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2.1 RTDS 概述
2 @- M M" B7 w) \实时数字仿真器RTDS（Real Time Digital Simulator）是由加拿大曼巴托尼直流研究中3 {2 {3 I0 r/ y) J6 `9 d3 P/ U$ y5 d
心推出的电力系统实时数字仿真系统。该系统以电力系统电磁暂态计算理论为基础，采用多; o1 L( K) g: `3 P* f1 l9 ]9 y* l
处理器的并行计算方法，通过适当的任务分配方式和通信技术，实现电力系统的实时数字仿
( E" M* Q5 Q7 Y9 L真。7 }9 @8 w$ T4 }7 X. ^
（1）RTDS 的软件RSCAD 是基于目前已得到国际上普遍承认的电磁暂态仿真程序
9 w7 U* U8 s1 b4 NEMTDC，其算法采用H.W.Dommel 于1969 年创建的经典电磁暂态计算理论。Dommel 经典* S# E$ [. T3 c( ^& w7 l6 L
理论的主要思想是：对于任何复杂的电网，经过等值都可以变为只包含电流源和电阻性元件
/ y) ^+ a; n( {/ C0 P) Z" z) h+ F的伴随等值计算网络。这样系统在电磁暂态模式下可通过代数节点方程进行完整的描述。所1 w$ [( k6 k% f8 j
以对于研究的系统可以先列出描述各元件和全系统暂态过程的微分方程，然后用应用数值方
: B1 h0 S0 S" e法进行求解。# w; c% V9 G& D% N
RTDS 的元件库中提供了丰富的电力系统元件模型，包括主要交流元件的数学模型、测
5 _. f& h" ~' W! x8 d5 z: Z3 _) g) w量元件CT 和CVT 以及PT 的数学模型、直流系统数学模型、电力电子器件宏模型以及控制9 I- I6 b8 t# D" O. P; J* \
系统模型，可以满足大多数数字仿真任务的需要。通过RSCAD 图形化的编程接口，用户可
6 v( J3 ~& L/ d* _: A以非常方便地建立研究用仿真系统数学模型。# z- t" y4 U) E. h6 `
（2）RTDS 由RSCAD 工作站和用于计算的RACK 组成。每个RACK 由多个多处理器) Y) R9 K8 Z/ b$ I' p# L" q" Y# p5 }
计算插件和通信控制插件通过总线方式组成，通信控制插件用于协调计算插件之间以及
8 ?1 d1 [, I1 LRACK 与RSCAD 工作站之间的数据通信。用户基于RSCAD 建立的数字仿真模型经过编译
. @" Y9 _( H) w. a4 L& Z6 ?, T: G和任务分配处理后，执行代码分配到各个计算插件的DSP 处理器，按照并行计算的模式运8 ~: W0 ]* x1 z% x+ l. h7 ~4 Y
行，从而大大提高了计算速度，达到实时仿真的目的。实时仿真运行过程中，用户可以通过
' f) @* J! L5 y) [; mRSCAD 中提供的一些运行控制元件对仿真系统实行调节控制等操作，来改变系统运行状态。$ Y# ]5 A1 R8 | o
（3）RTDS 提供了D/A 和A/D 转换输入与输出接口，仿真系统的运行变量（电压电流）1 T- K+ }' f/ u) C
可以通过D/A 转换输出，通过功率放大装置后与继电保护装置接口，自动控制装置的控制# x S) r/ O# W& ?% p' h4 W8 X
信号也可以通过A/D 转换接口输入到仿真系统，进而与实际设备接驳构筑起灵活方便的数
g' x. l$ V: K* w4 `1 w0 D字—物理实验回路，用于控制系统的运行状态，从而实现数模混合仿真。这是单纯的数值仿9 T( Y# j3 F' z# S' Z! r' V
真软件所无法办到的，为继电保护和自动控制装置技术以及电网运行控制的实验室仿真研究
: y. \" k2 C7 R提供了非常有效的手段。1 g6 D9 B7 @1 @' k2 V$ o1 d
（4）RTDS 在硬件上是采用高速DSP 芯片和并行处理结构以完成连续实时运行所需的* C. Y; H s1 d& Q9 f! O
快速运算。基于DSP 的强大计算能力，RTDS 能够实时计算电力系统状态并输出到工作站或! D/ `! [$ i6 L' M. I* O- g
外部装置。在运行于工作站上的RSCAD 软件中，用户可以使用元件库中的各种电力系统元
& ~! I! Z# P6 w* ^& n* G) i件模型，方便快速地搭建电力系统模型，编译后下载到DSP 中计算，在模拟系统运行过程
) q: g" j; z7 f. }+ k8 k中能够通过工作站对所模拟的电力系统进行控制。
( y6 H6 K- k. @目前RTDS 的频率响应最高能达到1GHz 以上，一般交流电力系统的仿真步长在50μs
4 }$ _; {- q6 e. |8 C! y左右即能够满足交流系统各暂态现象研究的要求。相比传统的物理模拟方法，RTDS 具有建1 o3 R4 i( h+ r$ m, O+ D% s/ ^& J
模周期短、灵活性强、安全性好、结果直观等特点，其计算精度和模型的合理性已通过国内9 R" v- t. @* m2 t5 X/ C$ a0 o
外多年的运行实践证实是可以信赖的。( W% g* U) p) Y* g
（5）目前RTDS 装置已经在全球范围的电力系统相关部门、企业以及高等院校得到了4 b0 U0 A" A8 x( c: @% s2 B. {
应用，主要包括教学与培训、电力系统分析研究、测试控制设备、测试保护设备四个方面。
5 Q1 \9 n& g4 L7 h. I" F研究领域包括继电保护和自动控制装置性能测试、电网运行与控制模拟、新型输 |
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狗仔卡
发表于 2013-12-3 18:47:31
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