放电字段取〇时，表示快速放电开关断开。
[0041] 放电字段之后的1比特是使能字段，当使能字段取1时，表示需要进行仿真的模块 使能；当使能字段取〇时，表示需要进行仿真的模块被强制旁路，不参与到仿真计算中。
[0042] 使能字段之后的1比特是闭锁字段，当闭锁字段取1时，表示IGBT闭锁，上下两个 IGBT都没有导通；当闭锁字段取0时，表示IGBT未闭锁，上下两个IGBT中有一个导通。
[0043] 闭锁字段之后的3比特是IGBT状态字段，前已述及，由于在半桥模块中只有2个 IGBT，正常工作的时候1号IGBT或者2号IGBT导通，构成不同的回路，但不能出现1、2号 IGBT同时导通的情况；模块闭锁的时候两只IGBT均不导通，当闭锁字段取1时，表示IGBT 闭锁，上下两个IGBT都没有导通。所以，在对作用于半桥模块的信令进行编码时，IGBT状 态字段中有2比特预留字段，便于对作用于全桥模块的信令进行编码