一種基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，所述接口裝置包括機(jī)箱和位于機(jī)箱內(nèi)部的底板、電源板、功能板、轉(zhuǎn)接板以及液晶屏；所述底板與機(jī)箱的上面板和下面板垂直設(shè)置，所述電源板、功能板和轉(zhuǎn)接板均通過機(jī)箱上面板、下面板以及底板上分別設(shè)置的插槽固定，所述液晶屏安裝在機(jī)箱前面板上，通過PCI總線與底板連接。本實(shí)用新型提供了一種基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，具有接口規(guī)模大、采樣精度高、數(shù)據(jù)處理快、同步精度高等特點(diǎn)，滿足新的試驗(yàn)需求。
【專利說明】一種基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于信息通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真能實(shí)時(shí)模擬電力系統(tǒng)各種過程，并能接入實(shí)際物理裝置進(jìn)行試驗(yàn)。目前能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真的手段主要包括物理仿真、數(shù)字物理混合仿真和數(shù)字仿真，其中數(shù)字實(shí)時(shí)仿真基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)，使用靈活方便，性價(jià)比高，而且占地面積小，可擴(kuò)展性好，是當(dāng)前國際上實(shí)時(shí)仿真的主要發(fā)展方向。
[0003]電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)通常由計(jì)算平臺、接口裝置等模塊組成。計(jì)算平臺包括多個計(jì)算核心(一般為多臺高性能服務(wù)器或多個DSP芯片)，多個計(jì)算核心間通過數(shù)據(jù)總線或高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，基于并行計(jì)算實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真計(jì)算；物理接口一般包括Al(模擬量輸入)、A0 (模擬量輸出)、DI (開關(guān)量輸入)、D0 (開關(guān)量輸出)等接口，用于外接實(shí)際的電力系統(tǒng)裝置，實(shí)現(xiàn)數(shù)字仿真與實(shí)際物理裝置之間的信號交互，從而對實(shí)際物理裝置進(jìn)行各種閉環(huán)試驗(yàn)。在仿真過程中，計(jì)算平臺和物理接口之間每一時(shí)步交換一次數(shù)據(jù):計(jì)算平臺發(fā)送需要輸出的變量到物理接口，物理接口將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際的A0/D0輸出信號；物理接口將ΑΙ/DI輸入信號轉(zhuǎn)換為變量并發(fā)送給計(jì)算平臺，計(jì)算平臺在下一時(shí)步的仿真計(jì)算中使用該變量。
[0004]作為數(shù)字實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)和實(shí)際物理裝置之間的信號轉(zhuǎn)換接口，物理接口裝置的通道規(guī)模直接關(guān)系著試驗(yàn)規(guī)模，物理接口裝置的采樣精度、數(shù)據(jù)處理速度、數(shù)據(jù)傳輸帶寬及時(shí)鐘同步精度直接影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
[0005]近年來，直流輸電(HVDC)、靈活交流輸電(FACTS)等電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，基于電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真對電力電子設(shè)備的控制保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)試驗(yàn)面臨新的挑戰(zhàn)。一方面是接口通道規(guī)模要求不斷增加，以開展一回±500kV常規(guī)直流輸電系統(tǒng)的控制保護(hù)裝置閉環(huán)試驗(yàn)為例，數(shù)字實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)與控制保護(hù)裝置之間的接口信號數(shù)目超過200路；如果開展多回直流輸電系統(tǒng)或特高壓直流輸電(UHVDC)系統(tǒng)的直流控制保護(hù)系統(tǒng)閉環(huán)試驗(yàn)，則接口信號數(shù)目可達(dá)上千路。如果采用之前的物理接口技術(shù)，在接口通道數(shù)目、信號同步性能等方面難以滿足如此大規(guī)模的試驗(yàn)要求。另一方面是接口速度要求不斷變快，對于STATC0M、輕型直流輸電等高頻開斷的電力電子設(shè)備，為保證仿真精度，必須采用20us甚至更小的步長進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真和接口輸入輸出，常規(guī)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)50us?IOOus的步長不能滿足閉環(huán)試驗(yàn)要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，具有接口規(guī)模大、采樣精度高、數(shù)據(jù)處理快、同步精度高等特點(diǎn)，滿足新的試驗(yàn)需求。[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下方案:
[0008]提供一種基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，所述接口裝置包括機(jī)箱和位于機(jī)箱內(nèi)部的底板、電源板、功能板、轉(zhuǎn)接板以及液晶屏；所述底板與機(jī)箱的上面板和下面板垂直設(shè)置，所述電源板、功能板和轉(zhuǎn)接板均通過機(jī)箱上面板、下面板以及底板上分別設(shè)置的插槽固定，所述液晶屏安裝在機(jī)箱前面板上，通過PCI總線與底板連接。
[0009]所述電源板垂直于底板和上面板，所述功能板和轉(zhuǎn)接板均與電源板平行設(shè)置。
[0010]所述底板從電源板獲取電源信號及同步信號，并通過電源總線和同步信號總線將獲取的信號轉(zhuǎn)發(fā)至功能板，同步信號支持IRIG-B對時(shí)和IPPS對時(shí)。
[0011]所述電源板提供電源信號接口和同步信號接口，底板上的電源總線及同步信號總線分別電源信號接口和同步信號接口與電源板連接。
[0012]所述功能板包括Al板、AO板、DI板和DO板，進(jìn)行Al、AO、DI和DO信號轉(zhuǎn)換。
[0013]所述功能板前后連接方式為:前一塊功能板的SFP-T連接至后一塊功能板的SFP-R，從而形成2.5Gbps串行光纖傳輸鏈路，采用Aurora串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，以比特或字節(jié)的方式進(jìn)行高效數(shù)據(jù)交互，使得增加一級功能板卡引入300ns的延時(shí)，滿足IOus步長的實(shí)時(shí)IO交互需求。
[0014]所述液晶屏為TFT，用于所述接口裝置運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0016]1.報(bào)文基于2.5Gb/s的SFP串行光纖鏈路進(jìn)行傳輸,米用高速高效的傳輸協(xié)議和基于“比特”/ “字節(jié)”的處理技術(shù)，使得接口裝置滿足IOus步長的實(shí)時(shí)IO需要；
[0017]2.采用Aurora串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，提高了光纖通信卡單路光纖通道連接的I/O規(guī)模，最大可承載1023個I/O基本通道單元；
[0018]3.AO板輸出采取“小同步”的概念，縮短輸出延時(shí)，減小試驗(yàn)誤差；D0板輸出采用帶時(shí)標(biāo)輸出技術(shù)，能夠在兩個步長之間的指定時(shí)刻輸出變位，時(shí)標(biāo)精度為Ius ；AI板采取高速采樣+數(shù)字濾波的技術(shù)，避免單點(diǎn)采樣誤差較大的問題，提高了 Al采樣穩(wěn)定性，精度優(yōu)于2mv ；
[0019]4.服務(wù)器側(cè)安裝的PC1-E光纖通信卡可接入外部時(shí)鐘源(1PPS、IRIG-B)，基于統(tǒng)一時(shí)鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和通信；在多臺服務(wù)器連接多個物理接口裝置的情況下，可保證同步誤差小于Ius ；
[0020]5.能夠高精度、同步地轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的A1、A0、D1、D0等信號，捕捉電平跳變、脈沖觸發(fā)等事件并為事件打上精確的時(shí)標(biāo)，以最小2微秒(us)的刷新間隔連續(xù)輸出波形，可以實(shí)現(xiàn)故障錄波回放、行波裝置開環(huán)測試等功能；能夠?qū)ρb置自動檢測通道故障，實(shí)現(xiàn)了故障診斷、通道校準(zhǔn)的功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置與服務(wù)器連接示意圖；
[0023]圖3為利用實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)通過該接口裝置外接物理裝置進(jìn)行閉環(huán)試驗(yàn)的工作過程不意圖；
[0024]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置的運(yùn)行時(shí)序圖；
[0025]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中接口裝置與光纖通信卡數(shù)據(jù)交換原理圖；
[0026]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中接口裝置AO板“小同步”輸出原理圖；
[0027]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中接口裝置DO板帶時(shí)標(biāo)輸出示意圖；
[0028]圖8本實(shí)用新型實(shí)施例中接口裝置級聯(lián)工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]如圖1，基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置結(jié)構(gòu)俯視示意圖，表示了物理接口裝置中各個部分之間的連接關(guān)系。該接口裝置中的機(jī)箱為6U、標(biāo)準(zhǔn)19英寸全鋁國際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，功能板和電源板與底板采用插槽方式(后插)連接，功能板高速數(shù)據(jù)通訊采用SFP模塊收發(fā)串聯(lián)令牌環(huán)。
[0031]接口裝置包括機(jī)箱和位于機(jī)箱內(nèi)部的底板、電源板、功能板、轉(zhuǎn)接板以及液晶屏；所述底板與機(jī)箱的上面板和下面板垂直設(shè)置，所述電源板、功能板和轉(zhuǎn)接板均通過機(jī)箱上面板、下面板以及底板上分別設(shè)置的插槽固定，所述液晶屏安裝在機(jī)箱前面板上，通過PCI總線與底板連接。
[0032]所述電源板垂直于底板和上面板，所述功能板和電源板平行設(shè)置。
[0033]所述底板從電源板獲取電源信號及同步信號，并通過電源總線和同步信號總線將獲取的信號轉(zhuǎn)發(fā)至功能板，同步信號支持IRIG-B對時(shí)和IPPS對時(shí)。
[0034]所述電源板提供電源信號接口和同步信號接口，底板上的電源總線及同步信號總線分別電源信號接口和同步信號接口與電源板連接。
[0035]所述功能板包括Al板、AO板、DI板和DO板，進(jìn)行Al、AO、DI和DO信號轉(zhuǎn)換。
[0036]所述功能板前后連接方式為:前一塊功能板的SFP-T連接至后一塊功能板的SFP-R，從而形成2.5Gbps串行光纖傳輸鏈路，采用Aurora串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，以比特或字節(jié)的方式進(jìn)行高效數(shù)據(jù)交互，使得增加一級功能板卡引入300ns的延時(shí)，滿足IOus步長的實(shí)時(shí)IO交互需求。
[0037]所述液晶屏為TFT (Thin Film Transistor)，用于所述接口裝置運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視。
[0038]基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置在高性能服務(wù)器中安裝PC1-E接口的光纖通信卡，與物理接口裝置直接相連。服務(wù)器側(cè)運(yùn)行仿真程序和物理接口驅(qū)動程序，光纖通信卡與各功能板的SFP模塊連接成串行光纖鏈路，數(shù)據(jù)流再按照既定的格式依次與每塊功能板進(jìn)行讀寫雙向數(shù)據(jù)交互。最后，光纖通信卡按照既定的時(shí)序通過PC1-E總線與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0039]如果一個物理接口裝置能提供的通道數(shù)目不能滿足特定試驗(yàn)的需要，可以同時(shí)使用多個物理接口裝置并聯(lián)運(yùn)行進(jìn)行試驗(yàn)。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，多個物理接口裝置依據(jù)同步信號為時(shí)基同步運(yùn)行，同步誤差小于lus。并聯(lián)運(yùn)行對各物理接口裝置的轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換時(shí)序沒有不利影響。
[0040]在該接口裝置的機(jī)箱中，底板安裝在機(jī)箱前部，電源板(集成電源、同步信號接口)、功能板垂直插接在底板上。該接口裝置提供了 11個插槽，其中I個插槽必須插入該裝置的電源板，用于接收外部電源和同步信號，并將電源和同步信號轉(zhuǎn)送到背板總線上。其余10個插槽可插入相應(yīng)的功能板或轉(zhuǎn)接板,功能板包括Al板、AO板、DI板和DO板，其中每塊Al插板提供24路Al通道，每塊AO插板提供24路AO通道，每塊DI插板提供40路DI通道，每塊DO插板提供40路DO通道，這四種功能板的接口完全相同，可以根據(jù)試驗(yàn)需要靈活地配置不同功能板的數(shù)目。所有功能板均帶有高性能的FPGA處理器，并具有2.5Gb/s的SFP光纖收發(fā)器，裝置內(nèi)部的主控板與功能板、功能板與功能板通過SFP的收發(fā)端口交叉相連，形成SFP的串行鏈路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在光纖鏈路上的高速傳輸，數(shù)據(jù)傳輸采用基于Aurora串行傳輸協(xié)議，使得每一級板卡傳輸延時(shí)小于300ns。不同類型的功能板接口統(tǒng)一，用戶可根據(jù)需要靈活配置不同類型插板數(shù)目。此外，本裝置需要專用的+24V、2U電源箱集中供電。
[0041]為保證物理接口裝置的轉(zhuǎn)換精度，提高抗干擾性能，物理接口裝置主機(jī)采用獨(dú)立電源裝置供電的方式。該電源箱設(shè)計(jì)時(shí)采用隔離電源并經(jīng)多級穩(wěn)壓，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了電路及布線，以減少電源紋波對模擬電路的影響；AI板使用16位AD芯片，并采用差分輸入方式；A0板使用16位DA芯片。為提高物理接口裝置的運(yùn)行可靠性，物理接口裝置的所有Al、AO、D1、DO通道均采用高速光電隔離。
[0042]圖2是基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置與服務(wù)器連接示意圖。如圖所示:服務(wù)器側(cè)采用PC1-E光纖通信卡，統(tǒng)一接入外圍接口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過物理接口方式輸出。光纖通信卡對外通過2.5Gbps SFP與外圍接口裝置相連接，每塊光纖通信卡最大支持連接4個接口裝置通過FPGA內(nèi)部通信時(shí)序，來保證單光纖通信卡多接口的同步運(yùn)行，同步誤差小于80ns。多光纖通信卡通過外部時(shí)鐘(1PPS、IRIG-B)保證同步輸出，同步誤差小于lus。通過光纖通信卡可以將接口統(tǒng)一的外圍接口設(shè)備接入統(tǒng)一仿真系統(tǒng)中同步試驗(yàn)，支持多物理接口裝置同步輸出。
[0043]圖3為基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置工作過程示意圖。
[0044]對于物理接口裝置內(nèi)部的板卡連接如下:光纖通信卡的SFP-T連接到第一塊功能板卡的SFP-R，相鄰的的功能板，前一塊功能板的SFP-T連接后一塊功能板塊的SFP-R，最后一塊功能板的SFP-T連接到光纖通信卡的SFP-R，從而形成一條閉環(huán)的串行光纖數(shù)據(jù)高速傳輸通道。
[0045]在仿真過程中，高性能服務(wù)器進(jìn)行仿真計(jì)算，并在每一時(shí)步將需要輸出的數(shù)據(jù)PC1-E總線發(fā)送給光纖通信卡，光纖通信卡通過SFP-T發(fā)送端口將數(shù)據(jù)(A0/D0)發(fā)送到串行光纖鏈路上，當(dāng)數(shù)據(jù)流經(jīng)過每一個功能板時(shí)，該功能板將屬于自己的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)流中取出，同時(shí)將已經(jīng)準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)(ΑΙ/DI)填入到數(shù)據(jù)流中預(yù)先定義好的地址，經(jīng)過一次數(shù)據(jù)環(huán)流時(shí)，最終返回到光纖通信卡，光纖通信卡將數(shù)據(jù)通過PC1-E總線上傳至高性能服務(wù)器。這樣，高性能服務(wù)器中通過數(shù)字方式模擬的電力系統(tǒng)就和實(shí)際物理裝置構(gòu)成了閉環(huán)，從而可以對實(shí)際物理裝置進(jìn)行閉環(huán)測試。
[0046]基于全光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置的運(yùn)行時(shí)序圖如圖4所示，在仿真過程中，光纖通信卡和高性能服務(wù)器按照固定仿真步長T (典型值為50us)交換數(shù)據(jù)。在每一時(shí)步內(nèi)，光纖通信卡要完成讀ΑΙ/DI數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送ΑΙ/DI數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)接收AO/DO數(shù)據(jù)、寫A0/D0數(shù)據(jù)等任務(wù)；高性能服務(wù)器要完成網(wǎng)絡(luò)接收ΑΙ/DI數(shù)據(jù)、仿真計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)發(fā)送A0/D0數(shù)據(jù)等任務(wù)。數(shù)據(jù)交換由光纖通信卡發(fā)起，即光纖通信卡以T為周期產(chǎn)生硬件中斷信號，在中斷處理程序中將功能板/通信板采集的跳閘信號等數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算結(jié)點(diǎn)，然后等待接收計(jì)算結(jié)點(diǎn)下發(fā)的電壓、電流等仿真數(shù)據(jù)；計(jì)算結(jié)點(diǎn)等待接收跳閘信號等數(shù)據(jù)，然后啟動計(jì)算，并將計(jì)算得到的電壓、電流等仿真數(shù)據(jù)下發(fā)到物理接口裝置時(shí)間段a為DI/Al數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間。DI接口板在步長為T的同步信號上升沿鎖存狀態(tài)及變位時(shí)間信息；AI接口板多次采集并計(jì)算平均值。此時(shí)間段大約5us。
[0047]I)時(shí)間段b為光纖通信卡通過SFP讀取DI/ΑΙ數(shù)據(jù)時(shí)間。此時(shí)間段大約5us。
[0048]2)時(shí)間段c為光纖通信卡通過PC1-E總線向服務(wù)器發(fā)包，然后計(jì)算結(jié)點(diǎn)接收到并響應(yīng)中斷的時(shí)間。此時(shí)間段大約10us。
[0049]3)時(shí)間段d為服務(wù)器發(fā)送輸出數(shù)據(jù)包到光纖通信卡接收到數(shù)據(jù)的時(shí)間。此時(shí)間段大約6us。
[0050]4)時(shí)間段e為光纖通信卡等待小同步信號時(shí)間，小同步信號指T/5邊延。此時(shí)間段大約4us。
[0051]5)時(shí)間段f為光纖通信卡通過SFP向接口板發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間。此時(shí)間段小于10us。
[0052]6)時(shí)間段g為接口板等待小同步信號時(shí)間，并在小同步信號來臨時(shí)鎖存輸出。
[0053]基于全光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，采用新的設(shè)計(jì)方案，在傳輸速度、I/o規(guī)模、板卡功能上有了本質(zhì)上的提升:
[0054]圖5是接口裝置與光纖通信卡數(shù)據(jù)交換原理圖，傳輸物理層采用2.5Gb/s,波長為850nm的多模光纖SFP模塊，鏈路層協(xié)議遵循Aurora數(shù)據(jù)幀格式，數(shù)據(jù)區(qū)最大長度為2046字節(jié)，可以承載1023個A0/AI/D0/DI基本通道，極大限度地增加了一次傳輸所攜帶的IO通道信息。數(shù)據(jù)幀傳輸采用類似火車行進(jìn)方式，基于“比特”/ “字節(jié)”進(jìn)行高效數(shù)據(jù)交換，如圖5所示:來自于光纖通信卡的數(shù)據(jù)流直接傳送給板卡1，板卡I檢索每個Data Header與自身地址信息進(jìn)行比對，并從屬于本板卡的數(shù)據(jù)區(qū)取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，同時(shí)將已經(jīng)準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)放置預(yù)設(shè)好的區(qū)域，此過程引入300ns的延遲，同理，當(dāng)數(shù)據(jù)流依次流經(jīng)其他板卡時(shí)，其他板卡完成一次數(shù)據(jù)交換，最終數(shù)據(jù)返回光纖通信卡，接口裝置與光纖通信卡完成一次數(shù)據(jù)交互，采用基于Aurora串行數(shù)據(jù)交互方式，可使得接口裝置滿足IOus步長的實(shí)時(shí)IO交互需要。
[0055]如圖6所示，AO板卡輸出采取“小同步”的概念，縮短輸出延時(shí)，減小試驗(yàn)誤差；光纖通信卡依據(jù)“小同步”信號發(fā)送AO輸出仿真報(bào)文，物理接口裝置AO板卡在下一個小同步信號時(shí)輸出。設(shè)置小同步步長需要滿足以下兩個條件:1)大于光纖通信卡到最后一個AO卡數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間；2) —般能被設(shè)定的仿真步長整除，典型電磁仿真計(jì)算步長為50us，一般設(shè)定小同步步長為10us。
[0056]如圖7所示，DO板卡輸出采用帶時(shí)標(biāo)輸出技術(shù)，能夠在兩個步長之間的指定時(shí)刻輸出變位，時(shí)標(biāo)精度為lus ;D0輸出仿真時(shí)使用2字節(jié)表示I路DO輸出信息，最高位(bitl5)表示輸出狀態(tài)0/1，低15位(bitl4?O)表示下個同步延遲輸出時(shí)間值，單位為毫秒(us)。
[0057]Al板卡采取提高采樣率并取平均的功能，提高了 Al采樣穩(wěn)定性，精度優(yōu)于2mV。Al板卡使用ADS8329采樣芯片，最高采樣率可達(dá)lMS/s，在各Al通道同步信號前4us時(shí)刻開始，每Ius采樣I點(diǎn)數(shù)據(jù)，并通過滑動濾波窗口處理采樣結(jié)果，計(jì)算最終采樣值，有效的減少單次采樣隨機(jī)誤差，提高Al采樣穩(wěn)定性，精度優(yōu)于2mv。[0058]基于全光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置支持裝置間并聯(lián)、級聯(lián)工作如圖2所示，多接口裝置分別連接至光纖通信卡的多個2.5Gb/s SFP端口，多裝置并聯(lián)工作同步誤差小于lus，運(yùn)行時(shí)序、閉環(huán)原理及數(shù)據(jù)交換與單裝置工作時(shí)一致；如圖8所示，當(dāng)多裝置進(jìn)行級聯(lián)工作時(shí)，需要2塊轉(zhuǎn)接卡分別替換主接口裝置的最后一塊功能板和從接口裝置電源板，兩塊轉(zhuǎn)接卡的SFP交叉相接，連通串行傳輸通道，電源、同步信號接口直接相連，實(shí)現(xiàn)電源及同步信號由主裝置擴(kuò)展給從裝置，此級聯(lián)工作模式與單裝置工作的運(yùn)行時(shí)序與數(shù)據(jù)交換原理一致。
[0059]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，其特征在于:所述接口裝置包括機(jī)箱和位于機(jī)箱內(nèi)部的底板、電源板、功能板、轉(zhuǎn)接板以及液晶屏；所述底板與機(jī)箱的上面板和下面板垂直設(shè)置，所述電源板、功能板和轉(zhuǎn)接板均通過機(jī)箱上面板、下面板以及底板上分別設(shè)置的插槽固定，所述液晶屏安裝在機(jī)箱前面板上，通過PCI總線與底板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，其特征在于:所述電源板垂直于底板和上面板，所述功能板和轉(zhuǎn)接板均與電源板平行設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，其特征在于:所述底板從電源板獲取電源信號及同步信號，并通過電源總線和同步信號總線將獲取的信號轉(zhuǎn)發(fā)至功能板，同步信號支持IRIG-B對時(shí)和IPPS對時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，其特征在于:所述電源板提供電源信號接口和同步信號接口，底板上的電源總線及同步信號總線分別電源信號接口和同步信號接口與電源板連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，其特征在于:所述功能板包括Al板、AO板、DI板和DO板，進(jìn)行Al、AO、DI和DO信號轉(zhuǎn)換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，其特征在于:所述功能板前后連接方式為:前一塊功能板的SFP-T連接至后一塊功能板的SFP-R，從而形成2.5Gbps串行光纖傳輸鏈路，采用Aurora串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，以比特或字節(jié)的方式進(jìn)行高效數(shù)據(jù)交互，使得增加一級功能板卡引入300ns的延時(shí)，滿足IOus步長的實(shí)時(shí)IO交互需求。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖通信的電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真物理接口裝置，其特征在于:所述液晶屏為TFT，用于所述接口裝置運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視。
【文檔編號】G05B17/02GK203414742SQ201320545319
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】張星, 張艷, 田芳, 王峰, 王翔旭, 劉子新, 徐得超 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院