一種rtds自定義元件編程封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種RTDS自定義元件編程封裝方法。本發(fā)明通過(guò)進(jìn)行各種大規(guī)模電力系統(tǒng)控制保護(hù)仿真的圖形化組態(tài)編程，并生成適用于RTDS仿真建模的自定義元件模塊。本發(fā)明突破了Draft的仿真局限，并大大縮短了RTDS數(shù)據(jù)處理時(shí)間，提高RTDS的仿真效率近5倍。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模電力系統(tǒng)（如直流輸電系統(tǒng)、交直流混聯(lián)系統(tǒng)）一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)完全仿真，在RTDS自帶的一次系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上極大地拓展了RTDS的仿真能力，解決了RTDS仿真元件限制、控制保護(hù)元件排序限制以及直流輸電控制保護(hù)仿真的T1～Tn多個(gè)級(jí)別計(jì)算周期等仿真瓶頸等問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種RTDS自定義元件編程封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種RTDS自定義元件編程封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1992年，世界上第一臺(tái)電力系統(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真器RTDS由加拿大Manitoba直流研究中心開(kāi)發(fā)成功。相對(duì)于物理仿真，RTDS具有不受原有系統(tǒng)規(guī)模和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的限制、保證被研究和試驗(yàn)系統(tǒng)的安全性、具有良好的經(jīng)濟(jì)性和便利性、可用于對(duì)設(shè)計(jì)未來(lái)系統(tǒng)性能的預(yù)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，而其在含有交流系統(tǒng)的直流輸電和FACTS裝置的復(fù)雜系統(tǒng)仿真準(zhǔn)確性上，已經(jīng)得到了驗(yàn)證和廣發(fā)的認(rèn)可。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，RTDS已成為電力系統(tǒng)仿真研究必不可少的工具之一。
[0003]而隨著電力系統(tǒng)的日趨復(fù)雜，基于RTDS的電力系統(tǒng)仿真規(guī)模也越來(lái)越大，RTDS自帶的電力系統(tǒng)元件和控制元件已經(jīng)不能滿足不同的仿真研究人員對(duì)大規(guī)模電力系統(tǒng)控制保護(hù)仿真的特定需求，為此RTDS公司在RTDS2.00以上版本為用戶提供了自定義平臺(tái)CBuilder，此平臺(tái)兼容大部分C語(yǔ)言格式，用戶可以根據(jù)需要利用其開(kāi)發(fā)各種元件模型和實(shí)時(shí)仿真程序，為開(kāi)發(fā)復(fù)雜的大型計(jì)算程序提供了可能。由CBuilder開(kāi)發(fā)的元件可分為電力系統(tǒng)元件和控制元件，只要能通過(guò)編譯，自定義模型與RTDS元件庫(kù)模型無(wú)異，均可被自由調(diào)用并嚴(yán)格實(shí)時(shí)運(yùn)行。這些都為有特定需求的大規(guī)?？刂票Ｗo(hù)(如直流控制保護(hù)等)的仿真提供了實(shí)現(xiàn)的可能。
[0004]目前針對(duì)這種特定需求的大規(guī)?？刂票Ｗo(hù)的仿真(如直流輸電控制保護(hù))有以下兩種解決方案，這兩種解決方案均是基于RTDS的CBuilder自定義元件編譯環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0005]I)直接用RTDS為用戶提供的自定義元件開(kāi)發(fā)平臺(tái)CBuilder編寫一個(gè)具有復(fù)雜控制保護(hù)功能的自定義元件(如直流極控模塊)。
[0006]2)用RTDS為用戶提供的自定義元件開(kāi)發(fā)平臺(tái)CBuilder編寫大規(guī)模控制保護(hù)仿真的各個(gè)子功能模塊，再在RTDS提供的Draft仿真建模工具中進(jìn)行邏輯組態(tài)，搭建規(guī)模龐大、功能復(fù)雜的控制保護(hù)仿真模型。
[0007]上述兩種方案雖然可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)一些有特定需求的大規(guī)模控制保護(hù)仿真，但其在實(shí)現(xiàn)手段和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中都存在一定的缺陷和瓶頸。
[0008]第一種方案在理論上是可行的，但在實(shí)際操作的過(guò)程中卻存在諸多局限性和不便性:1)RTDS提供的CBuilder編程語(yǔ)言環(huán)境是一種類C語(yǔ)言，雖然兼容了大部分C語(yǔ)言程序格式，但其C編譯器不能支持結(jié)構(gòu)體、指針以及函數(shù)調(diào)用，這使其在編寫規(guī)模仿真程序方面大大受限，并給大規(guī)模仿真程序的編寫帶來(lái)了諸多不便。2) RTDS提供的CBuilder編程語(yǔ)言環(huán)境純代碼編寫的方式，因此采用CBuilder編程環(huán)境的大規(guī)模仿真程序存在程序可讀性不強(qiáng)，移植性差以及程序調(diào)試不方便等先天性不足。
[0009]第二種方案，由于受到RTDS自帶仿真建模工具Draft的限制，隨著控制保護(hù)元件仿真規(guī)模的擴(kuò)大是行不通的。RTDS自帶的仿真建模工具Draft，當(dāng)在I個(gè)Rack上仿真模型的原件數(shù)量超過(guò)5000個(gè)時(shí)，仿真模型的編譯速度將急劇減慢，編譯一次的時(shí)間基本在30分鐘左右，甚至經(jīng)常出現(xiàn)模型編譯失敗的情況。僅以直流輸電控制保護(hù)仿真為例，一般在一個(gè)Rack中需要仿真極控、站控和保護(hù)等程序，元件數(shù)量將達(dá)到6000多個(gè)甚至更多，這樣就會(huì)頻繁出現(xiàn)模型編譯失敗的情況，給仿真模型的編譯和運(yùn)行都帶來(lái)的巨大的不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種RTDS自定義元件編程封裝方法，以解決目前RTDS自定義元件編程封裝都是基于RTDS的CBuilder自定義元件編譯環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)所導(dǎo)致給仿真模型的編譯和運(yùn)行帶來(lái)很大不便的問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而提供一種RTDS自定義元件編程封裝方法，該方法的步驟如下:
[0012]I)根據(jù)特定的需求編寫所需的基礎(chǔ)功能元件塊；
[0013]2)將所編寫的基礎(chǔ)功能模塊進(jìn)行大規(guī)模控制保護(hù)邏輯功能組態(tài)；
[0014]3)將大規(guī)?？刂票Ｗo(hù)組態(tài)程序生成能在RTDS的Draft建模工具直接使用的RTDS自定義元件；
[0015]4)應(yīng)用自動(dòng)生成元件模塊與RTDS自帶的系統(tǒng)元件和控制元件進(jìn)行仿真建模，對(duì)大規(guī)?？刂票Ｗo(hù)進(jìn)行仿真研究。
[0016]所述步驟I)中基礎(chǔ)功能元件塊編寫方法如下:
[0017]A.定義功能模塊名稱和功能塊描述；
[0018]B.定義輸入引腳和輸出引腳以及變量類型；
[0019]C.生成模塊代碼框架，編寫模塊代碼；
[0020]D.將編寫完成的基礎(chǔ)功能元件塊存入基礎(chǔ)功能模塊庫(kù)。
[0021]所述步驟2)中大規(guī)?？刂票Ｗo(hù)邏輯功能組態(tài)生成過(guò)程如下；
[0022]a.建立一個(gè)邏輯組態(tài)工程，并對(duì)所仿真的控制保護(hù)程序按邏輯功能程序包進(jìn)行分頁(yè)；
[0023]b.確定控制保護(hù)的輸入輸出，生成RTDS自定義元件的輸入輸出管腳；
[0024]c.控制保護(hù)邏輯功能組態(tài)；
[0025]d.對(duì)保護(hù)邏輯組態(tài)進(jìn)行智能排序和程序檢查，對(duì)程序出現(xiàn)問(wèn)題的地方進(jìn)行定位。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)友好的軟件界面進(jìn)行各種大規(guī)模電力系統(tǒng)控制保護(hù)仿真的圖形化組態(tài)編程，并生成適用于RTDS仿真建模的自定義元件模塊。本發(fā)明突破了 Draft的仿真局限，并大大縮短了 RTDS數(shù)據(jù)處理時(shí)間，提高RTDS的仿真效率近5倍，在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電力系統(tǒng)(如直流輸電系統(tǒng)、交直流混聯(lián)系統(tǒng))一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)完全仿真，在RTDS自帶的一次系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上極大地拓展了 RTDS的仿真能力，解決了 RTDS仿真元件限制、控制保護(hù)元件排序限制以及直流輸電控制保護(hù)仿真的Tl?Tn多個(gè)級(jí)別計(jì)算周期等仿真瓶頸等問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明RTDS自定義元件編程封裝方法的流程框圖；
[0028]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中基礎(chǔ)功能|吳塊二輸入加法的不意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中零序過(guò)流保護(hù)組態(tài)程序圖；[0030]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中生成的RTDS自定義元件模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0032]為適應(yīng)日趨復(fù)雜的電力系統(tǒng)研究需求，針對(duì)特定要求、大規(guī)模電力系統(tǒng)控制保護(hù)的RTDS仿真(如直流輸電控制保護(hù)仿真等)已經(jīng)越來(lái)越受到電力系統(tǒng)仿真人員的重視。本發(fā)明，提出了一種RTDS自定義元件編程封裝的方法，通過(guò)友好的軟件界面可以方便靈活地進(jìn)行各種大規(guī)模電力系統(tǒng)控制保護(hù)仿真的圖形化組態(tài)編程，并自動(dòng)生成適用于RTDS仿真建模的自定義元件模塊?？偭鞒虉D如圖1所示，具體的過(guò)程如下:
[0033]1.編與基礎(chǔ)功能兀件塊(小兀件的編與)
[0034]一個(gè)功能復(fù)雜，規(guī)模龐大的電力統(tǒng)統(tǒng)控制保護(hù)仿真程序，是通過(guò)大量的簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)功能元件塊(即小元件塊)組態(tài)實(shí)現(xiàn)的，如直流輸電極控系統(tǒng)各種控制功能的實(shí)現(xiàn)需要采樣模塊(Sample)、邏輯運(yùn)算模塊(AND、OR)、比例積分控制模塊(PICH)、數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊(ADD、SUB、MUL, DIV)、延時(shí)控制模塊(PDF、H)E)、單穩(wěn)觸發(fā)模塊(M0F)、濾波器模塊(IIR2、MF32)、鎖相環(huán)模塊(TGSY)、頻率跟蹤模塊(FNX)等86個(gè)基礎(chǔ)功能元件塊。因此，在進(jìn)行大規(guī)?？刂票Ｗo(hù)組態(tài)之前，要先根據(jù)特定需求編寫所需的基礎(chǔ)功能元件塊。
[0035]現(xiàn)以簡(jiǎn)單的三輸入加法(ADD3)基礎(chǔ)功能元件塊為例說(shuō)明一下基礎(chǔ)功能元件塊的
編寫方法:
[0036]第一步:定義功能塊名稱(ADD3)和功能塊描述(三輸入加法)；
[0037]第二步:定義輸入引腳(xl、x2、x3)和輸出引腳(yl)以及變量類型(double);
[0038]此時(shí)會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)帶有定義功能塊名稱、功能塊描述(三輸入加法)、輸入引腳(xl、x2、x3)和輸出引腳(yl)的三輸入加法(ADD3)基礎(chǔ)元件塊，如圖2所示:
[0039]第三步:生成模塊代碼框架，編寫模塊代碼。自動(dòng)生成代碼框架如下:
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種RTDS自定義元件編程封裝方法，其特征在于，該方法的步驟如下: 1)根據(jù)特定的需求編寫所需的基礎(chǔ)功能元件塊； 2)將所編寫的基礎(chǔ)功能模塊進(jìn)行大規(guī)模控制保護(hù)邏輯功能組態(tài)； 3)將大規(guī)?？刂票Ｗo(hù)組態(tài)程序生成能在RTDS的Draft建模工具直接使用的RTDS自定義元件； 4)應(yīng)用自動(dòng)生成元件模塊與RTDS自帶的系統(tǒng)元件和控制元件進(jìn)行仿真建模，對(duì)大規(guī)?？刂票Ｗo(hù)進(jìn)行仿真研究。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RTDS自定義元件編程封裝方法，其特征在于，所述步驟I)中基礎(chǔ)功能元件塊編寫方法如下: A.定義功能模塊名稱和功能塊描述； B.定義輸入引腳和輸出引腳以及變量類型； C.生成模塊代碼框架，編寫模塊代碼； D.將編寫完成的基礎(chǔ)功能元件塊存入基礎(chǔ)功能模塊庫(kù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RTDS自定義元件編程封裝方法，其特征在于，所述步驟2)中大規(guī)?？刂票Ｗo(hù)邏輯功能組態(tài)生成過(guò)程如下； a.建立一個(gè)邏輯組態(tài)工程，并對(duì)所仿真的控制保護(hù)程序按邏輯功能程序包進(jìn)行分頁(yè)； b.確定控制保護(hù)的輸入輸出，生成RTDS自定義元件的輸入輸出管腳； c.控制保護(hù)邏輯功能組態(tài)； d.對(duì)保護(hù)邏輯組態(tài)進(jìn)行智能排序和程序檢查，對(duì)程序出現(xiàn)問(wèn)題的地方進(jìn)行定位。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103678785SQ201310625623
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】李亞萍, 王定國(guó), 姚致清, 王偉, 馬儀成 申請(qǐng)人:許昌開(kāi)普電器檢測(cè)研究院