作者：王鹏 本文字数：2484
　　[摘           要]  结合数字计算机和RTDS的混合仿真需求，提出了实时混合仿真方案，即在保持计算机侧机电暂态仿真和RTDS侧电磁暂态仿真独立进行的同时，利用智能接口卡实现数据交互，保证二侧仿真同步。从仿真效果来看，能够满足仿真准确性要求。
　　[关    键   词]  数字计算机;RTDS;实时混合仿真
　　[中图分类号]  TM743             [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2019）28-0144-02
　　 在实时仿真领域，数字计算机得到了广泛应用。但是单纯采用计算机进行仿真分析，无法完成大规模系统数据仿真分析。针对这一问题，还要引入数字仿真系统，即RTDS，通过实时混合仿真加强系统暂态仿真工具的运用，实现系统动态特性精确模拟，使采用数字计算机和RTDS进行复杂系统仿真分析存在的局限性得到突破。因此，需要加强二者的实时混合仿真研究，以便在一次仿真中同时完成系统机电暂态仿真和网络电磁暂态仿真，从而使系统仿真的准确性得到保证，达到提高计算机仿真技术水平的目标。
　　 一、数字计算机和RTDS的混合仿真需求
　　 在数字仿真分析方面，可以采用的仿真方法主要有两种，一种是数字计算机的机电暂态仿真，能够系统快速地就暂态特性及元件畸变特性展开分析，但在器件内部故障研究等方面存在局限性;另一种是RTDS电磁暂态仿真，能够用于对元器件内部故障过程等情况进行仿真分析，但受算法限制仿真规模有限，无法对大规模系统进行仿真分析。实现数字计算机和RTDS混合仿真，能够同时对复杂系统及内部元器件展开仿真分析，满足非线性瞬时系统研究需求。实际上，对数字计算机和RTDS进行混合仿真，并非是对系统各种波形数据进行精确重现，而是需要对系统稳态和暂态特性进行分析，从而提出科学的保护措施。想要达成这一目标，需要进行机电暂态和电磁暂态的实时混合仿真，从而对系统及设备的动态过程展开分析，得到瞬时仿真数据。采用传统的隐式积分迭代算法，能够在复杂电子计算机装置中插入暂态计算模块，但却无法达到实时混合仿真的目标。采用接口数据交互时序，对一个暂态网络进行仿真，另一个将处于停止状态，在数据交互周期前后交接变化量较大的情况下，将产生较大的交替计算误差，继而影响仿真结果精确性。因此，需要提出科学的实时混合仿真方案，以便使数字计算机和RTDS仿真能够同时开展。
　　 二、基于數字计算机和RTDS的实时混合仿真方案
　　 （一）实时混合仿真方案
　　 结合实时混合仿真需求，可以采用智能接口卡进行数字计算机和RTDS的数据交互，在接口两侧同时进行暂态仿真，然后在固定时刻通过接口完成边界等值参数的交互。采用数字计算机为Intel P4个人计算服务器，具有实时仿真能力，并且含有PCI总线接口，采用快速机电暂态仿真程序，运行效率较高，对含2200节点系统进行仿真可以达到约8倍超实时。选用新一代RTDS，能够利用GTAI/GTAO卡完成模拟量输入/输出扩展，并对交互步长进行同步脉冲信号的发射，促使两侧同步仿真得以实现。智能接口卡核心为数字信号处理器DSP，包含多个A/D和
　　D/A通道，能够对交互时序、数据传输等进行控制，完成计算机侧数据滤波计算，利用FIFO内存实现与计算机的数据交互，并利用A/D和D/A与RTDS之间完成数据交互。在实时混合仿真过程中，将由RTDS侧进行仿真启动信号发送，经接口传递至计算机侧，促使两侧同时开展仿真，，分别进行下一个步长计算，根据对方边界条件，可以对接口信息进行准备。具体来讲，计算机侧需要结合电磁侧条件判断能否进行同步信号接收，若能够接受将进行接口信息发送，否则将返回重新确认是否接收到同步信号。RTDS侧将确定是否累积至一个交互步长，达到一个步长后才会进行同步脉冲信号接收，否则将重新判断步长条件是否满足。计算机侧发送的接口经过接口卡D/A处理后，将被RTDS侧接收，成为下一步长计算的边界条件。与此同时，RTDS将通过GTAO进行接口信息发送，经过接口卡的D/A、采集和滤波处理后由计算机侧接收和上传，为下一步长计算做好准备。在整个过程中，RTDS时标是仿真开始的基准，从各交互步长开始由RTDS先完成同步脉冲信号发射，然后由两侧各自进行独立计算，在交互数据更新时刻进行数据交互，保证仿真同步。
　　 （二）RTDS暂态仿真分析
　　 在接口数据交互上，需要由RTDS进行同步信号的发送。而通过接口实现模拟量数据交互，需要保证接口量形式等值。实际上，电磁暂态过程涉及电压、电流等各种参数，仿真目的在于对暂态故障进行分析。而电磁暂态过程数量级为毫秒和秒级，分析时还要采用时域瞬时值进行仿真。按照系统接线情况，可以对能够实现各元件等值计算的电路进行连接，得到等值网络体系，包含各种电流源和纯电阻，得到式（1）G*U（t）=I（t），式中G指的是电网等值导纳矩阵，只有在电网拓扑结构发生改变时才会变化，I（t）为t时刻电网各节点注入电流列向量，U（t）为对应的节点电压向量[1]。结合方程，可以确定各元件电压和电流关系，然后完成等值网络求解。根据网络等值，RTDS侧能够对步长接口等值参数进行获取，然后进行瞬时交流电压源的合成分析。在接口交互的过程中，存在电磁暂态过程，如谐波等将对接口电压产生影响，因此需要发挥接口卡的滤波、采集等功能，使相关数值得到校正。
　　 （三）计算机暂态仿真分析

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