探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真.doc

探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真
王鹏[摘要]结合数字计算机和RTDS的混合仿真需求,提出了实时混合仿真方案,即在保持计算机侧机电暂态仿真和RTDS侧电磁暂态仿真独立进行的同时,利用智能接口卡实现数据交互,保证二侧仿真同步。从仿探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真
王鹏[摘要]结合数字计算机和RTDS的混合仿真需求,提出了实时混合仿真方案,即在保持计算机侧机电暂态仿真和RTDS侧电磁暂态仿真独立进行的同时,利用智能接口卡实现数据交互,保证二侧仿真同步。从仿真效果来看,能够满足仿真准确性要求。
[关键词]数字计算机;RTDS;实时混合仿真
[中图分类号]TM743[文献标志码]A[文章编号]2096-0603(2019)28-0144-02
在实时仿真领域,数字计算机得到了广泛应用。但是单纯采用计算机进行仿真分析,无法完成大规模系统数据仿真分析。针对这一问题,还要引入数字仿真系统,即RTDS,通过实时混合仿真加强系统暂态仿真工具的运用,实现系统动态特性精确模拟,使采用数字计算机和RTDS进行复杂系统仿真分析存在的局限性得到突破。因此,需要加强二者的实时混合仿真研究,以便在一次仿真中同时完成系统机电暂态仿真和网络电磁暂态仿真,从而使系统仿真的准确性得到保证,达到提高计算机仿真技术水平的目标。
一、数字计算机和RTDS的混合仿真需求
在数字仿真分析方面,可以采用的仿真方法主要有两种,一种是数字计算机的机电暂态仿真,能够系统快速地就暂态特性及元件畸变特性展开分析,但在器件内部故障研究等方面存在局限性;另一种是RTDS电磁暂态仿真,能够用于对元器件内部故障过程等情况进行仿真分析,但受算法限制仿真规模有限,无法对大规模系统进行仿真分析。实现数字计算机和RTDS混合仿真,能够同时对复杂系统及内部元器件展开仿真分析,满足非线性瞬时系统研究需求。实际上,对数字计算机和RTDS进行混合仿真,并非是对系统各种波形数据进行精确重现,而是需要对系统稳态和暂态特性进行分析,从而提出科学的保护措施。想要达成这一目标,需要进行机电暂态和电磁暂态的实时混合仿真,从而对系统及设备的动态过程展开分析,得到瞬时仿真数据。采用传统的隐式积分迭代算法,能够在复杂电子计算机装置中插入暂态计算模块,但却无法达到实时混合仿真的目标。采用接口数据交互时序,对一个暂态网络进行仿真,另一个将处于停止状态,在数据交互周期前后交接变化量较大的情况下,将产生较大的交替计算误差,继而影响仿真结果精确性。因此,需要提出科学的实时混合仿真方案,以便使数字计算机和RTDS仿真能够同时开展。
二、基于數字计算机和RTDS的实时混合仿真方案
(一)实时混合仿真方案
结合实时混合仿真需求,可以采用智能接口卡进行数字计算机和RTDS的数据交互,在接口两侧同时进行暂态仿真,然后在固定时刻通过接口完成边界等值参数的交互。采用数字计算机为IntelP4个人计算服务器,具有实时仿真能力,并且含有PCI总线接口,采用快速机电暂态仿真程序,运行效率较高,对含2200节点系统进行仿真可以达到约8倍超实时。选用新一代RTDS,能够利用GTAI/GTAO卡完成模拟量输入/输出扩展,并对交互步长进行同步脉冲信号的发射,促使两侧同步仿真得以实现。智能接口卡核心为数字信号处理器DSP,包含多个A/D和
D/A通道