多速率实时仿真装置及输入接口、输出接口建模方法与流程

本技术涉及电力系统实时仿真，尤其涉及一种多速率实时仿真装置及输入接口、输出接口建模方法。

背景技术：

1、实时仿真技术是研究和认识可再生能源与电力电子装备特性、进行电力系统分析与故障预防的有效工具。在多速率实时仿真中，通常在fpga中采用小步长仿真系统对仿真速率要求高的部分进行快速率仿真，在cpu中采用大步长仿真系统对仿真速率要求低的部分进行慢速率仿真。

2、现有技术中，在进行多速率实时仿真时，需要先对两个仿真系统通过实时仿真硬件平台进行异构拼接在一起，然后才能进行实时模型的测试。然而，这种实现方案在开发仿真系统中无法进行系统的自我测试和逻辑校正，一旦出现设计方法和逻辑错误，只能在两个仿真系统拼接在一起后才能进行性能检测，无法提前排除设计错误，导致整个实时仿真系统及装置的开发周期长且效率低下。

技术实现思路

1、本技术的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中只能在两个仿真系统拼接在一起后才能进行性能检测，无法提前排除早期的设计错误，导致整个实时仿真装置的开发周期长且效率低下的技术缺陷。

2、本技术提供了一种多速率实时仿真装置，所述装置包括大步长仿真系统、小步长仿真系统、输入接口和输出接口；

3、所述大步长仿真系统分别通过所述输入接口和所述输出接口与所述小步长仿真系统连接；

4、所述输入接口用于对所述大步长仿真系统的输入数据进行数据整合，生成第一仿真数据，并将所述第一仿真数据传输至所述小步长仿真系统中，以使所述小步长仿真系统采用第一仿真步长对所述第一仿真数据进行仿真计算；

5、所述输出接口用于对所述小步长仿真系统的输出数据进行数据提取，生成第二仿真数据，并将所述第二仿真数据传输至所述大步长仿真系统中，以使所述大步长仿真系统采用第二仿真步长对所述第二仿真数据进行仿真计算。

6、可选地，所述第二仿真步长为所述第一仿真步长的n倍，n为正整数；所述装置还包括计数器；

7、所述计数器用于在所述多速率实时仿真装置仿真开始后，以所述第一仿真步长为周期进行计数，直至计数值为n-1后将所述计数值重置为0。

8、可选地，所述装置还包括同步模块；

9、所述同步模块用于输出所述大步长仿真系统与所述小步长仿真系统之间的同步信号；

10、其中，所述同步信号在所述计数器的计数值等于0时表示为高电平，以及在所述计数器的计数值不等于0时表示为低电平。

11、本技术还提供了一种输入接口建模方法，应用于多速率实时仿真装置的输入接口，所述方法包括：

12、当接收到大步长仿真系统的输入数据时，确定所述输入数据的初始使能信息和初始数据信息，以及实时读取所述多速率实时仿真装置中计数器的计数值，并判断所述输入数据是否连续；

13、若是，则根据所述计数值对所述初始使能信息和所述初始数据信息进行信息更新，得到最终使能信息和最终数据信息；

14、若否，则基于预设分裂因子对所述计数值进行数值求解，并根据求解结果对所述初始使能信息和所述初始数据信息进行信息更新，得到最终使能信息和最终数据信息；

15、按照比特位整合方法对所述最终使能信息和所述最终数据信息进行信息整合，生成第一仿真数据，并将所述第一仿真数据传输至小步长仿真系统中。

16、可选地，所述确定所述输入数据的初始使能信息和初始数据信息，包括：

17、对所述输入数据进行信息分配，生成使能信息和数据信息；

18、在所述多速率实时仿真装置中同步模块输出低电平信号时，对所述使能信息和所述数据信息进行数据初始化，得到初始使能信息和初始数据信息。

19、可选地，所述根据所述计数值对所述初始使能信息和所述初始数据信息进行信息更新，得到最终使能信息和最终数据信息，包括：

20、当所述计数值为1时，将所述初始使能信息赋值为1，得到最终使能信息，以及将所述初始数据信息赋值为所述输入数据，得到最终数据信息；

21、当所述计数值不为1时，将所述初始使能信息赋值为0，得到最终使能信息，以及将所述初始数据信息赋值为0，得到最终数据信息。

22、可选地，所述基于预设分裂因子对所述计数值进行数值求解，包括：

23、将所述计数值与预设分裂因子进行相除，得到相除结果中的整数值和余数值。

24、可选地，所述根据求解结果对所述初始使能信息和所述初始数据信息进行信息更新，得到最终使能信息和最终数据信息，包括：

25、判断所述输入数据是否满足所述整数值为1且所述余数值小于所述输入数据的数据长度的条件；

26、若是，则对所述余数值与1相加，得到提取位置，基于所述提取位置从所述输入数据中进行数值提取，并将提取结果赋值给所述初始数据信息，得到最终数据信息，以及将所述初始使能信息赋值为1，得到最终使能信息；

27、若否，则将所述初始使能信息赋值为0，得到最终使能信息，以及将所述初始数据信息赋值为0，得到最终数据信息。

28、本技术还提供了一种输出接口建模方法，应用于多速率实时仿真装置的输出接口，所述方法包括：

29、当接收到小步长仿真系统的输出数据时，提取所述输出数据的使能信息和数据信息，将所述数据信息进行格式转换，生成转换信息；

30、判断所述输出数据是否连续；

31、若是，按照比特位整合方法对所述使能信息和所述转换信息进行信息整合，生成初始仿真数据；

32、若否，则实时读取所述多速率实时仿真装置中计数器的计数值，并根据所述计数值和所述使能信息确定初始仿真数据；

33、对所述初始仿真数据进行数据格式转换，得到第二仿真数据，并将所述第二仿真数据传输至大步长仿真系统中。

34、可选地，所述根据所述计数值和所述使能信息确定初始仿真数据，包括：

35、判断所述输出数据是否满足所述使能信息为1且所述计数值大于0的条件；

36、若是，则将所述转换信息作为初始仿真数据；

37、若否，则触发步长延迟机制，以更新所述使能信息和所述计数值，并返回判断所述输出数据是否满足所述使能信息为1且所述计数值大于0的条件及其后续步骤。

38、从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：

39、本技术提供的多速率实时仿真装置及输入接口、输出接口建模方法，该装置包括大步长仿真系统、小步长仿真系统、输入接口和输出接口，大步长仿真系统分别通过输入接口和输出接口与小步长仿真系统连接。其中，输入接口可以对大步长仿真系统的输入数据进行数据整合，生成第一仿真数据，进而将第一仿真数据传输至小步长仿真系统中，以使小步长仿真系统采用第一仿真步长对第一仿真数据进行仿真计算；而输出接口可以对小步长仿真系统的输出数据进行数据提取，生成第二仿真数据，并将第二仿真数据传输至大步长仿真系统中，以使大步长仿真系统采用第二仿真步长对第二仿真数据进行仿真计算。因此，装置可以通过2条不同仿真步长的数据交互链路形成闭环，进而提高仿真和测试效率。此外，本技术分别在输入接口和输出接口进行接口建模设计，使其可以在同一开发环境中检测、对比多速率仿真系统的逻辑设计和数值求解的正确性，从而可以提前排除装置开发过程中的设计错误，缩减多速率实时仿真装置的开发、测试周期。