一种电力系统仿真步长时间的计算系统及方法技术方案

本申请公开了一种电力系统仿真步长时间的计算系统及方法，所述方法包括：对于每一仿真步长，获取数字信号控制时间、仿真电气信号计算时间、信号通信时间、仿真抖动时间，当本地中央处理器为单核时，将各时间相加，得到节点单步长仿真时间，并发送给系统处理器，以供系统处理器确定最长的节点单步长仿真时间为仿真的单步长仿真时间。可见，各终端节点并行仿真电力系统，每个终端节点的仿真步长各有长短，将最长的仿真步长作为仿真的单步长仿真时间，使得各终端节点足以完成当前步长的仿真工作，使得仿真工作能正常运行，同时该单步长仿真时间为正常仿真下的最短步长仿真时间，因此能够保障电力系统精细化仿真。能够保障电力系统精细化仿真。能够保障电力系统精细化仿真。

A calculation system and method of step time for power system simulation

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统仿真步长时间的计算系统及方法


[0001]本申请涉及实时仿真通信领域，更具体的说，是涉及一种电力系统仿真步长时间的计算系统及方法。

技术介绍

[0002]随着用电需求的不断增加，电力系统也在迅速发展，诞生了更多电力电子设备，以丰富电力系统，使电力系统变得更复杂了，因此有必要在电力系统运行前对其仿真。电力系统仿真是认识电力系统特性，支撑电力系统研究、规划、运行、生产、装备制造，以及保障电力系统安全可靠运行的有效手段。
[0003]电力系统仿真对所需仿真的电力系统中各环节的用时要求严格，若仿真步长用时设置过短，会导致在设定步长内无法完成数据信号的计算，使电力系统仿真崩溃，若仿真步长用时设置过长，会导致电力系统中的电力电子设备仿真效果粗糙，因此准确设置仿真步长的用时是在仿真电力系统前的极其重要的工作。
[0004]如何准确确定电力系统仿真的步长时间，保障对电力系统进行高精度仿真，是需要关注的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种电力系统仿真步长时间的计算系统及方法，以保障对电力系统进行高精度仿真。
[0006]为了实现上述目的，现提出具体方案如下：
[0007]一种电力系统仿真步长时间的计算系统，包括：若干终端节点和系统处理器，所述终端节点之间通信相连，每个终端节点与所述系统处理器通信相连，各终端节点并行仿真电力系统；
[0008]所述终端节点，用于对于每一仿真步长，获取数字信号控制时间、仿真电气信号计算时间、信号通信时间、仿真抖动时间，当所述终端节点的中央处理器CPU为单核时，将所述数字信号控制时间、所述仿真电气信号计算时间、所述信号通信时间及所述仿真抖动时间相加，得到节点单步长仿真时间，将所述节点单步长仿真时间发送至所述系统处理器；
[0009]所述系统处理器，用于汇总各终端节点的节点单步长仿真时间，确定最长的节点单步长仿真时间为仿真所述电力系统的单步长仿真时间。
[0010]可选的，所述终端节点还用于：
[0011]对于每一仿真步长，当所述终端节点的CPU为多核时，将所述数字信号控制时间与所述仿真电气信号计算时间中的最大值，与所述信号通信时间、所述仿真抖动时间相加，得到节点单步长仿真时间。
[0012]可选的，所述各终端节点并行仿真电力系统，包括：每个终端节点仿真所述电力系统中的若干电流换流站，电流换流站之间通过电力线路连接，各终端节点仿真的电流换流站组成所述电力系统；
[0013]所述终端节点用于获取仿真电气信号计算时间的过程，包括：
[0014]确定上一仿真步长中，仿真所述若干电流换流站的电流量的计算时间；
[0015]确定仿真所述若干电流换流站的电压的计算时间；
[0016]将仿真所述若干电流换流站的电压的计算时间，与所述上一仿真步长中，仿真所述若干电流换流站的电流量的计算时间相加，得到电气计算时间；
[0017]当所述电力系统的状态为正常时，将所述电气计算时间作为仿真电气信号计算时间；
[0018]当所述电力系统的状态为故障时，确定解析并分解所述终端节点的电导矩阵所需的时间，将所述电气计算时间与所述解析并分解所述终端节点的电导矩阵所需的时间相加，所得到的结果作为仿真电气信号计算时间。
[0019]可选的，所述终端节点用于获取信号通信时间的过程，包括：
[0020]确定所述终端节点的CPU中各个核之间的通信时间；
[0021]确定所述终端节点的CPU与所述终端节点的现场可编程门阵列FPGA的通信时间；
[0022]确定所述终端节点的FPGA与所述终端节点的外接板卡的通信时间；
[0023]确定连接于所述终端节点的路由器对网络传输的报文数据的单步长数据进行决策的时间；
[0024]确定在所述路由器内，所述报文数据的单步长数据的数据交换时间；
[0025]确定在所述路由器内，所述报文数据的单步长数据的第一个切片数据的传输时间；
[0026]确定所述路由器内部数据通路的带宽；
[0027]利用下式计算信号通信时间：
[0028][0029]其中，t
core
为所述终端节点的CPU中各个核之间的通信时间，t
CPU
‑
FPGA
为所述终端节点的CPU与所述终端节点的FPGA的通信时间，t
FPGA
‑
card
为所述终端节点的FPGA与所述终端节点的外接板卡的通信时间，t
r
为所述路由器对网络传输的报文数据的单步长数据进行决策的时间，t
s
为所述数据交换时间，t
w
为所述传输时间，L
n
为第n条报文数据的长度，W为所述路由器内部数据通路的带宽。
[0030]可选的，所述终端节点用于获取仿真抖动时间的过程，包括：
[0031]预先运行电力系统仿真程序，测量运行所述电力系统仿真程序过程中，除所述电力系统仿真程序之外的进程占用的时间，作为仿真抖动时间。
[0032]一种电力系统仿真步长时间的计算方法，应用于终端节点，该方法包括：
[0033]对于每一仿真步长：
[0034]获取数字信号控制时间、仿真电气信号计算时间、信号通信时间、仿真抖动时间；
[0035]当本地CPU为单核时，将所述数字信号控制时间、所述仿真电气信号计算时间、所述信号通信时间及所述仿真抖动时间相加，得到节点单步长仿真时间；
[0036]将所述节点单步长仿真时间发送给系统处理器，以供所述系统处理器汇总各终端节点发送的单步长仿真时间，确定最长的节点单步长仿真时间为仿真电力系统的单步长仿
真时间。
[0037]可选的，该方法还包括：
[0038]当本地CPU为多核时，对于每一仿真步长，当所述终端节点的CPU为多核时，将所述数字信号控制时间与所述仿真电气信号计算时间中的最大值，与所述信号通信时间、所述仿真抖动时间相加，得到节点单步长仿真时间。
[0039]可选的，所述获取仿真电气信号计算时间的过程，包括：
[0040]确定上一仿真步长中，仿真所述若干电流换流站的电流量的计算时间；
[0041]确定仿真所述若干电流换流站的电压的计算时间；
[0042]将仿真所述若干电流换流站的电压的计算时间，与所述上一仿真步长中，仿真所述若干电流换流站的电流量的计算时间相加，得到电气计算时间；
[0043]当所述电力系统的状态为正常时，将所述电气计算时间作为仿真电气信号计算时间；
[0044]当所述电力系统的状态为故障时，确定解析并分解所述终端节点的电导矩阵所需的时间，将所述电气计算时间与所述解析并分解所述终端节点的电导矩阵所需的时间相加，所得到的结果作为仿真电气信号计算时间。
[0045]可选的，所述获取信号通信时间的过程，包括：
[0046]确定所述终端节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统仿真步长时间的计算系统，其特征在于，包括：若干终端节点和系统处理器，所述终端节点之间通信相连，每个终端节点与所述系统处理器通信相连，各终端节点并行仿真电力系统；所述终端节点，用于对于每一仿真步长，获取数字信号控制时间、仿真电气信号计算时间、信号通信时间、仿真抖动时间，当所述终端节点的中央处理器CPU为单核时，将所述数字信号控制时间、所述仿真电气信号计算时间、所述信号通信时间及所述仿真抖动时间相加，得到节点单步长仿真时间，将所述节点单步长仿真时间发送至所述系统处理器；所述系统处理器，用于汇总各终端节点的节点单步长仿真时间，确定最长的节点单步长仿真时间为仿真所述电力系统的单步长仿真时间。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述终端节点还用于：对于每一仿真步长，当所述终端节点的CPU为多核时，将所述数字信号控制时间与所述仿真电气信号计算时间中的最大值，与所述信号通信时间、所述仿真抖动时间相加，得到节点单步长仿真时间。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述各终端节点并行仿真电力系统，包括：每个终端节点仿真所述电力系统中的若干电流换流站，电流换流站之间通过电力线路连接，各终端节点仿真的电流换流站组成所述电力系统；所述终端节点用于获取仿真电气信号计算时间的过程，包括：确定上一仿真步长中，仿真所述若干电流换流站的电流量的计算时间；确定仿真所述若干电流换流站的电压的计算时间；将仿真所述若干电流换流站的电压的计算时间，与所述上一仿真步长中，仿真所述若干电流换流站的电流量的计算时间相加，得到电气计算时间；当所述电力系统的状态为正常时，将所述电气计算时间作为仿真电气信号计算时间；当所述电力系统的状态为故障时，确定解析并分解所述终端节点的电导矩阵所需的时间，将所述电气计算时间与所述解析并分解所述终端节点的电导矩阵所需的时间相加，所得到的结果作为仿真电气信号计算时间。4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述终端节点用于获取信号通信时间的过程，包括：确定所述终端节点的CPU中各个核之间的通信时间；确定所述终端节点的CPU与所述终端节点的现场可编程门阵列FPGA的通信时间；确定所述终端节点的FPGA与所述终端节点的外接板卡的通信时间；确定连接于所述终端节点的路由器对网络传输的报文数据的单步长数据进行决策的时间；确定在所述路由器内，所述报文数据的单步长数据的数据交换时间；确定在所述路由器内，所述报文数据的单步长数据的第一个切片数据的传输时间；确定所述路由器内部数据通路的带宽；利用下式计算信号通信时间：
其中，t
core
为所述终端节点的CPU中各个核之间的通信时间，t
CPU
‑
FPGA
为所述终端节点的CPU与所述终端节点的FPGA的通信时间，t
FPGA
‑
card
为所述终端节点的FPGA与所述终端节点的外接板卡的通信时间，t
r
为所述路由器对网络传输的报文数据的单步长数据进行决策的时间，t
s
为所述数据交换时间，t
w
为所述传输时间，L
n
为第n条报文数据的长度，W为所述路由器内部数据通路的带宽。5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述终端节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天宇，郭琦，黄立滨，郭海平，卢远宏，胡云，罗超，曾冠铭，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：