【摘 要】
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实时仿真是电力系统调度运行、规划设计、实验分析的重要手段。随着电力系统结构的日益复杂,对实时仿真运算能力的要求越来越高。基于FPGA的实时数字解算器(FRTDS)将常用的运
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实时仿真是电力系统调度运行、规划设计、实验分析的重要手段。随着电力系统结构的日益复杂,对实时仿真运算能力的要求越来越高。基于FPGA的实时数字解算器(FRTDS)将常用的运算式和函数封装在微处理核中,受指令的控制可以完成细粒度并行仿真运算,但微处理核中的缓冲队列限制了FRTDS的仿真性能。基于FRTDS的电力系统仿真建模过程在仿真脚本中体现,为了扩大其仿真规模并提高工程应用性,本文做了以下工作:提出了一种新型的基于数据组合指令流的FRTDS,有效提高了FRTDS的硬件资源利用率与仿真效率。采用多值参数法表示电力系统各设备外特性方程中的某些元素,着重讨论了间隔单元模型的内部等效方法,设计了多值等效导纳、多值电压系数的寻址方法,有效地减少了仿真脚本的串行度。在网络方程求解阶段,充分利用了节点导纳矩阵的稀疏性与局部对称性,分析了不对称元素、非线性元素对节点消去计算的不利影响,有效减少了仿真脚本的计算量。以仿真脚本的最短执行时间为优化目标提出了最优节点消去顺序问题并采用遗传算法求解,提高了网络方程求解效率。根据所提的减少仿真脚本串行度和计算时间的方法开发了一套电力系统电磁暂态仿真脚本的生成软件,用户只需提供网络中各设备的相关信息即可自动完成仿真建模,以IEEE 14节点测试系统为例,验证了基于数据组合指令流的FRTDS的高效性与所生成仿真脚本的有效性、准确性。
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