一種基于rtds的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)及數據傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)仿真與控制領域的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)及數據傳輸方法。源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)包括源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)和網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)；其中源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)由GTFPGA板卡與PB5板卡以SFP光電收發(fā)接口方式連接構成；網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)由數據接口機與協(xié)調服務器通過TCP/IP協(xié)議以數據緩沖區(qū)塊方式構成。所述源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)和網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)之間是通過通訊接口之間的數據傳輸進行。本發(fā)明在兩個仿真系統(tǒng)之間是通過通訊接口之間的數據傳輸進行的數據傳輸方法，增強工作穩(wěn)定性，提高了仿真系統(tǒng)的抗干擾能力。
【專利說明】—種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)及數據傳輸方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中區(qū)域電網與各類電源間的聯(lián)合調度【技術領域】，特別涉及一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)及數據傳輸方法。
【背景技術】
[0002]電網與各類新能源(如風電、太陽能等)的聯(lián)合調度技術是當前國內外電力系統(tǒng)的研究難點之一。以RTDS微秒級實時仿真電網運行，以火電機組、風電機組、抽水蓄能機組、儲能系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電及太陽能熱發(fā)電等源側毫秒級全范圍仿真系統(tǒng)作為電源點，構成各類電源與電網聯(lián)合的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)，可以作為此類問題的研究平臺。RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)與源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)之間需要實時、高速、連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的數據傳輸，由于二者的仿真時間步長不一致，目前尚無行之有效的方法和手段。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)及數據傳輸方法，其特征在于:源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)所述包括源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)和網側RTDS (Real Time Digital Simulator,實時數字仿真儀)微秒級實時仿真系統(tǒng)；其中源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)由GTFPGA板卡與PB5板卡以SFP (Small Form-factor Pluggables,小型可插模塊)光電收發(fā)接口方式連接構成；網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)由數據接口機與協(xié)調服務器通過TCP/IP協(xié)議以數據緩沖區(qū)塊方式構成。
[0004]所述GTFPGA板卡包括第一 SFP光電收發(fā)接口 1、Aurora協(xié)議和第二 SFP光電收發(fā)接口 2組成。
[0005]所述PB5板卡包括第三SFP光電收發(fā)接口 3和Aurora協(xié)議組成。
[0006]所述數據接口機包括FPGA通訊卡、PCI Express接口、Aurora協(xié)議和第四SFP光電收發(fā)接口 4組成；所述數據接口機實際是一個臺式機，F(xiàn)PGA通訊卡通過PCI Express插槽安裝在這個臺式機里面。
[0007]所述基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的數據傳輸方法，其特征在于:源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)和網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)之間是通過通訊接口之間的數據傳輸進行；具體包括:
[0008]1)數據接口機首先配置通訊程序，與GTFPGA板卡建立正確的通訊連接后，開始以每50us交互256個字節(jié)數據:
[0009]2) GTFPGA板卡將數據發(fā)送至數據接口機，其數據包括:3個火電機組和6個水電機組的發(fā)電機實際有功功率、發(fā)電機機端電壓、發(fā)電機轉速和AGC指令，7個風電場的節(jié)點電壓、網側有功功率和AGC指令，火電機組的網側機組跳閘指令，風電場的網側機組跳閘指令，以及1個同步信號；
[0010]3)數據接口機發(fā)送至GTFPGA板卡的數據包括3個火電機組和6個水電機組的發(fā)電機分合閘指令和機械功率，7個風電場的有功功率和無功功率，以及16個各類機組的同步號。
[0011]4)數據接口機與協(xié)調服務器之間通過TCP/IP協(xié)議以每50ms交互256000個字節(jié)數據通訊；
[0012]5)網側RTDS實時仿真系統(tǒng)的PB5板卡與GTFPGA板卡之間基于Aurora協(xié)議方式進行光纖通訊。
[0013]所述協(xié)調服務器將來自數據接口機的數據分發(fā)到源側的風電、水電和火電機組的仿真服務器、將源側的風電、水電和火電機組的仿真服務器的數據發(fā)送到數據接口機。
[0014]所述數據接口機選用Xilinx公司的FPGA通訊卡，型號為XC6SLX45T。
[0015]所述GTFPGA板卡選用Xilinx公司的ML507開發(fā)板。
[0016]本發(fā)明的有益效果是有效滿足了 RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)與源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)之間需要的實時、高速、連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的數據傳輸，并且傳輸速率達到50GB/S，數據無錯誤。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明提供的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的通訊接口及數據傳輸方法的結構框圖；
[0018]圖2是本發(fā)明提供的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的通訊接口及數據傳輸方法的工作流程圖；
[0019]圖3是本發(fā)明提供的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的通訊接口及數據傳輸方法的數據接口機與協(xié)調服務器的數據交換流程。
[0020]圖4是本發(fā)明提供的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的通訊接口及數據傳輸方法的監(jiān)控程序界面；
[0021]圖5是本發(fā)明提供的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的通訊接口及數據傳輸方法的監(jiān)控數據列表。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明提出了一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)及數據傳輸方法，下面結合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應用。
[0023]圖1是本發(fā)明提供的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的結構框圖。圖1中，源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)所述包括源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)和網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)；其中源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)由GTFPGA板卡與PB5板卡以SFP光電收發(fā)接口方式連接構成；網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)由數據接口機與協(xié)調服務器通過TCP/IP協(xié)議以數據緩沖區(qū)塊方式構成。
[0024]所述GTFPGA板卡包括第一 SFP光電收發(fā)接口 1、Aurora協(xié)議和第二 SFP光電收發(fā)接口 2組成。
[0025]所述PB5板卡包括第三SFP光電收發(fā)接口 3和Aurora協(xié)議組成。
[0026]所述數據接口機包括FPGA通訊卡、PCI Express接口、Aurora協(xié)議和第四SFP光電收發(fā)接口 4組成；所述數據接口機實際是一個臺式機，F(xiàn)PGA通訊卡通過PCI Express插槽安裝在這個臺式機里面。
[0027]所述源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)和網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)之間是通過通訊接口之間的數據傳輸進行；GTFPGA板卡發(fā)送至數據接口機的數據:3個火電機組和6個水電機組的發(fā)電機實際有功功率、發(fā)電機機端電壓、發(fā)電機轉速和AGC指令，7個風電場的節(jié)點電壓、網側有功功率和AGC指令，火電機組的網側機組跳閘指令1，風電場的網側機組跳閘指令2，以及1個同步信號；
[0028]數據接口機發(fā)送至GTFPGA板卡的數據:3個火電機組和6個水電機組的發(fā)電機分合閘指令和機械功率，7個風電場的有功功率和無功功率，以及16個各類機組的同步信號。
[0029]所述數據接口機與協(xié)調服務器之間通過TCP/IP協(xié)議以數據緩沖區(qū)塊方式，每50ms交互256000個字節(jié)數據。
[0030]所述協(xié)調服務器將來自數據接口機的數據分發(fā)到源側其他服務器、將源側其他仿真服務器的數據發(fā)送到數據接口機。
[0031]圖2是本發(fā)明提供的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)數據傳輸方法的工作流程圖。本發(fā)明的工作流程包括以下步驟:
[0032]步驟201:系統(tǒng)初始化，開始運行；
[0033]步驟202:數據接口機配置通訊程序；
[0034]步驟203:握手信號判定；若是，則執(zhí)行步驟204 ;若否，則執(zhí)行步驟202 ；
[0035]步驟204:互發(fā)測試數據；
[0036]步驟205:測試數據判定；若是，則執(zhí)行步驟206 ;若否，則執(zhí)行步驟202 ；
[0037]步驟206:實時交互傳遞數據；
[0038]步驟207:運行是否終止；若是，則執(zhí)行步驟208 ;若否，則執(zhí)行步驟206 ；
[0039]步驟208:停止。
[0040]圖3是本發(fā)明提供的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的數據接口機與協(xié)調服務器的數據交換流程。數據接口機(FPGA通訊卡)將來自GTFPGA板卡微秒級數據保存在SDRAM，數據接口機通過PC1-E接口將數據讀到自身內存，再將內存數據通過TCP/IP以緩沖區(qū)塊方式、毫秒級發(fā)送到協(xié)調服務器，協(xié)調服務器將數據分發(fā)到源側的風電、水電和火電機組的仿真服務器；協(xié)調服務器將源側的風電、水電和火電機組的仿真服務器的數據通過TCP/IP、毫秒級發(fā)送到數據接口機，數據接口機通過PC1-E接口將自身內存數據寫到FPGA通訊卡的SDRAM，F(xiàn)PGA通訊卡再將數據以微秒級發(fā)送至GTFPGA板卡。
[0041]圖4是本發(fā)明提供的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的通訊接口及數據傳輸方法的監(jiān)控程序界面，以便直觀地監(jiān)控握手信號是否完成。
[0042]圖5是本發(fā)明提供的一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的通訊接口及數據傳輸方法的監(jiān)控數據列表，以便直觀地監(jiān)控數據傳遞是否正常。
[0043]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)，其特征在于:源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)包括源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)和網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)；其中源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)由GTFPGA板卡與PB5板卡以SFP光電收發(fā)接口方式連接構成；網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)由數據接口機與協(xié)調服務器通過TCP/IP協(xié)議以數據緩沖區(qū)塊方式構成。
2.根據權利要求1所述一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述GTFPGA板卡包括第一 SFP光電收發(fā)接口 1、Aurora協(xié)議和第二 SFP光電收發(fā)接口 2組成。
3.根據權利要求1所述一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述PB5板卡包括第三SFP光電收發(fā)接口 3和Aurora協(xié)議組成。
4.根據權利要求1所述一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述數據接口機包括FPGA通訊卡、PCI Express接口、Aurora協(xié)議和第四SFP光電收發(fā)接口4組成；所述數據接口機實際是一個臺式機，F(xiàn)PGA通訊卡通過PCI Express插槽安裝在這個臺式機里面。
5.一種基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的數據傳輸方法，其特征在于:源側毫秒級實時仿真系統(tǒng)和網側RTDS微秒級實時仿真系統(tǒng)之間是通過通訊接口之間的數據傳輸進行；具體包括:1)數據接口機首先配置通訊程序，與GTFPGA板卡建立正確的通訊連接后，開始以每50us交互256個字節(jié)數據:2)GTFPGA板卡將數據發(fā)送至數據接口機，其數據包括:3個火電機組和6個水電機組的發(fā)電機實際有功功率、發(fā)電機機端電壓、發(fā)電機轉速和AGC指令，7個風電場的節(jié)點電壓、網側有功功率和AGC指令，火電機組的網側機組跳閘指令，風電場的網側機組跳閘指令，以及1個同步信號；`3)數據接口機發(fā)送至GTFPGA板卡的數據包括3個火電機組和6個水電機組的發(fā)電機分合閘指令和機械功率，7個風電場的有功功率和無功功率，以及16個各類機組的同步信號。4)數據接口機與協(xié)調服務器之間通過TCP/IP協(xié)議以每50ms交互256000個字節(jié)數據通訊；5)網側RTDS實時仿真系統(tǒng)的PB5板卡與GTFPGA板卡之間基于Aurora協(xié)議方式進行光纖通訊。
6.根據權利要求5所述基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的數據傳輸方法，其特征在于:工作流程包括以下步驟:步驟201:系統(tǒng)初始化，開始運行；步驟202:數據接口機配置通訊程序；步驟203:握手信號判定；若是，則執(zhí)行步驟204 ;若否，則執(zhí)行步驟202 ；步驟204:互發(fā)測試數據；步驟205:測試數據判定；若是，則執(zhí)行步驟206 ;若否，則執(zhí)行步驟202 ；步驟206:實時交互傳遞數據；步驟207:運行是否終止；若是，則執(zhí)行步驟208 ;若否，則執(zhí)行步驟206 ；步驟208:停止。
7.根據權利要求5所述基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的數據傳輸方法，其特征在于:所述協(xié)調服務器將來自數據接口機的數據分發(fā)到源側的風電、水電和火電機組的仿真服務器、將源側的風電、水電和火電機組的仿真服務器的數據發(fā)送到數據接口機。
8.根據權利要求5所述基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的數據傳輸方法，其特征在于:所述數據接口機選用Xilinx公司的FPGA通訊卡，型號為XC6SLX45T。
9.根據權利要求5所述基于RTDS的源網協(xié)調聯(lián)合實時仿真系統(tǒng)的數據傳輸方法，其特征在于:所 述GTFPGA板卡選用Xilinx公司的ML507開發(fā)板。
【文檔編號】G05B17/02GK103676670SQ201310684026
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】曾德良, 牛玉廣, 李青, 張文廣 申請人:華北電力大學