专利名称：基于xPC目标的水电机组实时仿真设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于xPC目标的水电机组实时仿真设备。
背景技术：
调速器是水电机组的重要控制设备，其调节品质的好坏直接影响着电网供电的质 量和机组的安全可靠运行。因此，无论是安装时还是大修后都要对其性能进行全面的测试。 常规的调速器的动态性能测试只能在模型机组或电站的实际机组上进行，但经常会受现场 条件限制，不能对调速器控制性能做出全面地评价。目前调速器的各种新型控制规律如自适应控制、模糊控制等取得了不少理论研究 成果，也有了初步的实际应用，但这些控制规律要能普遍地应用到实际，还需要进行大量的 中间试验。若是将这些新型控制规律直接在现场试验，由于控制规律不完善或软件缺陷将 会导致调速控制失败，引起重大事故的发生。因此，根据电站实际情况进行机组实时仿真来 完善调速器的软件或验证新型控制规律是解决这一问题很好的途径。借助于实时仿真测试手段可使水电机组调速器在实验室开发阶段做到边开发边 测试，也可以进行机组开机前调速器各项动态性能的测试。
发明内容本实用新型所要解决的问题是，提供一种基于xPC目标的水电机组实时仿真设 备，能够实现水电机组实时仿真，使水电机组调速器在实验室开发阶段做到边开发边测试， 并且可以进行机组开机前调速器各项动态性能的测试。为了解决上述技术问题，本实用新型提供的基于xPC目标的水电机组实时仿真设 备，主要包括水电机组调速器硬件系统；宿主机用于实现仿真的前期准备和仿真过程中的实时交互任务，具体担负 着编译仿真源程序、启动仿真程序、在运行过程中提供交互控制等任务；目标机用于实时运行仿真程序，具体负责执行仿真目标程序、与外部调速器 硬件系统进行数据交换、最终实现实时仿真；目标机上的I/O板；所述宿主机与目标机之间通过串口或网络设备连接，所述的目标机通过该I/O板 与外部调速器硬件系统进行数据交换。所述宿主机安装软件系统，主要是由在MATLAB、Simulink、RTW平台上建立起的实 时仿真模型组成，模型包括水电站的引水隧洞、尾水隧洞、水轮机、发电机、电力网络等。本实用新型工作原理及过程如下MATLAB提供的xPC Target工具箱能够通过标准的PC设备进行主副机仿真，它提 供了一个使副机和主机相分离的实时仿真环境。用xPCTarget进行主副机仿真时，宿主机 (Host)上需要有 MATLAB、Simulink、RTW、xPC Target, Microsoft Visual C++或 MATCOMC/C++等的支持，主要用于编译、运行和下载MATLAB/Simulink等高级语言程序，而副机 (Target) -目标机上则不需要任何软件环境，主要用于执行所生成的目标应用代码。在实际仿真过程中，首先在宿主机上建立水电机组仿真模型，并根据目标机上所 使用的I/O板卡类型，以及实时仿真器中所要输入输出的各种信号添加相对应的A/D、D/A、 DI和DO模块，然后用一个含有xPCTarget实时内核的特殊启动盘启动目标机，目标机启动 起来以后，即可将宿主机上建立好的模型通过RTW的编译变为可执行代码，然后通过连接 好的网络下载到目标机上运行。此时，目标机就和I/O板建立了联系，这时就可将实际的板 卡与外部的调速器硬件系统连接起来，实现实时仿真。当调速器实际硬件系统没有完全建 立起来时，也可以通过在宿主机上搭建起调速器模型，联合水轮机模型进行实时仿真。本实用新型的有益效果如下本实用新型建模方便、灵活，根据不同的仿真目的和 仿真阶段，可以在仿真回路中接入不同的硬件，实现水电机组各种工况的实时仿真功能。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为基于xPC目标的水电机组实时仿真设备的示意图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实例对本实用新型作进一步详细描述。但是本实用新型不限 于所给出的例子。本实用新型基于xPC目标的水电机组实时仿真设备，如图1所示，主要包括 水电机组调速器硬件系统；宿主机用于实现仿真的前期准备和仿真过程中的实时交互任务，具体担负 着编译仿真源程序、启动仿真程序、在运行过程中提供交互控制等任务；目标机用于实时运行仿真程序，具体负责执行仿真目标程序、与外部调速器 硬件系统进行数据交换、最终实现实时仿真；目标机上的I/O板；所述宿主机与目标机之间通过串口或网络设备连接，所述的目标机通过该I/O板 与外部调速器硬件系统进行数据交换。本实用新型基于xPC目标的水电机组实时仿真设备，在宿主机上将水电站的引水 隧洞、尾水隧洞、水轮机、发电机、电力网络等仿真模型建立好，同时选择好相应I/O板卡的 驱动模块，利用MATLAB的实时工作间(RTW)，自动将模型生成实时仿真代码，将仿真代码传 入到目标机中，目标机通过I/O板卡接入调速器实际硬件系统的信息，实时仿真计算后将 调速器所需要的转速信号、功率信号、水头信号等再通过I/O板卡输出，传送给调速器硬件 系统，从而实现实时仿真。除上述实施例子外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效 变换形式的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。
权利要求基于xPC目标的水电机组实时仿真设备，包括水电机组调速器硬件系统；其特征是还包括宿主机----用于实现仿真的前期准备和仿真过程中的实时交互任务，具体担负着编译仿真源程序、启动仿真程序、在运行过程中提供交互控制任务；目标机----用于实时运行仿真程序，具体负责执行仿真目标程序、与外部调速器硬件系统进行数据交换、最终实现实时仿真；目标机上的I/O板；所述宿主机与目标机之间通过串口或网络设备连接，所述的目标机通过该I/O板与外部调速器硬件系统进行数据交换。
专利摘要本实用新型涉及一种基于xPC目标的水电机组实时仿真设备，主要包括水电机组调速器硬件系统；宿主机-用于实现仿真的前期准备和仿真过程中的实时交互任务，具体担负着编译仿真源程序、启动仿真程序、在运行过程中提供交互控制等任务；目标机-用于实时运行仿真程序，具体负责执行仿真目标程序、与外部调速器硬件系统进行数据交换、最终实现实时仿真；目标机上的I/O板；所述宿主机与目标机之间通过串口或网络设备连接，所述的目标机通过该I/O板与外部调速器硬件系统进行数据交换。本实用新型建模方便、灵活，根据不同的仿真目的和仿真阶段，可以在仿真回路中接入不同的硬件，实现水电机组各种工况的实时仿真功能。
文档编号G06F17/50GK201607733SQ200920282820
公开日2010年10月13日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者佟德利, 周攀, 姜达军, 宋睿枫, 常玉红, 张新龙, 曾继伦, 李国和, 秦卫潮, 蔡军, 蔡卫江, 蔡晓峰, 邵宜祥 申请人:安徽响水涧抽水蓄能有限公司;国网电力科学研究院