[发明专利]一种在实时仿真系统中模拟硬件任务调度的方法及装置

说明书

本发明提供了一种在实时仿真系统中模拟硬件任务调度的方法及装置，首先将待模拟的硬件任务进行拆分；然后根据硬件任务的执行周期和仿真步长确定各子任务的运行时刻；最后按照所确定的各子任务的运行时刻在仿真系统中调用对应子任务的控制程序进行运行。对于在实时仿真系统中的复杂硬件任务的建模，确保模型可以实时运行，同时保证模型可以准确反映硬件任务的特性，实现了在仿真系统中实现控制保护逻辑的实时运行。

技术领域

本发明属于电力系统数字仿真技术领域，特别涉及一种在实时仿真系统中模拟硬件任务调度的方法及装置。

背景技术

目前，我国已有三十余个直流输电工程陆续建成投运，直流换流站的运维工作量日益加重。直流控制保护系统是换流站整个二次系统的核心，规模庞大、逻辑复杂。在换流站，无法对控制保护功能进行实时闭环测试，这给运维工作带来了极大安全风险，不利于直流系统的安全稳定运行。为了提升运维水平，确保直流工程的安全稳定运行，需要在实时仿真系统中搭建可以准确模拟直流控制保护系统的仿真模型，以便于工程现场出现的问题进行分析和验证。这就需要对实际硬件装置中运行程序的特性进行等效模拟，确保实时仿真结果与实际硬件一致。

在实际硬件装置中，所运行的程序都由任务调度器按照固定的执行周期执行。为了确保任务的实时性，在执行周期内所执行程序消耗的最大时间必须小于执行周期。任务调度器往往配置有多个任务执行周期，按照不同的优先级执行，已适应不同类型任务的需要。

在电力系统电磁暂态数字仿真软件中，所搭建仿真模型的为离散系统模型，都按照一个固定的步长(执行周期)执行，通常为50us。在离线仿真应用中，每个仿真计算步长，只有当该步长所有仿真计算完成后，仿真系统中的时间才会前进，可以认为计算能力是无限大的。在实时仿真应用中，每个仿真步长留给模型的执行时间即仿真步长时间。仿真模型运行消耗的时间必须小于仿真步长，才能保证仿真的实时性。

在直流输电控制保护系统中，硬件中运行程序按照优先级不同有多个执行周期，单个执行周期大于仿真系统的仿真步长。为了模拟控制保护系统中实际程序的特性，在仿真系统中，我们通常在特定的仿真步长执行控制保护逻辑，在其它仿真步长则不执行。

在这种情况下，大部分时间实时仿真系统的处理器都在空闲状态，留给控制保护逻辑的执行时间只有一个步长，而实际控制保护程序的执行时间往往超过一个步长。这将导致一方面实时仿真系统处理器处于较多的空闲状态，一方面控制保护逻辑不可能在一个仿真步长内完成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在实时仿真系统中模拟硬件任务调度的方法及装置，用于解决目前实时仿真系统中硬件任务调度模拟效率低、无法在一个仿真步长内完成的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种在实时仿真系统中模拟硬件任务调度的方法，该方法包括以下步骤：

1)将待模拟的硬件任务进行拆分，得到相应个数的子任务；

2)根据硬件任务的执行周期和仿真步长确定各子任务的运行时刻；

3)按照所确定的各子任务的运行时刻在仿真系统中调用对应子任务的控制程序进行运行。

本发明首先将待模拟的硬件任务进行拆分；然后根据硬件任务的执行周期和仿真步长确定各子任务的运行时刻；最后按照所确定的各子任务的运行时刻在仿真系统中调用对应子任务的控制程序进行运行。对于在实时仿真系统中的复杂硬件任务的建模，确保模型可以实时运行，同时保证模型可以准确反映硬件任务的特性，实现了在仿真系统中实现控制保护逻辑的实时运行。

为了得到相应个数的子任务，步骤1)中，根据保护系统的执行周期和仿真步长将控制保护任务函数拆分为相应个数的子任务。

为了控制各子任务的控制程序，步骤3)中，当各子任务的运行时刻达到后，启动计数器，根据计数器的计数值执行对应子任务的控制程序。