一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法及裝置，脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求輸出控制信號，使用所述控制信號選擇不同的仿真畫圖時間步長，按照所選擇的不同的仿真畫圖時間步長進行畫圖。對仿真研究不關(guān)心的大部分波形進行粗略畫圖，大致了解波形的趨勢，對仿真研究關(guān)心的小部分波形進行精細畫圖，滿足研究需要；同時畫圖的總點數(shù)較少，滿足數(shù)字仿真模型長時間仿真的需要；不需要每次手動逐個刪減錄波變量，提高工作效率。
【專利說明】一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)數(shù)字仿真【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字仿真已成為電力系統(tǒng)研究、規(guī)劃和設(shè)計的重要手段。電力系統(tǒng)仿真軟件以數(shù)學(xué)模型代替電力系統(tǒng)的實際設(shè)備，用數(shù)值計算方法對電力系統(tǒng)的運行特性進行試驗和研究。數(shù)字仿真軟件的計算結(jié)果可以以波形的形式形象化地顯示在人機界面中，方便用戶及時、直觀地查看、分析仿真計算結(jié)果。
[0003]用于非實時仿真的電力系統(tǒng)數(shù)字仿真軟件，例如在全世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真軟件EMTDC(Electro_Magnetic Transient in DC system),利用單個電力設(shè)備的數(shù)字仿真模型以及控制邏輯元件的數(shù)字仿真模型一起建立滿足研究需求的電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型。為該仿真模型設(shè)定仿真總時長后，運行該仿真模型對應(yīng)的程序即可進行仿真計算。
[0004]數(shù)字仿真模型的程序執(zhí)行周期通常被稱為仿真計算時間步長(step，A T)。如果一次仿真計算需要模擬電力系統(tǒng)T秒的運行情況，并且設(shè)定了仿真計算時間步長Λ T (Δ T一般為微秒級，例如50us)，那么在這次仿真計算過程中，數(shù)字仿真模型的程序執(zhí)行總次數(shù)η為:η=Τ/ΛΤ。對于總時長為T秒的仿真，如果設(shè)定的Λ T越大，那么η就越小，完成仿真計算的實際耗時也越小，但是仿真結(jié)果的精確程度越低；反之，如果設(shè)定的Λ T越小，那么η就越大，完成T秒仿真計算的實際耗時也越大，但是仿真結(jié)果的精確程度越高。
[0005]鑒于數(shù)字仿真計算原理的原因，目前大部分的電力系統(tǒng)數(shù)字仿真軟件都是采用固定仿真計算時間步長的方式，即仿真軟件在某一次仿真計算過程中，在人為設(shè)定了Λ T后仿真軟件就會保持該Λ T不變進行數(shù)據(jù)處理，直到本次仿真計算結(jié)束才允許用戶改變Λ T進入下一次仿真計算過程，而在仿真計算過程中不允許調(diào)整Λ Τ。為了確保仿真模型的計算精度，仿真過程中一般都會將Λ T設(shè)置的比較小。
[0006]在仿真軟件人機界面上顯示出來的波形，從微觀上看，是由許許多多個離散的點通過直線連接而成。每個離散的點都來自于在Λ T整數(shù)倍時刻上仿真軟件的計算結(jié)果，但是并不一定需要將每個Λ T中計算出來的點都在人機界面上顯示出來，可以間隔幾個點再顯示出一個點。在人機界面上顯示出的相鄰點之間的時間間隔被稱為仿真畫圖時間步長(plot st印，Λ PT)。厶卩1'一般為厶1'的1^倍(即厶？丁=1^厶1')，其中1^為自然數(shù)1，2，
3.......當(dāng)k越小，即Λ PT越小時，人機界面上顯示的波形越精細；ik越大，即ΛΡΤ越大時，人機界面上顯示的波形越粗糙，甚至失真。與Δ T值在仿真過程中保持固定不同，由于Λ PT值不涉及到數(shù)值計算，只涉及到將計算結(jié)果在人機界面上抽樣顯示，因此在仿真過程中Λ PT值一般是允許隨時修改的。
[0007]對Λ T值選取大小的不同會直接影響到仿真模型每個仿真過程總耗時的長短，但是它并不會影響仿真模型占用系統(tǒng)內(nèi)存的多少。在每個ΛT中計算出的結(jié)果(實際計算出的點)會作為下一個Λ T中程序的輸入值參與程序計算。在本次Λ T中計算得到結(jié)果后，上一個Λ T計算結(jié)果所占用的內(nèi)存空間就用于存放本次計算的結(jié)果，即在整個仿真過程中只有一個ΛT的計算結(jié)果占用內(nèi)存空間。因此，仿真計算結(jié)果所占用內(nèi)存空間的總數(shù)并不大。
[0008]而用于畫圖的點則不同，由于所有用于畫圖顯示的點都要同時顯示在人機界面上，因此它們都要占用內(nèi)存空間。假定每個Λ PT中需要顯示波形的變量有P個，而整個仿真過程總時長T可以分成q個Λ PT，那么在人機界面上顯示的波形中總共會包含pXq個點，每個點都需要占用內(nèi)存空間。對于規(guī)模比較大的仿真模型，需要錄波的變量數(shù)量P也非常大，如果需要仿真的總時長T也較大，并且為了通過波形看清仿真計算的真實情況，一般Λ PT都設(shè)置的比較小，即q值也非常大，這樣會造成P X q數(shù)量非常大，占用的內(nèi)存空間會非常大，往往超出了仿真軟件能夠訪問內(nèi)存空間的能力或者超出了計算機內(nèi)存硬件的容量，從而導(dǎo)致仿真模型無法運行。
[0009]目前常用的常見方法是，將ΛPT盡量設(shè)置的大一些，即減小q值，從而使P X q不超過允許的上限，但是這樣做的缺點是錄波的波形不夠精細，甚至失真，往往導(dǎo)致仿真人員對系統(tǒng)真實運行情況的誤判；另一種方法是，保持Λ PT為較小值，但是手動將本次仿真中不關(guān)注的錄波變量刪除，從而減小P值，使得P X q不超過允許的上限，但是這樣做的缺點是人工參與的工作較多，效率較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于，提供一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法及裝置，可滿足電力系統(tǒng)仿真模型長時間的仿真需要，同時又能保證仿真錄波波形的準(zhǔn)確性和高精度，且能夠減少人工參與。
[0011]為了達成上述目的，本發(fā)明提供一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法，脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求輸出控制信號，使用該控制信號選擇不同的仿真畫圖時間步長，按照不同的仿真畫圖時間步長進行畫圖。
[0012]如果使用二級信號，可以在仿真研究不關(guān)心的時間段內(nèi)，脈沖控制器輸出第一控制信號，選擇大仿真畫圖時間步長，作為當(dāng)前仿真畫圖時間步長進行粗略畫圖；在仿真研究關(guān)心的時間段內(nèi)，脈沖控制器輸出第二控制信號，選擇小仿真畫圖時間步長，作為當(dāng)前仿真畫圖時間步長進行精細畫圖。
[0013]脈沖控制器可以根據(jù)仿真研究關(guān)心的時間段的起始時刻和持續(xù)時間，輸出第二控制信號；或者，在一次仿真過程中通過其他邏輯形成第一控制信號與第二控制信號多次更替。
[0014]如果使用多級信號，則脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求，在一次仿真過程中通過邏輯運算或編碼形成多進制的信號或多值的信號，從而輸出多級控制信號。
[0015]本發(fā)明還提供一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的裝置，包括仿真畫圖時間步長調(diào)節(jié)器，脈沖控制器和輸入通道選擇器，其中脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求輸出控制信號；輸入通道選擇器根據(jù)該控制信號，選擇仿真畫圖時間步長；仿真畫圖時間步長調(diào)節(jié)器接收輸入通道選擇器所選擇的仿真畫圖步長，根據(jù)所述步長對仿真畫圖時間步長進行調(diào)整。
[0016]如果使用二級信號，則在仿真研究不關(guān)心的時間段內(nèi)，脈沖控制器輸出第一控制信號，輸入通道選擇器選擇大仿真畫圖時間步長；在仿真研究關(guān)心的時間段內(nèi)，脈沖控制器輸出第二控制信號，輸入通道選擇器選擇小仿真畫圖時間步長。
[0017]脈沖控制器可以根據(jù)仿真研究關(guān)心的時間段的起始時刻和持續(xù)時間，輸出第二控制信號；或者，在一次仿真過程中通過其他邏輯形成第一控制信號與第二控制信號多次更替。
[0018]如果使用多級信號，則脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求，在一次仿真過程中通過邏輯運算或編碼形成多進制的信號或多值的信號，從而輸出多級控制信號。
[0019]通過本發(fā)明提供的方法與裝置，可以對仿真研究不關(guān)心的大部分波形進行粗略畫圖，大致了解波形的趨勢，對仿真研究關(guān)心的小部分波形進行精細畫圖，滿足研究需要；同時畫圖的總點數(shù)較少，滿足數(shù)字仿真模型長時間仿真的需要；不需要每次手動逐個刪減錄波變量，提高工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例的延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的原理圖；
[0021]圖2是本發(fā)明實施例采用了延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長方法后的仿真波形圖。

【具體實施方式】
[0022]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0023]本發(fā)明方法實施例1，一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法，脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求輸出多級控制信號，通過邏輯運算或編碼形成多進制的信號或多值的信號，例如0、1、2、3或者00、01、10、11，等，使用該多級控制信號選擇不同的仿真畫圖時間步長，然后按照所述不同的仿真畫圖時間步長進行畫圖。
[0024]本發(fā)明方法實施例2，脈沖控制輸出二級信號。在仿真研究關(guān)心的時間段內(nèi)，所述脈沖控制器的輸出第一控制信號，例如0，選擇大仿真畫圖時間步長，作為當(dāng)前仿真畫圖時間步長進行粗略畫圖；在仿真研究關(guān)心的時間段內(nèi)，所述脈沖控制器的輸出第二控制信號，例如I，選擇小仿真畫圖時間步長，作為當(dāng)前仿真畫圖時間步長進行精細畫圖。
[0025]設(shè)置脈沖控制功能時，可以通過設(shè)置其輸出值為I的起始時刻和持續(xù)時間的方法使其在特定的時間段內(nèi)輸出為1，而其余時間內(nèi)輸出為O ;也可以為其搭建或編寫其他邏輯來實現(xiàn)在一次仿真過程中多次出現(xiàn)O、I更替。
[0026]本發(fā)明方法實施例3，在設(shè)定仿真軟件訪問內(nèi)存空間的上限為IG的情況下，一個規(guī)模較大的仿真模型需要錄波的變量比較多，如果采用50us的仿真畫圖時間步長，那么仿真總時長無法超過6s。如果將仿真研究不關(guān)心的時間段內(nèi)仿真畫圖時間步長改為lOOOus，而將仿真研究關(guān)心的時間段(0.1s)內(nèi)仿真畫圖時間步長改為與仿真計算時間步長一致的50us，那么仿真總時長可以達到96s以上。也就是在需要的時間段(0.1s)內(nèi)設(shè)置脈沖控制功能為1，其余時間為O。在脈沖為I時，選擇大仿真畫圖時間步長lOOOus。在脈沖為O時，選擇小仿真畫圖時間步長50us。
[0027]如圖2所示，IVY1、IVY2、IVY3為仿真系統(tǒng)的電流波形，CPRY為6路觸發(fā)脈沖信號合成的控制字波形。在89.9s?90.0s期間采用了 50us的仿真畫圖時間步長，畫圖精度非常高，可以如實地反映出系統(tǒng)的運行情況，滿足研究需要。而其余時間段內(nèi)采用了 lOOOus的仿真畫圖時間步長?？梢钥吹讲ㄐ纬霈F(xiàn)了失真。通過這樣的方法，對仿真研究不關(guān)心的大部分波形進行粗略畫圖，大致了解波形的趨勢，對仿真研究關(guān)心的小部分波形進行精細畫圖，滿足研究需要；同時畫圖的總點數(shù)較少，滿足數(shù)字仿真模型長時間仿真的需要；不需要每次手動逐個刪減錄波變量，工作效率很高；另外，錄波總點數(shù)較少，節(jié)省了程序往人機界面上打印波形所消耗的時間，有利于提高仿真速度。
[0028]本發(fā)明還提供一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的裝置，實施例如圖1所示，主要包括仿真畫圖時間步長調(diào)節(jié)器1、脈沖控制器2和輸入通道選擇器3。
[0029]脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求輸出控制信號。根據(jù)仿真研究的具體需要，用仿真軟件元件庫中的基本元件搭建或用自定義元件的腳本代碼編寫脈沖控制器2的內(nèi)部邏輯，從而輸出控制信號。
[0030]輸入通道選擇器根據(jù)所述控制信號，選擇不同的仿真畫圖時間步長。
[0031]所述仿真畫圖時間步長調(diào)節(jié)器接收所述輸入通道選擇器所選擇的仿真畫圖步長，根據(jù)所述步長對仿真畫圖時間步長進行調(diào)整。
[0032]以脈沖控制器輸出二級控制信號為例。對于仿真研究不關(guān)心的時間段使脈沖控制器2的輸出為0，控制輸入通道選擇器3選擇比較大的仿真畫圖時間步長，送給仿真畫圖時間步長調(diào)節(jié)器I作為當(dāng)前的仿真畫圖時間步長，進行粗略畫圖，用于大致了解波形的趨勢。對于仿真研究關(guān)心的時間段使脈沖控制器2的輸出為I，控制輸入通道選擇器3選擇比較小的仿真畫圖時間步長(可以與仿真計算時間步長相同，即每次仿真計算的輸出點都在人機界面畫出來)，送給仿真畫圖時間步長調(diào)節(jié)器I作為當(dāng)前的仿真畫圖時間步長，進行精細畫圖，滿足研究需要。
[0033]對于脈沖控制器2，可以通過設(shè)置其輸出值為I的起始時刻和持續(xù)時間的方法使其在特定的時間段內(nèi)輸出為1，而其余時間輸出為O ;也可以搭建或編寫更加復(fù)雜的邏輯來實現(xiàn)在一次仿真過程中多次出現(xiàn)O、I更替。
[0034]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法，其特征在于:脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求輸出控制信號，使用所述控制信號選擇不同的仿真畫圖時間步長，根據(jù)所確定的不同仿真畫圖時間步長進行畫圖。
2.如權(quán)利要求1所述的延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法，其特征在于:在仿真研究不關(guān)心的時間段內(nèi)，所述脈沖控制器輸出第一控制信號，并根據(jù)第一控制信號選擇大仿真畫圖時間步長，使用大仿真畫圖時間步長進行粗略畫圖；在仿真研究關(guān)心的時間段內(nèi)，所述脈沖控制器輸出第二控制信號，并根據(jù)第二控制信號選擇小仿真畫圖時間步長，使用小仿真畫圖時間步長進行精細畫圖。
3.如權(quán)利要求2所述的延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法，其特征在于:所述脈沖控制器，根據(jù)仿真研究關(guān)心的時間段的起始時刻和持續(xù)時間，輸出第二控制信號；或者，在一次仿真過程中通過邏輯運算形成第一控制信號與第二控制信號多次更替。
4.如權(quán)利要求1所述的延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的方法，其特征在于:所述脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求，在一次仿真過程中通過邏輯運算或編碼形成多進制的信號或多值的信號，作為控制信號輸出。
5.一種延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的裝置，其特征在于:包括仿真畫圖時間步長調(diào)節(jié)器(I)、脈沖控制器(2)和輸入通道選擇器(3)，其中， 所述脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求輸出控制信號； 所述輸入通道選擇器根據(jù)所述控制信號，選擇仿真畫圖時間步長； 所述仿真畫圖時間步長調(diào)節(jié)器接收所述輸入通道選擇器所選擇的仿真畫圖步長，根據(jù)所選擇的步長對仿真畫圖時間步長進行調(diào)整。
6.如權(quán)利要求5所述的延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的裝置，其特征在于:在仿真研究不關(guān)心的時間段內(nèi)，所述脈沖控制器輸出第一控制信號，所述輸入通道選擇器選擇大仿真畫圖時間步長；在仿真研究關(guān)心的時間段內(nèi)，所述脈沖控制器輸出第二控制信號，所述輸入通道選擇器選擇小仿真畫圖時間步長。
7.如權(quán)利要求6所述的延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的裝置，其特征在于:所述脈沖控制器，根據(jù)仿真研究關(guān)心的時間段的起始時刻和持續(xù)時間，輸出第二控制信號；或者，在一次仿真過程中通過邏輯運算形成第一控制信號與第二控制信號多次更替。
8.如權(quán)利要求5所述的延長電力系統(tǒng)數(shù)字仿真模型仿真總時長的裝置，其特征在于:所述脈沖控制器根據(jù)畫圖精度的要求，在一次仿真過程中通過邏輯運算或編碼形成多進制的信號或多值的信號，作為控制信號輸出。
【文檔編號】G06F9/455GK104461672SQ201310414904
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】張翔, 程璐璐, 薛海平, 柏傳軍, 焦鑫艷, 肖建民 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司