CN203551692U - 一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，包括商用服务器，商用服务器通过以太网与测试员工作站通信，商用服务器还通过PCT总线与数字物理IO接口装置通信，数字物理IO接口装置通过电缆与第一端子板相连，第一端子板通过电缆与电子式互感器模拟装置及开关、刀闸模拟装置连接，开关、刀闸模拟装置通过电缆与第二端子板相连，第二端子板通过电缆与智能终端相连，电子式互感器模拟装置及智能终端分别通过光纤与对应的合并单元及保护测控单元相连，合并单元及保护测控单元通过光纤相连。本实用新型可以实时仿真智能变电站***正常和故障工况下的全部运行过程，并给出与现场完全一致的物理现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台。
背景技术
智能变电站数字物理混合仿真***，搭建和现场完全相同的仿真环境，可以达到包含真实设备在内的闭环实时仿真。目前，现有的实时仿真器硬件成本高，动辄上千万的费用，远远不能满足一般研究单位购置实时仿真器进行对智能变电站新技术和设备的研究分析和仿真实验、规划仿真验证、控制保护设备的检测和测试、运行辅助决策和现场调试以及运维和检修仿真培训的需要，因此，研究开发一种高性能、低成本、实时性高的智能变电站混合仿真硬件平台尤为重要。
实用新型内容
为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，以高性能的通用多核多处理器的实时仿真计算服务器为核心，采用PCI总线实现中央处理器与***数字物理IO接口装置的通讯，低成本，实时性高。
为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：
一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，包括商用服务器，商用服务器通过以太网与测试员工作站通信，商用服务器还通过PCT总线与数字物理IO接口装置通信，数字物理IO接口装置通过电缆与第一端子板相连，第一端子板通过电缆与电子式互感器模拟装置及开关、刀闸模拟装置连接，开关、刀闸模拟装置通过电缆与第二端子板相连，第二端子板通过电缆与智能终端相连，电子式互感器模拟装置及智能终端分别通过光纤与对应的合并单元及保护测控单元相连，合并单元及保护测控单元通过光纤相连。
所述数字物理IO接口装置主要包括PCI扩展箱、多种PCI板卡、端子板和电缆。
所述PCI板卡包括开关量输入卡和模拟量输出卡。
所述PCI扩展箱设有13个5V/32bit，33MHz的PCI总线插槽。
所述PCI扩展箱带有冷却用风扇。
所述商用服务器和PCI扩展箱的一个PCI总线插槽中分别***一块PCI扩展卡，PCI扩展卡之间通过电缆相连，PCI扩展箱的其余PCI总线插槽用来插各种PCI功能卡。
所述PCI板卡采用的芯片为高速DSP芯片或CPLD芯片。
所述商用服务器采用两个四核英特尔至强处理器X5570。
所述模拟量输出卡采用的芯片为DSP芯片，DSP芯片通过PCI桥芯片从PCI总线上读取数据，然后DSP芯片再将这些数据处理后写入DA芯片，DA芯片输出信号经处理后输出到第一端子板的各个通道。
所述开关量输入卡采用的芯片为高速CPLD芯片，高速CPLD芯片接受处理后的开关量输入，CPLD芯片通过PCI桥芯片从PCI总线上读取数据，开关量输入卡采用高度集成的100-pin SCISI接口，通过与之具有相同接口的电缆与第二端子板相连。
本实用新型的有益效果：
本实用新型能够与智能变电站的过程层及间隔层设备接口来实现实时仿真，可以实时仿真智能变电站***正常和故障工况下的全部运行过程，并给出与现场完全一致的物理现象。
本实用新型通过电压、电流数据采集数据接口实现过程层设备合并单元的接入，可以模拟智能变电站的各种故障，进行电压波动、频率波动、三相不对称、电压扰动及保护特性试验，实现***的闭环仿真和测试。
1、低成本。采用商用服务器相较市面上的RTDS等实时仿真器而言造价低。
2、实时性高。采用多核多CPU处理器满足实时性要求。
3、可扩展性。采用扩展箱进行PCI接口扩展，提供多个PCI接口，可根据需要对外接接口进行配置，满足大规模仿真***的使用。
4、采用支持长板卡***，同时电源通断可由服务器控制的即插即用型扩展箱，满足不同尺寸接口板卡的需要。
5、DSP为核心的模拟量输出卡，实时精确输出电压、电流模拟信号。
6、采用以高速CPLD为处理核心的开关量输入卡，高速采集隔离数字信号。
7、测试员工作站与服务器间通过局域网通信，实现修改、生成模型，控制仿真***运行，模拟故障等。
附图说明
图1本实用新型总体结构示意图；
图中，1、测试员工作站，2、商用服务器，3、数字物理IO接口装置，4、第一端子板，5、开关、刀闸模拟装置，6、第二端子板，7、智能终端，8、保护测控单元，9、合并单元，10、电子式互感器模拟装置。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型进行详细说明：
如图1所示，一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，包括商用服务器2，商用服务器2通过以太网与测试员工作站1通信，商用服务器2还通过PCT总线与数字物理IO接口装置3通信，数字物理IO接口装置3通过电缆与第一端子板4相连，第一端子板4通过电缆与电子式互感器模拟装置10及开关、刀闸模拟装置5连接，开关、刀闸模拟装置5通过电缆与第二端子板6相连，第二端子板6通过电缆与智能终端7相连，电子式互感器模拟装置10及智能终端7分别通过光纤与对应的合并单元9及保护测控单元8相连，合并单元9及保护测控单元8通过光纤相连。
所述数字物理IO接口装置3主要包括PCI扩展箱、多种PCI板卡、端子板和电缆。
所述PCI板卡包括开关量输入卡和模拟量输出卡。
所述PCI扩展箱设有13个5V/32bit，33MHz的PCI总线插槽。
所述PCI扩展箱带有冷却用风扇。
所述商用服务器2和PCI扩展箱的一个PCI总线插槽中分别***一块PCI扩展卡，PCI扩展卡之间通过电缆相连，PCI扩展箱的其余PCI总线插槽用来插各种PCI功能卡。
所述PCI板卡采用的芯片为高速DSP芯片或CPLD芯片。
所述商用服务器2采用两个四核英特尔至强处理器X5570。
所述模拟量输出卡采用的芯片为DSP芯片，DSP芯片通过PCI桥芯片从PCI总线上读取数据，然后DSP芯片再将这些数据处理后写入DA芯片，DA芯片输出信号经处理后输出到第一端子板的各个通道。
所述开关量输入卡采用的芯片高速CPLD芯片，CPLD芯片接受处理后的开关量输入，CPLD芯片通过PCI桥芯片从PCI总线上读取数据，开关量输入卡采用高度集成的100-pin SCISI接口，通过与之具有相同接口的电缆与第二端子板相连。
本实用新型为了满足计算速度和实时性的需求，通用硬件平台以高性能的通用实时仿真计算服务器为核心，采用PCI总线实现中央处理器与***数字物理IO接口装置3的数据传输。在硬件实现上，PCI总线传输介质采用PCI扩展箱接入多种PCI插卡的方式，实现一次***与控制保护装置间的通信；PCI插卡通过电缆与服务器端子板相连，实现信号的快速传输，第一端子板4则与开关、刀闸模拟装置5、电子式互感器模拟装置10的接口装置通过屏蔽导线直接相连；合并单元9、智能终端7通过光纤与保护测控单元8相连；商用服务器2通过局域网（LAN）与测试员工作站1通信。
***中所有信号量的输出与采集功能是通过PCI扩展箱中的PCI板卡来实现，PCI板卡实时精确地对各种数字及模拟信号进行采集与输出。
高性能的商用实时仿真计算服务器采用两个四核英特尔至强处理器X5570。基于英特尔至强5500系列处理器的服务器可自动、智能地实现性能与功耗平衡，支持服务器实时适应应用工作负载和用户需求，从而提供最佳性能。
最基本的PCI板卡有开关量输入卡、模拟量输出卡。
本***数字物理IO接口装置3采用的主要通讯方式为PCI，本***采用的PCI总线具有32bit总线宽度，PCI总线上的时钟频率可达33MHZ，最大传输速率可以达到132Mbyte/s，可同时支持多组***设备，并且不受制于处理器，与处理器时钟频率也无关，支持多处理器和并发工作，为中央处理器与高速***设备提供了一座沟通的桥梁。
本***采用的PCI总线扩展箱它能够允许长尺寸的板卡***，电源通断可由接入的PC机的电源控制。
模拟量输出卡以DSP芯片为核心，经PCI桥芯片从PCI总线上读取要输出的32个通道的二进制码值，然后再将这些数据处理后写入DA芯片，DA芯片输出信号经处理后输出到各个通道。
开关量输入卡采用的是一款PCI总线的半长卡，以高速CPLD为处理核心，辅以PCI桥芯片，能够提供64路隔离数字量输入通道，输入通道的隔离保护电压可到2500VDC。如果连接到具有浪涌保护的外部输入源，可以提供最大2000VDC的ESD(静电释放)保护。它能够提供10～50VDC的宽输入电压范围。
Claims (10)
1.一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，其特征是，包括商用服务器，商用服务器通过以太网与测试员工作站通信，商用服务器还通过PCT总线与数字物理IO接口装置通信，数字物理IO接口装置通过电缆与第一端子板相连，第一端子板通过电缆与电子式互感器模拟装置及开关、刀闸模拟装置连接，开关、刀闸模拟装置通过电缆与第二端子板相连，第二端子板通过电缆与智能终端相连，电子式互感器模拟装置及智能终端分别通过光纤与对应的合并单元及保护测控单元相连，合并单元及保护测控单元通过光纤相连。
2.如权利要求1所述的一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，其特征是，所述数字物理IO接口装置主要包括PCI扩展箱、多种PCI板卡、端子板和电缆。
3.如权利要求2所述的一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，其特征是，所述PCI板卡包括开关量输入卡和模拟量输出卡。
4.如权利要求2所述的一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，其特征是，所述PCI扩展箱设有13个5V/32bit，33MHz的PCI总线插槽。
5.如权利要求2所述的一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，其特征是，所述PCI扩展箱带有冷却用风扇。
6.如权利要求2所述的一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，其特征是，所述商用服务器和PCI扩展箱的一个PCI总线插槽中分别***一块PCI扩展卡，PCI扩展卡之间通过电缆相连，PCI扩展箱的其余PCI总线插槽用来插各种PCI功能卡。
7.如权利要求2所述的一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，其特征是，所述PCI板卡采用的芯片为高速DSP芯片或CPLD芯片。
8.如权利要求1所述的一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，其特征是，所述商用服务器采用两个四核英特尔至强处理器X5570。
9.如权利要求3所述的一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，其特征是，所述模拟量输出卡采用的芯片为DSP芯片，DSP芯片通过PCI桥芯片从PCI总线上读取数据，然后DSP芯片再将这些数据处理后写入DA芯片，DA芯片输出信号经处理后输出到第一端子板的各个通道。
10.如权利要求3所述的一种用于智能变电站数字物理混合仿真的通用硬件平台，其特征是，所述开关量输入卡采用的芯片为高速CPLD芯片，高速CPLD芯片接受处理后的开关量输入，CPLD芯片通过PCI桥芯片从PCI总线上读取数据，开关量输入卡采用高度集成的100-pin SCISI接口，通过与之具有相同接口的电缆与第二端子板相连。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105374262A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-03-02 | 贵州电网有限责任公司培训与评价中心 | 一种混合仿真变电站信息介入*** |
| CN107544287A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-05 | 国家电网公司 | 基于scd文件的智能变电站goose网sv网可视化仿真方法 |
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- 2013-10-28 CN CN201320669265.1U patent/CN203551692U/zh not_active Expired - Fee Related
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