RTDS和RTLAB之间的联和实时仿真方法及系统与流程

rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法及系统
技术领域
1.本发明涉及电力系统仿真分析技术领域，尤其涉及rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法及系统。


背景技术：

2.随着国内电网系统越来越大，对于实时仿真器的硬件的要求越来越高，单一仿真器已经无法满足实现大电网的实时仿真的精度要求。
3.电力系统现有的实时仿真器主要有rtds和rtlab两种，其中rtds在仿真大型电力系统方面有比较大优势，rtlab在仿真新能源方面有比较大优势。当进行大电网实时仿真工程时，如何实现rtds和rtlab两种实时仿真器的联和实时仿真，以充分利用rtds以及rtlab的仿真优势，变得尤为重要。


技术实现要素：

4.本发明提供了rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法及系统，实现了rtds和rtlab两种实时仿真器的联和实时仿真，其中设计了相应的解耦控制模型，能够在扩大仿真计算规模的同时保障计算效率，且避免rtds和rtlab两种实时仿真器之间因数据连接而导致的误差对仿真结果产生影响，解决了如何在保障电力仿真效率和精度的基础上实现rtds和rtlab的联和实时仿真的技术问题。
5.本发明第一方面提供一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法，包括：
6.在rtds实时仿真器和rtlab实时仿真器通过高速光纤连接后，在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器分别进行光纤通信协议的配置；
7.将所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器的仿真步长设置为一致；
8.分别在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器构建用于解耦的同一种线路模型；其中，所述线路模型包括解耦控制模型及与所述解耦控制模型连接的数据接收端、数据发送端和所在实时仿真器的物理接口，所述解耦控制模型包括电压电流延时部、第一计算部、第二计算部、步长延时部和第三计算部，所述电压电流延时部用于对受控电流源的电压延时预置延时时间，得到延时后电压；所述第一计算部用于将所述延时后电压乘以电压影响系数后再减去电流影响系数，得到第一计算结果；所述第二计算部用于将所述第一计算结果与所述电压影响系数相乘，得到第二计算结果并输出至所连接的数据发送端；所述步长延时部用于将所述第一计算结果延时一个仿真步长；所述第三计算部用于将所述步长延时部输出的结果乘以所述电压影响系数，将得到的乘积结果与所连接的数据接收端接收的数据进行求和，将得到的求和结果作为所述受控电流源下一个仿真步长的输入电流；
9.将所述rtds实时仿真器中线路模型的数据接收端与所述rtlab实时仿真器中线路模型的数据发送端连接，将所述rtds实时仿真器中线路模型的数据发送端与所述rtlab实时仿真器中线路模型的数据接收端连接，以实现所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器之间的数据连接。
10.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述分别在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器构建用于解耦的同一种线路模型，包括：
11.设置所述电压影响系数为：
[0012][0013]
其中：
[0014][0015]
式中，kv表示电压影响系数，l为线路每公里的电感，h为线路常数，z为线路等值电阻，zc为线路容抗，r为线路阻抗，r为线路每公里的电阻，d为线路长度，c为线路每公里的电容。
[0016]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述分别在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器构建用于解耦的同一种线路模型，还包括：
[0017]
设置所述电流影响系数为h。
[0018]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述将所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器的仿真步长设置为一致，包括：
[0019]
设置所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器的仿真步长均为50us。
[0020]
本发明第二方面提供一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真系统，包括：
[0021]
通信协议配置模块，用于在rtds实时仿真器和rtlab实时仿真器通过高速光纤连接后，在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器分别进行光纤通信协议的配置；
[0022]
仿真步长设置模块，用于将所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器的仿真步长设置为一致；
[0023]
模型构建模块，用于分别在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器构建用于解耦的同一种线路模型；其中，所述线路模型包括解耦控制模型及与所述解耦控制模型连接的数据接收端、数据发送端和所在实时仿真器的物理接口，所述解耦控制模型包括电压电流延时部、第一计算部、第二计算部、步长延时部和第三计算部，所述电压电流延时部用于对受控电流源的电压延时预置延时时间，得到延时后电压；所述第一计算部用于将所述延时后电压乘以电压影响系数后再减去电流影响系数，得到第一计算结果；所述第二计算部用于将所述第一计算结果与所述电压影响系数相乘，得到第二计算结果并输出至所连接的数据发送端；所述步长延时部用于将所述第一计算结果延时一个仿真步长；所述第三计算部用于将所述步长延时部输出的结果乘以所述电压影响系数，将得到的乘积结果与所连接的数据接收端接收的数据进行求和，将得到的求和结果作为所述受控电流源下一个仿真步长的输入电流；
[0024]
仿真互联模块，用于将所述rtds实时仿真器中线路模型的数据接收端与所述rtlab实时仿真器中线路模型的数据发送端连接，将所述rtds实时仿真器中线路模型的数据发送端与所述rtlab实时仿真器中线路模型的数据接收端连接，以实现所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器之间的数据连接。
[0025]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述模型构建模块包括：
[0026]
第一设置单元，用于设置所述电压影响系数为：
[0027][0028]
其中：
[0029][0030]
式中，kv表示电压影响系数，l为线路每公里的电感，h为线路常数，z为线路等值电阻，zc为线路容抗，r为线路阻抗，r为线路每公里的电阻，d为线路长度，c为线路每公里的电容。
[0031]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述模型构建模块还包括：
[0032]
第二设置单元，用于设置所述电流影响系数为h。
[0033]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述仿真步长设置模块包括：
[0034]
第三设置单元，用于设置所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器的仿真步长均为50us。
[0035]
本发明第三方面提供了一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真系统，包括：
[0036]
存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如上任意一项能够实现的方式所述的rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法；
[0037]
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
[0038]
本发明第四方面一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项能够实现的方式所述的rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法。
[0039]
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
[0040]
本发明基于高速光纤连接rtds实时仿真器和rtlab实时仿真器并设置二者仿真步长一致；分别在该两仿真器构建用于解耦的同一种线路模型，其中线路模型包括解耦控制模型及与该解耦控制模型连接的数据接收端、数据发送端和相应物理接口，解耦控制模型包括电压电流延时部、第一计算部、第二计算部、步长延时部和第三计算部；将rtds实时仿真器中线路模型的数据接收端与rtlab实时仿真器中线路模型的数据发送端连接，将rtds实时仿真器中线路模型的数据发送端与rtlab实时仿真器中线路模型的数据接收端连接；本发明将原本需要在一个仿真器内计算的任务自然分解到2个仿真器内进行计算，使得计算可以并行化，能够扩大仿真计算的规模且同时保障了计算效率，且基于一致的仿真步长分别在rtds实时仿真器和rtlab实时仿真器构建用于解耦的同一种线路模型，避免了rtds和rtlab两种实时仿真器之间因数据连接而导致的误差对仿真结果产生影响，从而能够在保障电力仿真效率和精度的基础上实现rtds和rtlab的联和实时仿真。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0042]
图1为本发明一个可选实施例提供的一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法
的流程图；
[0043]
图2为本发明一个可选实施例提供的rtds实时仿真器和rtlab实时仿真器的物理接线示意图；
[0044]
图3为本发明一个可选实施例提供的线路模型的结构示意图；
[0045]
图4为本发明一个可选实施例提供的线路模型的物理解耦示意图；
[0046]
图5为本发明一个可选实施例提供的解耦控制模型的原理示意图；
[0047]
图6为本发明一个可选实施例提供的一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真系统的结构连接框图。
[0048]
附图标记：
[0049]
1-通信协议配置模块；2-仿真步长设置模块；3-模型构建模块；4-仿真互联模块；dcm-解耦控制模型；receive-数据接收端；send-数据发送端；ccs-受控电流源；a-物理接口；10-电压电流延时部；20-第一计算部；30-第二计算部；40-步长延时部；50-第三计算部。
具体实施方式
[0050]
本发明实施例提供了rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法及系统，用于解决如何在保障电力仿真效率和精度的基础上实现rtds和rtlab的联和实时仿真的技术问题。
[0051]
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]
本发明提供了一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法。
[0053]
请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法的流程图。
[0054]
本发明实施例提供的一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法，包括步骤s1-s4。
[0055]
步骤s1，在rtds实时仿真器和rtlab实时仿真器通过高速光纤连接后，在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器分别进行光纤通信协议的配置。
[0056]
本实施例中，rtds实时仿真器和rtlab实时仿真器通过高速光纤进行连接，如图2所示。相对于现有技术中通过双方的接口板卡进行rtds实时仿真器和rtlab实时仿真器之间的连接的方式，本实施例可以解决现有连接方式所存在的接线复杂、仿真精度低、接口板卡之间的延时和抖动容易造成系统的不稳定等问题。
[0057]
其中，光纤通信协议可以是aurora光纤通信协议或其他现有的用于支持高速光纤通信的协议，本实施例中，对此不做限定。
[0058]
通过配置该行光纤通信协议，结合步骤s4中的数据接收端receive和数据发送端send之间的连接，使得一方的实时仿真器的相应数据可以传输至对方的实时仿真器，实现了rtds实时仿真器和rtlab实时仿真器的数据互联。
[0059]
步骤s2，将所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器的仿真步长设置为一致。
[0060]
其中，仿真步长的设置可以根据实际情况进行设置。
[0061]
在一种能够实现的方式中，设置所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器的仿真步长均为50us。
[0062]
本实施例中，将所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器的仿真步长设置为一致，在此基础上进行所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器之间的数据端口连接，能够有益于避免rtds和rtlab两种实时仿真器之间因数据连接而导致的误差对仿真结果产生影响，保障仿真精度。
[0063]
步骤s3，分别在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器构建用于解耦的同一种线路模型。
[0064]
其中，所述线路模型包括解耦控制模型dcm及与所述解耦控制模型dcm连接的数据接收端receive、数据发送端send和所在实时仿真器的物理接口a，如图3所示。
[0065]
所述线路模型的物理解耦示意图如图4所示。线路模型被等效为一个受控电流源ccs并联一个电阻的形式，同时测量受控电流源ccs的电压，以送至对方实时仿真器的解耦控制模型dcm。图4中，“va”表示电压，“i”表示输入信号，“v”表示输出信号，“z”表示线路等值电阻。
[0066]
如图5所示，所述解耦控制模型dcm包括电压电流延时部10、第一计算部20、第二计算部30、步长延时部40和第三计算部50，所述电压电流延时部10用于对受控电流源ccs的电压延时预置延时时间，得到延时后电压；所述第一计算部20用于将所述延时后电压乘以电压影响系数后再减去电流影响系数，得到第一计算结果；所述第二计算部30用于将所述第一计算结果与所述电压影响系数相乘，得到第二计算结果并输出至所连接的数据发送端send；所述步长延时部40用于将所述第一计算结果延时一个仿真步长；所述第三计算部50用于将所述步长延时部40输出的结果乘以所述电压影响系数，将得到的乘积结果与所连接的数据接收端receive接收的数据进行求和，将得到的求和结果作为所述受控电流源ccs下一个仿真步长的输入电流。
[0067]
其中，图5中“tau-ts”表示预置延时时间。该预置延时时间可以根据实际情况进行设置。
[0068]
在一种能够实现的方式中，所述分别在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器构建用于解耦的同一种线路模型，包括：
[0069]
设置所述电压影响系数为：
[0070][0071]
其中：
[0072][0073]
式中，kv表示电压影响系数，l为线路每公里的电感，h为线路常数，z为线路等值电阻，zc为线路容抗，r为线路阻抗，r为线路每公里的电阻，d为线路长度，c为线路每公里的电容。
[0074]
在一种能够实现的方式中，所述分别在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器构建用于解耦的同一种线路模型，还包括：
[0075]
设置所述电流影响系数为h。
[0076]
本发明上述实施例中，基于行波传输理论设计了解耦控制模型dcm，通过该解耦控制模型dcm，实现了线路解耦。将原本需要在一个仿真器内计算的任务，通过解耦控制模型dcm自然分解到2个仿真器内进行计算，使得计算可以并行化，能够扩大仿真计算的规模且同时保障了计算效率。
[0077]
步骤s4，将所述rtds实时仿真器中线路模型的数据接收端receive与所述rtlab实时仿真器中线路模型的数据发送端send连接，将所述rtds实时仿真器中线路模型的数据发送端send与所述rtlab实时仿真器中线路模型的数据接收端receive连接，以实现所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器之间的数据连接。
[0078]
本发明上述实施例，将rtds和rtlab两种实时仿真器通过高速光纤直接连接，通过设计相关的线路模型，来达到联合实时仿真的目的，从而可以充分利用rtds在大电网仿真以及rtlab在电力电子仿真方面的优势，在保障仿真精度和效率的同时扩大了仿真规模。
[0079]
本发明还提供了一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真系统，该装置可用于执行本发明上述任一项实施例所述的rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法。
[0080]
请参阅图6，图6示出了本发明实施例提供的一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真系统的结构连接框图。
[0081]
本发明实施例提供的一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真系统，包括：
[0082]
通信协议配置模块1，用于在rtds实时仿真器和rtlab实时仿真器通过高速光纤连接后，在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器分别进行光纤通信协议的配置；
[0083]
仿真步长设置模块2，用于将所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器的仿真步长设置为一致；
[0084]
模型构建模块3，用于分别在所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器构建用于解耦的同一种线路模型；其中，所述线路模型包括解耦控制模型dcm及与所述解耦控制模型dcm连接的数据接收端receive、数据发送端send和所在实时仿真器的物理接口a，所述解耦控制模型dcm包括电压电流延时部10、第一计算部20、第二计算部30、步长延时部40和第三计算部50，所述电压电流延时部10用于对受控电流源ccs的电压延时预置延时时间，得到延时后电压；所述第一计算部20用于将所述延时后电压乘以电压影响系数后再减去电流影响系数，得到第一计算结果；所述第二计算部30用于将所述第一计算结果与所述电压影响系数相乘，得到第二计算结果并输出至所连接的数据发送端send；所述步长延时部40用于将所述第一计算结果延时一个仿真步长；所述第三计算部50用于将所述步长延时部40输出的结果乘以所述电压影响系数，将得到的乘积结果与所连接的数据接收端receive接收的数据进行求和，将得到的求和结果作为所述受控电流源ccs下一个仿真步长的输入电流；
[0085]
仿真互联模块4，用于将所述rtds实时仿真器中线路模型的数据接收端receive与所述rtlab实时仿真器中线路模型的数据发送端send连接，将所述rtds实时仿真器中线路模型的数据发送端send与所述rtlab实时仿真器中线路模型的数据接收端receive连接，以实现所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器之间的数据连接。
[0086]
在一种能够实现的方式中，所述模型构建模块3包括：
[0087]
第一设置单元，用于设置所述电压影响系数为：
[0088]
[0089]
其中：
[0090][0091]
式中，kv表示电压影响系数，l为线路每公里的电感，h为线路常数，z为线路等值电阻，zc为线路容抗，r为线路阻抗，r为线路每公里的电阻，d为线路长度，c为线路每公里的电容。
[0092]
在一种能够实现的方式中，所述模型构建模块3还包括：
[0093]
第二设置单元，用于设置所述电流影响系数为h。
[0094]
在一种能够实现的方式中，所述仿真步长设置模块2包括：
[0095]
第三设置单元，用于设置所述rtds实时仿真器和所述rtlab实时仿真器的仿真步长均为50us。
[0096]
本发明还提供了一种rtds和rtlab之间的联和实时仿真系统，包括：
[0097]
存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如上任意一项实施例所述的rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法；
[0098]
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
[0099]
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项实施例所述的rtds和rtlab之间的联和实时仿真方法。
[0100]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，上述描述的系统和模块的具体有益效果，可以参考前述方法实施例中的对应有益效果，在此不再赘述。
[0101]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。
[0102]
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0103]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
[0104]
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程
序代码的介质。
[0105]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。