[发明专利]一种配电网暂态实时仿真系统及方法

说明书

本发明提供了一种配电网暂态实时仿真系统及方法，所述仿真系统，包括：计算卡、计算板卡、高速背板总线控制器、主控制器；所述计算卡与所述计算板卡连接，用于存放仿真模型数据；所述计算板卡通过所述高速背板总线控制器与所述主控制器连接；所述主控制器包括：高速共享内存模块和高速存储模块；所述计算卡包括：FPGA板卡和CPU板卡；所述仿真模型数据包括：I类数据和II类数据。所述仿真系统将配电网暂态模型进行分解，并将其分配到不同的CPU进行并行计算，且采用边读边写的仿真过程，达到对配电网模型暂态运行特性进行仿真计算的目的。

技术领域

本发明涉及配电网暂态仿真领域，具体涉及一种配电网暂态实时仿真系统及方法。

背景技术

配电网规模不断扩大，结构日益复杂，为了提高配电网的运行能力，保证配电网的可靠、稳定和经济运行，需要运行人员利用更加高级快速的计算分析手段和工具来辅助决策，保证电网更加高效运行。复杂配电网空间、时间和事件特性决定了运行状态的多样性。随着直流装置、新型用电设备、大量分布式电源的接入，配电系统中出现了越来越多新型的响应快速的装置和控制器，不同物理特征的暂态过程相互交织在一起，高度复杂，同时，设备种类的多样性、控制的复杂性等因素造成暂态响应特性的时间尺度跨度大，含分布式电源/微电网的配电系统具有较强的非线性与随机性，这些因素造成复杂配电网暂态过程求解较为困难。以往对配电网数字仿真方面的研究工具主要集中在稳态方面，也有对暂态过程进行仿真的工具，但是主要为离线仿真的方式，由于暂态仿真过程步长要求极小，通常为微妙级，造成普通离线仿真工具计算时间特别长，一秒的暂态过程仿真甚至需要数十分钟甚至数小时。

现有技术中，缺少对实时数字仿真器等的研究。目前主流的实时仿真器多是以RTDS、RTlib或ADPSS，但这些仿真机主要针对大型输电网，缺少针对配电网暂态过程计算的实时数字仿真的研究。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺少配电网暂态过程计算的实时数字仿真和仿真时间长、精准度低的问题，本发明提供了一种配电网暂态实时仿真系统及方法；

所述仿真系统，包括：

计算板卡、计算板卡卡槽、高速背板总线控制器和主控制器；

所述计算板卡卡槽用于插接所述计算板卡，所述计算板卡用于对仿真模型数据进行仿真运算，包括：FPGA板卡和CPU板卡；

所述仿真模型数据包括：I类数据和II类数据，其中所述I类数据要求运算速度高于所述II类数据；

所述FPGA板卡用于对所述I类数据进行分析运算；所述CPU板卡用于对所述II类数据进行分析运算；

所述计算板卡卡槽通过所述高速背板总线控制器与所述主控制器连接，所述主控制器用于将所述高速背板总线控制器传送来的板卡分析数据，进行共享运算并存储。

优选的，所述FPGA板卡与所述仿真系统的扩展卡槽连接；

所述CPU板卡与所述仿真系统的扩展卡槽连接；

所述扩展卡槽与所述高速背板总线控制器连接。

优选的，所述I类数据包括：电力电子器件数据、风电模型数据、光伏模型数据和短路发生器数据；

所述II类数据包括：普通负载数据、线路数据、变压器数据和开关等模型数据。

优选的，所述主控制器包括：高速共享内存模块；

所述高速共享内存模块包括特定数量的内存子模块，用于存储所述计算板卡运算时涉及的仿真模型数据；

所述内存子模块的数量与所述计算板卡的数量相等。

优选的，所述高速共享内存模块包括：多个数据点子模块，用于存放所述计算板卡的分析数据；