用于大电网安稳监控系统rtds仿真的集成式元件及构建方法
【专利摘要】本发明公开了一种能够准确模拟实际安稳监控系统物理性质的用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件及其构建方法。该集成式元件借由一套RTDS内部程序实现全部模块的仿真功能，使结构复杂、部件繁多的安稳监控系统在RTDS仿真平台上集成为一个简单元件。元件可作为通用元件以文件WENKONG.def植入RTDS公共元件库RSCAD/Ulib中，便于建模者一例多用，使RTDS仿真规模能够涵盖从一台小型稳控装置到特大型电网安稳监控系统的宽广范围。本发明的集成式元件具有灵活的参数设置和输出信号定义功能，适用于任意规模安稳监控系统RTDS仿真，有效解决了大电网安稳运行动态试验问题。
【专利说明】用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件及构建 方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统仿真实验【技术领域】，尤其涉及一种用于大电网安稳监控系统 RTDS仿真的集成式元件及构建方法。
【背景技术】
[0002] 实时数字仿真系统RTDS (Real-Time Digital Simulator)是一种在我国电力科研 和工程领域得到广泛应用的数字化动态模拟实验系统，因其元件参数的精确性和仿真过程 的实时性逐渐取代了传统的物理动模实验装置和离线软件计算工具。
[0003] RTDS至今主要用于电力系统控制保护装置的闭环测试，尚未用于大电网安全稳定 策略的评估和验证。究其原因有两点：一是不可能将整个电网的安稳监控设备实物成套接 入RTDS仿真模型，无法形成大规模数字-物理闭环仿真实验系统；二是用RTDS标准元件库 (RSCAD/Master)中现有元件搭建大型安稳监控系统模型既费时费力又不能保证所建模型 的准确性和普遍适用性，难以形成大电网多工况动态运行的全数字仿真实验系统。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成 式元件及构建方法，以便于准确模拟实际安稳监控系统物理性质，实现任意规模安稳监控 系统RTDS仿真，从而满足大电网安稳运行动态试验的需求。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：用于大电网安稳监控系统RTDS 仿真的集成式元件，由基本单元构成，每个基本单元包括电流计算模块、功率计算模块、动 作逻辑判断模块、动作信号延时模块和动作信号脉冲处理模块等，各功能模块顺序连接；其 中，电流计算模块的输入为三相电流瞬时值，功率计算模块的输入为三相电流和三相电压 瞬时值，动作逻辑判断模块输出为0/1逻辑信号，动作信号延时模块输出为0/1脉冲序列的 第一个'1'逻辑脉冲，动作信号脉冲处理模块输出为0/1脉冲序列'1'逻辑脉冲的间距时 间。
[0006] 上述用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式兀件，由1?6个基本单兀构 成，每个基本单元的动作信号输出端口数目有1?3个。
[0007] 电流计算模块根据输入的三相电流瞬时值，基于梯形积分法并以工频周期作为积 分时间常数分别计算三相电流有效值，输出三相电流有效值中的最大值；
[0008] 功率计算模块根据输入的三相电流和三相电压瞬时值，基于实时步进累加法并以 工频周期作为区间常数计算有功功率平均值，输出该功率平均值；
[0009] 动作逻辑判断模块将最大电流有效值和功率平均值与相应的负荷过载动作整定 值比较，根据比较结果输出0或1逻辑；
[0010] 动作信号延时模块在动作逻辑由〇变1时启动倒计时功能并监测动作逻辑状态， 倒计时结束时根据负荷过载与否输出1或〇逻辑； toon] 动作信号脉冲处理模块根据延时动作后过载信号'1'逻辑的持续状态将动作信号 处理为等间距的'1'逻辑脉冲序列。
[0012] 上述用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件的构建方法，首先，用RTDS 的CBuilder编辑器创建WENKONG. def、wenkong. h和wenkong. c三个程序文件；其次，依序 编写三个程序文件的程序代码，其中文件WENKONG. def定义元件名称及其人机交互界面风 格，包括元件的RTDS界面图标和元件参数设置对话框；文件wenkong. h定义变量和参数的 数据类型，包括输入变量、输出变量、中间变量和设置参数的类型定义；文件wenkong. c为 程序执行代码文件，包括实现元件仿真功能的数值和逻辑运算执行代码。
[0013] 针对现有RTDS元件库所存在的缺陷，发明人基于电力系统仿真技术结合 CBuilder自定义编程技术，构建了一种能够准确模拟实际安稳监控系统物理性质的用于大 电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件，它借由一套RTDS内部程序实现全部模块的仿 真功能，使结构复杂、部件繁多的安稳监控系统在RTDS仿真平台上集成为一个简单元件。 元件可作为通用元件以文件WENKONG. def植入RTDS公共元件库RSCAD/Ulib中，与RTDS 的所有通用元件一样，在一个仿真实例中可同时调用多个该元件，便于建模者一例多用，使 RTDS仿真规模能够涵盖从一台小型稳控装置到特大型电网安稳监控系统的宽广范围。本发 明的集成式元件具有灵活的参数设置和输出信号定义功能，适用于任意规模安稳监控系统 RTDS仿真，有效解决了大电网安稳运行动态试验问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件中一个基本单元 及其输入输出信号示意图。
[0015] 图2是本发明用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件基本参数设置对 话框示意图。
[0016] 图3是本发明用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件整定值和时间参 数设置对话框示意图。
[0017] 图4是本发明用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件中间变量名称设 置对话框示意图。
[0018] 图5是应用本发明的实例效果示意图。
【具体实施方式】
[0019] 实施例用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件的构建
[0020] 首先，用 RTDS 的 CBuilder 编辑器创建 WENKONG. def、wenkong. h 和 wenkong. c 三个 程序文件；其次，依序编写三个程序文件的程序代码，其中文件WENKONG. def定义元件名称 及其人机交互界面风格，包括元件的RTDS界面图标和元件参数设置对话框；文件wenkong. h定义变量和参数的数据类型，包括输入变量、输出变量、中间变量和设置参数的类型定义； 文件wenkong. c为程序执行代码文件，包括实现元件仿真功能的数值和逻辑运算执行代 码。
[0021] 按前述方法构建的集成式元件，由基本单元构成，每个基本单元包括电流计算模 块、功率计算模块、动作逻辑判断模块、动作信号延时模块和动作信号脉冲处理模块等，各 功能模块顺序连接；其中，电流计算模块的输入为三相电流瞬时值，功率计算模块的输入为 三相电流和三相电压瞬时值，动作逻辑判断模块输出为0/1逻辑信号，动作信号延时模块 输出为0/1脉冲序列的第一个'1'逻辑脉冲，动作信号脉冲处理模块输出为0/1脉冲序列 '1'逻辑脉冲的间距时间。其中，
[0022] 该集成式元件，由1?6个基本单元构成，每个基本单元的动作信号输出端口数目 有1?3个。基本单元数量的可选性和输出端口数目的可选性解决了不同安稳监控系统 RTDS仿真的通用性问题。
[0023] 电流计算模块根据输入的三相电流瞬时值，基于梯形积分法并以工频周期作为积 分时间常数分别计算三相电流有效值，输出三相电流有效值中的最大值；模块的数值差分 计算式为：
[0024]
【权利要求】
1. 一种用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件，其特征在于由基本单元构 成，每个基本单元包括电流计算模块、功率计算模块、动作逻辑判断模块、动作信号延时模 块和动作信号脉冲处理模块等，各功能模块顺序连接；其中，电流计算模块的输入为三相电 流瞬时值，功率计算模块的输入为三相电流和三相电压瞬时值，动作逻辑判断模块输出为 0/1逻辑信号，动作信号延时模块输出为0/1脉冲序列的第一个'1'逻辑脉冲，动作信号脉 冲处理模块输出为0/1脉冲序列'1'逻辑脉冲的间距时间。
2. 根据权利要求1所述的用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件，其特征在 于由1?6个基本单元构成，每个基本单元的动作信号输出端口数目有1?3个。
3. 根据权利要求2所述的用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件，其特征在 于： 所述电流计算模块根据输入的三相电流瞬时值，基于梯形积分法并以工频周期作为积 分时间常数分别计算三相电流有效值，输出三相电流有效值中的最大值； 所述功率计算模块根据输入的三相电流和三相电压瞬时值，基于实时步进累加法并以 工频周期作为区间常数计算有功功率平均值，输出该功率平均值； 所述动作逻辑判断模块将最大电流有效值和功率平均值与相应的负荷过载动作整定 值比较，根据比较结果输出0或1逻辑； 所述动作信号延时模块在动作逻辑由0变1时启动倒计时功能并监测动作逻辑状态， 倒计时结束时根据负荷过载与否输出1或0逻辑； 所述动作信号脉冲处理模块根据延时动作后过载信号'1'逻辑的持续状态将动作信号 处理为等间距的'1'逻辑脉冲序列。
4. 根据权利要求1所述的用于大电网安稳监控系统RTDS仿真的集成式元件的构 建方法，其特征在于：首先，用RTDS的CBuilder编辑器创建WENKONG. def、wenkong. h和 wenkong. c三个程序文件；其次，依序编写三个程序文件的程序代码，其中文件WENKONG. def定义元件名称及其人机交互界面风格，包括元件的RTDS界面图标和元件参数设置对话 框；文件wenkong. h定义变量和参数的数据类型，包括输入变量、输出变量、中间变量和设 置参数的类型定义；文件wenkong. c为程序执行代码文件，包括实现元件仿真功能的数值 和逻辑运算执行代码。
【文档编号】H02J13/00GK104052153SQ201410227419
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】孙志媛, 钱珞江, 刘默斯, 丁涛, 李明珀, 王刚, 颜均, 方苇, 刘鹏, 苏星华 申请人:广西电网公司电力科学研究院, 武汉大学