[发明专利]一种风电场实时仿真器内部交互接口控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种风电场实时仿真器内部交互接口控制方法及装置，所述方法包括：读取各子系统在上一个预设的仿真步长中计算得到的第一交互电气量和第一交互控制量；根据第一交互控制量，采用风电场实时仿真器对电气系统进行当前仿真步长的仿真求解，得到第二交互电气量，并将各子系统的所有第二交互电气量发送至电气量交互接口，生成电气量交互结束信号；根据第一交互电气量，采用风电场实时仿真器对控制系统进行当前仿真步长的仿真求解，得到第二交互控制量，并将各子系统的所有第二交互控制量发送至控制量交互接口，生成控制量交互结束信号，能有效解决现有技术数据交互延迟时间过长将会影响实时仿真器的仿真精度和仿真速度的问题。

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术领域，尤其涉及一种风电场实时仿真器内部交互接口控制方法及装置。

背景技术

目前，风电场日益庞大的仿真规模和种类多样的电力电子设备对实时仿真器的仿真精度、计算速度、硬件资源提出了严峻的挑战。在风电场中，换流器等高频电力电子设备的存在会带来数值震荡等一系列问题，对该类元件的精确仿真通常需要较小的仿真步长；另外，风电场中各种风机控制设备的数学模型具有较强的非线性，对非线性系统的处理加剧了实时仿真器的计算负担，同时，风电场与日俱增的建设规模也使仿真规模变得更加庞大，导致实时仿真器需要更长的计算时间。这种仿真步长与求解规模之间的矛盾给风电场仿真的实时性带来了极大的考验，也为实时仿真器的硬件资源带来了严重的负担。

基于常规CPU处理器或DSP等串行硬件的实时仿真器囿于处理速度和物理结构的限制，在较小的仿真步长下实现风电场实时仿真计算的能力较为有限，而基于FPGA(FieldProgrammable Gate Array)的计算求解为风电场的实时仿真提供了一种新的思路。FPGA是专用集成电路领域的一种半定制电路，具有完全可配置的固有硬件并行结构，其逻辑资源可配置为并行处理单元并实现多层级高度并行计算；同时，FPGA上具有大量嵌入式存储块，可配置为大量分布式ROM或RAM；此外，FPGA还拥有丰富的传输速度极快的内部连线，不会引入过大的通讯延迟；更为重要的是，FPGA允许使用流水线技术，针对风电场实时仿真中可分为若干步骤且单流向处理数据的计算流程，流水线技术通过延伸重叠方式，使指令解释过程进一步细化，在提高程序处理单元利用率的同时，加快指令执行速度，大大增强了基于FPGA的风电场实时仿真器的数据处理能力；FPGA的这些硬件结构特征为风电场实时仿真器的高效精确求解奠定了坚实的基础。

针对风电场中的数量众多、种类各异的电气元件和控制设备，要对其在FPGA上实现微秒级仿真步长下的实时仿真，需要首先根据风电场的拓扑连接关系对风电场进行分割，然后将分割后各子系统的电气元件和控制设备分别在实时仿真器的电气系统和控制系统中以流水线的形式进行求解。考虑到实时仿真器的控制系统和电气系统在每个仿真步长都要交互大量数据，而数据交互延迟时间过长将会影响实时仿真器的仿真精度和仿真速度。

发明内容

本发明实施例提供一种风电场实时仿真器内部交互接口控制方法及装置，能有效解决现有技术数据交互延迟时间过长将会影响实时仿真器的仿真精度和仿真速度的问题，提供了一种能够满足实时仿真器电气系统与控制系统之间大量数据高速稳定交互的内部接口设计。

本发明一实施例提供一种风电场实时仿真器内部交互接口控制方法，包括：

将待仿真风电场划分为N个包含控制系统和电气系统的子系统，获取各所述子系统的基本参数信息，并将所述基本参数信息对应的计算模型和风机运行参数信息下载至风电场实时仿真器的FPGA中；其中，N为大于1的正整数，所述基本参数信息包括电气元件基本参数及风机模型控制参数；

读取各所述子系统在上一个预设的仿真步长中计算得到的第一交互电气量和第一交互控制量；

根据所述第一交互控制量，采用所述风电场实时仿真器对所述电气系统进行当前所述仿真步长的仿真求解，得到第二交互电气量，并将各所述子系统的所有所述第二交互电气量发送至电气量交互接口，生成电气量交互结束信号；