[发明专利]一种电力系统便携式全数字实时仿真仪

权利要求书

1.一种电力系统便携式全数字实时仿真仪，其特征在于，所述全数字实时仿真仪采用模块化设计，包括机箱（10）、主控板（40）、功能板（60）和计算单元；

所述主控板（40）、功能板（60）和计算单元之间通过PCI总线相互通信，所述主控板（40）控制所述功能板（60）和所述计算单元之间的操作和通信；

所述功能板（60）包括AI、AO、DI和DO四种类型的通道与外部通信连接；

所述全数字实时仿真仪包括空闲模式、开环模式和闭环模式三种工作模式；

当所述全数字实时仿真仪运行在所述闭环模式时，所述功能板（60）与外部的功率放大装置通过模拟信号线连接；所述功能板（60）的AI/DI端口与外部被测装置直接通信连接，读取AI/DI数据，并将所述AI/DI数据网络发送至所述计算单元；所述计算单元进行电磁暂态仿真计算，将计算得到的AO/DO数据网络发送至所述功能板（60）；所述功能板（60）将DO数据直接发送给所述被测装置，将AO数据发送至所述功率放大装置，所述功率放大装置对输出的弱信号进行放大，将实际的电气量输出给所述被测装置，为所述被测装置提供电流、电压信号。

2.如权利要求1所述的全数字实时仿真仪，其特征在于，所述全数字实时仿真仪运行在所述闭环模式时，通过设置各种复杂故障，来检测各种继电保护、励磁控制的实际物理装置动作的正确性以及控制策略的合理性。

3.如权利要求1所述的全数字实时仿真仪，其特征在于，所述全数字实时仿真仪运行在所述闭环模式时，所述计算单元与所述功能板（60）按照固定仿真步长T交换数据，一个仿真步长周期内包括：

步骤S1，进行PCI中断响应，所述功能板（60）与外部进行数据交换；

步骤S2，所述功能板（60）完成所述AI/DI数据读取和发送；

步骤S3，所述计算单元进行仿真计算并将计算得到的所述AO/DO数据发送至所述功能板（60）。

4.如权利要求3所述的全数字实时仿真仪，其特征在于，一个所述仿真步长T的周期的典型值为50us，分为t₁、t₂、t₃三个时间段，其中：

t₁：PCI中断响应时间3～10us；t₂：板卡数据读写时间1～10us；t₃：允许计算时间。

5.如权利要求1所述的全数字实时仿真仪，其特征在于，所述全数字实时仿真仪包括两块功能板（60），所述功能板（60）通过PCI扩展板桥接出两路PCI总线分别用于连接所述两块功能板（60）；

每块所述功能板（60）包括8模拟量输出、4模拟量输入、4开关量输出和4开关量输入；

所述4开关量输出包括2路空节点输出、2路电平输出；所述4开关量输入兼容空节点输入和电平输入两种方式。

6.如权利要求1所述的全数字实时仿真仪，其特征在于，所述功能板（60）与外部的所述功率放大装置通过九芯航空插头相连接；

所述功率放大装置采用开关电源加线性功放技术，放置在拉杆箱内。

7.如权利要求1所述的全数字实时仿真仪，其特征在于，所述计算单元选用多核处理器工业级平台ITX-M4S1L7作为计算平台核心；

安装并行MPI计算库，多个进程间通过共享内存方式交换数据；

采用分网方式及并行计算技术降低电磁暂态仿真步长，通过对电磁暂态算法和模型进行优化和精简，使得仿真精度和规模达到平衡状态。

8.如权利要求1所述的全数字实时仿真仪，其特征在于，所述全数字实时仿真仪还包括底板（20）和电源板（30）；

所述底板（20）用于提供电源总线、同步总线和PCI总线；

所述电源板（30）包括数字电源模块和模拟电源模块；

所述功能板（60）的所述电源板（30）采用隔离电源并经多级稳压，设计时充分考虑了电路及布线。