一種數字仿真中模擬信號通訊延時的方法
2023-06-13 07:09:16 1
一種數字仿真中模擬信號通訊延時的方法
【專利摘要】本發明提供一種數字仿真中模擬信號通訊延時的方法，建立通訊延時控制模塊，通訊狀態和延時時間為可設置的參數；通過改變通訊狀態參數，模擬通訊正常和通訊中斷信號通訊延時情況；依據實際系統的各部分的不同傳輸延時時間，配置傳輸延時時間參數；所傳輸的信號數據類型是整型或者浮點型；延時時間相同的信號，浮點型的和整型的信號的通訊延時同時模擬或者分組模擬；多個同一數據類型的信號的通訊延時同時模擬或者分組模擬。本發明提供方法可以模擬實際系統的信號通訊延時，提高模型的準確性。
【專利說明】一種數字仿真中模擬信號通訊延時的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於電力系統數字仿真【技術領域】，具體涉及一種數字仿真中模擬信號通訊延時的方法。
【背景技術】
[0002]為了應對電力系統發生故障的故障分析，以及滿足定值整定、理論研究等研究需要，很多大型輸電工程，尤其是直流輸電工程，都會使用數字仿真軟體，對整個工程(包括電力系統網絡、電力元件、控制保護系統等)進行數學建模，搭建數字仿真模型。輸電工程系統龐大，建模的準確程度，決定了數字仿真模型能否反應輸電工程的真實響應，能否滿足輸電工程實際需要。輸電工程的控制保護系統複雜，裝置種類和數量較多，裝置與裝置間信號交換也比較多。信號在裝置中交換包括發送信號、信號中轉、信號傳輸、接收信號等環節，這些環節均會給接收的信號相對發送信號帶來一定的延時。數字仿真模型只有如實模擬傳輸延時，才能保證仿真結果與輸電工程系統的真實響應一致，才能滿足輸電工程實際需要。下面以直流輸電工程為例，簡單的說明直流輸電工程控制系統的信號傳輸延時分布。
[0003]直流輸電系統運行時，控制保護系統的信號通訊包括站內通訊和站間通訊。站內通訊包括主機間通訊、系統間通訊及極間通訊等；站間通訊為相距較遠的兩個換流站之間的通訊，依賴於遠程通訊系統。
[0004]主機間通訊、系統間通訊一般通過點對點的光纖或者交換機組網的方式進行，距離較近，信號傳輸延時較小；極間通訊需藉助通訊轉換裝置完成，信號經過通訊轉換裝置轉換為光信號，通過光纖的傳遞，再經由通訊轉換裝置轉換接收，轉換為接收信號。信號的經通訊轉換裝置的兩次轉換帶來的延時需要考慮。
[0005]站間通訊與站內的極間通訊類似，但由於換流站地理距離遙遠，信號需藉助於遠程通訊系統。遠程通訊系統包括站內通訊設備(遠程通訊控制器、信號轉換器等)、主鏈路(電力線載波通訊、光纖通訊等)等環節。遠程通訊系統引入的信號傳輸延時取決於主鏈路環節，取決於通訊電纜的長度。通訊電纜一般沿著直流輸電線路鋪設，而直流輸電工程兩站一般相距遙遠。從湖北荊州的江陵換流站到廣東惠州的鵝城換流站的三-廣直流工程，輸電線路全長940km ;從葛洲壩換流站到上海南橋換流站的葛-南直流工程，輸電線路全長約1045km ;主鏈路環節引入的信號通訊延時有3ms左右。
[0006]由上面可以看出，無論是傳輸距離近的站內通訊，還是傳輸距離遙遠的站間通訊，信號傳輸延時均是存在的，而且延時的數量級對於控制保護系統是不能忽略的。為了保證建模的準確性，確保仿真結果與實際系統相符，需要一種模擬信號通訊延時的方法，本案由此產生。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於針對實際工程系統存在的信號傳輸延時，提供一種數字仿真中模擬信號通訊延時的方法，模擬實際系統的信號通訊延時，提高模型的準確性。
[0008]為了達成上述目的，本發明採用的技術方案是:
[0009]一種數字仿真中模擬信號通訊延時的方法，其特徵在於，建立通訊延時控制模塊，通訊狀態和延時時間為可設置的參數；通過改變通訊狀態參數，模擬通訊正常和通訊中斷信號通訊延時情況；依據實際系統的各部分的不同傳輸延時時間，配置傳輸延時時間參數；所傳輸的信號數據類型是整型或者浮點型；延時時間相同的信號，浮點型的和整型的信號的通訊延時同時模擬或者分組模擬；多個同一數據類型的信號的通訊延時同時模擬或者分組模擬。
[0010]上述方案中，通訊正常時，輸出信號相對輸入信號延時已設置的傳輸延時時間輸出；通訊中斷時，輸出信號保持上一時刻輸出信號不變，直至通訊恢復正常。
[0011]採用上述方案後，本發明的有益效果為:
[0012]本發明提供的數值仿真中模擬信號通訊延時的方法通過自定義通訊延時模塊，根據實際整定通訊延時時間，實現模擬現實信號通訊延時。本發明能很好的切合實際，提高模型的準確性，滿足科學研究需求，同時極大的方便模型搭建工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明實施例的自定義模塊封裝示意圖。TC0M_0K為通訊狀態信號輸入，TC0M_0K = HIGH,通訊正常；TC0M_0K = LOW,通訊中斷；T_DELAY為信號傳輸延時設置輸入；DATA_TP為信號數據類型設置輸入；DMEN為數據維數設置輸入；INP_SIG為輸入信號；0UTP_SIG為輸出信號。
[0014]圖2為通訊正常時，浮點型信號傳輸示意圖；其中，TC0M_0K = HIGH，DATA_TP設置為浮點型，DIMEN = 1，T_DELAY = 20ms, INP_SIG = INPUT_A, 0UTP_SIG = 0UTPUT_A。
[0015]圖3為通訊中斷時，浮點型信號傳輸示意圖；其中，DATA_TP設置為浮點型，DIMEN=1，T_DELAY = 20ms, INP—SIG = INPUT_A, 0UTP_SIG = 0UTPUT_A ;通訊在 0.1s 時刻中斷，在0.16s時刻恢復。
[0016]圖4為通訊正常時，整型信號傳輸示意圖；其中，TC0M_0K = HIGH，DATA_TP設置為整型，DIMEN = 1，T_DELAY = 20ms, INP_SIG = INPUT_D, 0UTP_SIG = 0UTPUT_D。
【具體實施方式】
[0017]以下將結合附圖及具體實施例，對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0018]如圖1所示，在數字仿真軟體中，定義通訊延時模塊。圖中，IN_SIG為輸入信號；0UTP_SIG為輸出信號；TC0M_0K為通訊狀態信號；T_DELAY為信號傳輸延時時間；DATA_TP為信號的數據類型選擇；DMEN為輸入信號IN_SIG的個數(維數)。TC0M_0K信號控制通訊狀態，可任意在正常與中斷兩種狀態中切換；T_DELAY控制傳輸延時時間，單位是ms，延時時間上限為128個仿真步長，根據實際傳輸延時，設置相應的延時時間；DATA_TP定義信號數據類型，設定延時模塊傳輸的數據是浮點型還是整型；DMEN定義輸入信號的維數，維數上限為128。
[0019]通訊延時模塊程序大致步驟如下:
[0020]第一步，定義兩個公共的三維數組，一個數據類型為浮點型，用來對浮點型的輸入信號進行存儲；另一個數據類型為整型，用來對整型的輸入信號進行存儲。數組格式定義為:SIG_N[M] [S] [N]。SIG_NS變量名；M為同一個模型中允許存在的最大延時模塊數量，這裡取值為30 ；S為輸入信號的維數，取值為128 ;N為緩存的次數，依據仿真步長和設置的延時時間，可計算得到該延時時間需要多少個仿真步長，即需要緩存多少次，N取值為128 ；
[0021]第二步，初始化時，對模型中多個通訊延時模塊進行編號，編號對應至數組的變量M ;讀取模塊參數DMEN，確定每個延時模型傳輸的信號個數，對應至數組的變量S的最大值Smax ;讀取模塊參數T_DELAY，計算每個延時模塊需要緩存的仿真步長數量，對應至數組的變量N的最大值Nmax ；
[0022]第三步，初始化時，對兩個公共的三維數組進行賦初值；
[0023]第四步，模型運行時，根據信號數據類型，選擇公共數組對輸入信號IN_SIG進行存儲，整型類型信號存入整型公共數組，浮點型信號存入浮點型公共數組；
[0024]第五步，模型運行時，實時檢測TC0M_0K參數，判斷通訊狀態是否正常；
[0025]第六步，模型運行時，當通訊狀態正常，對信號進行移位存儲SIG_N[M1] [SI][Nl+1] = SIG_N[M1] [SI] [NI]，其中Ml、S1、NI為延時模塊中的計數變量；
[0026]第七步，模型運行時，當通訊中斷時，SIG_N[M1] [SI] [Nmax-1]保持不變，SIG_N [Ml] [SI] [O]?SIG_N[M1] [SI] [Nmax-2]賦為初值；
[0027]第八步，模型運行時，0UTP_SIG= SIG_N[M1] [SI] [Nmax-1]；
[0028]綜上所述，本發明提供的數值仿真中模擬信號通訊延時的方法通過自定義通訊延時模塊，根據實際整定通訊延時時間，實現模擬現實信號通訊延時。從仿真波形及模型仿真結果與實際工程結果對比可以得出，本發明能很好的切合實際，滿足科學研究需求。
[0029]本發明提供的數值仿真中模擬信號通訊延時的方法通過自定義通訊延時模塊，根據實際整定通訊延時時間，實現模擬現實信號通訊延時。本發明能很好的切合實際，提高模型的準確性，滿足科學研究需求，同時極大的方便模型搭建工作。
[0030]上述通訊延時模塊通過仿真軟體自定義模塊封裝功能得到。
[0031]通訊延時模塊開放的變量有:信號數據類型、信號數量、通訊狀態、延時時間。
[0032]通過定義信號數據類型，可以選擇通訊延時模塊用於傳輸的數據類型；通過定義信號數量，可以確定通訊延時模塊傳輸的信號數量；通過定義通訊狀態，可以定義通訊狀態是否正常；通過定義延時時間，可以確定信號需要緩存多少個仿真步長。
[0033]上述的通訊延時模塊，多個通訊延時模塊可以同時存在一個數字仿真模型中，通過程序對模塊進行編號、調度，互不影響。
[0034]由以上本發明技術方案可知，通過一個統一的自定義通訊模塊，整定自定義模塊開放的變量，本發明可模擬信號傳輸通訊延時，滿足科學研究需求，同時極大的方便模型搭建工作。
[0035]以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護範圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種數字仿真中模擬信號通訊延時的方法，其特徵在於，建立通訊延時控制模塊，通訊狀態和延時時間為可設置的參數；通過改變通訊狀態參數，模擬通訊正常和通訊中斷信號通訊延時情況；依據實際系統的各部分的不同傳輸延時時間，配置傳輸延時時間參數；所傳輸的信號數據類型是整型或者浮點型；延時時間相同的信號，浮點型的和整型的信號的通訊延時同時模擬或者分組模擬；多個同一數據類型的信號的通訊延時同時模擬或者分組模擬。
2.根據權利要求1所述的一種數字仿真中模擬信號通訊延時的方法，其特徵在於，通訊正常時，輸出信號相對輸入信號延時已設置的傳輸延時時間輸出；通訊中斷時，輸出信號保持上一時刻輸出信號不變，直至通訊恢復正常。
【文檔編號】G06F9/455GK104391450SQ201410704493
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】肖建民, 張翔, 程璐璐, 李敏, 焦鑫豔, 黃志嶺 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有限公司