RTDS實時數(shù)字仿真器軟件

簡要描述：RSCAD軟件作為RTDS實時數(shù)字仿真器的配套軟件，提供了一個圖形用戶界面（GUI）互動窗口，可以幫助用戶更加直觀的操作使用RTDS實時數(shù)字仿真器，其中包括仿真系統(tǒng)的建立、系統(tǒng)的運行操作和控制、仿真過程中系統(tǒng)參數(shù)的修改、數(shù)據(jù)采集和結(jié)果分析等。一般說來，RSCAD軟件由以下三部分組成：
RSCAD圖形用戶界面（GUI）
軟件編譯器
電力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)元件模型

產(chǎn)品型號：

所屬分類：電力仿真

更新時間：2024-05-07

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用戶和RTDS實時數(shù)字仿真器之間所有的操作互動都通過軟件RSCAD（Real-Time Simulator CAD）來操作執(zhí)行的。RSCAD軟件可以安裝在標(biāo)準(zhǔn)的Windows PC系統(tǒng)中，使用詳細清晰的圖形用戶界面，它由一系列軟件工具組合而成。這一系列軟件工具中包含多個獨立模塊，可以在整體仿真系統(tǒng)運行中擔(dān)任不同的角色和任務(wù)。RSCAD軟件中常用的模塊是文件管理器（FILEMANAGER）、繪圖工具（DRAFT）、仿真運行模塊（RUNTIME）、線路/電纜參數(shù)模塊（TLine/Cable）和電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換模塊（Convert），下文中將針對這幾種常用模塊進行詳細介紹。

文件管理器（FILEMANAGER）是RSCAD軟件中最上層的軟件工具，用戶可以通過文件管理器對系統(tǒng)文件進行圖形化管理。文件管理系統(tǒng)以圖標(biāo)為基礎(chǔ)，采用樹形結(jié)構(gòu)進行文件分類，有助于幫助用戶對工作學(xué)習(xí)中大量的研究案例和相關(guān)文件實現(xiàn)分類管理。在文件管理器窗口中，用戶可以通過點擊不同圖標(biāo)啟動軟件中的其他的模塊工具。同時，文件管理器提供一些常用工具方便用戶與RTDS仿真器進行互動操作，例如：用于管理硬件配置文件的編輯器和用于硬件固件更新的小程序。圖形化的文件管理器讓用戶能夠更加直觀且方便的操作使用RSCAD軟件中的不同模塊工具。繪圖工具（DRAFT） 是一個預(yù)處理模塊，用于搭建仿真系統(tǒng)的電路圖并且輸入對應(yīng)的參數(shù)。用戶可以使用不同的元件，通過簡單地組合連接畫出一幅系統(tǒng)電路圖。如圖 4-1所示，RSCAD繪圖工具（DRAFT）包括作圖區(qū)域和元件庫。元件庫通常放置在窗口中的一側(cè)，由RTDS預(yù)定義和用戶自定義的元件庫組成。根據(jù)不同功能和應(yīng)用，代表不同電力系統(tǒng)元件和控制系統(tǒng)的元件模型以圖標(biāo)形式排列在RTDS預(yù)定義的元件庫窗口中。在窗口的另一側(cè)是用戶組合連接電路圖的作圖區(qū)域，元件庫中的組件可以通過復(fù)制和粘貼放置在電路圖中，然后用戶可以通過適合的方式將元件之間連接起來。所有的操作步驟均通過控制鼠標(biāo)或者鍵盤快捷鍵完成，為快速完成系統(tǒng)作圖提供了便利。在繪圖工具（DRAFT）中，系統(tǒng)電路圖可以用三相或者單線圖（SLD）的形式顯示。為了對作圖區(qū)域更好的整理分類，繪圖工具（DRAFT）中還提供了用于封裝的元件，用戶可以添加對應(yīng)的名稱或圖片來表示系統(tǒng)的不同部分。當(dāng)用戶使用繪圖工具（DRAFT）窗口完成仿真系統(tǒng)電路圖的連接并將對應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù)輸入到不同模型元件中以后，仿真案例可以進行保存和編譯并準(zhǔn)備進行實時數(shù)字仿真。仿真運行模塊（RUNTIME）
RSCAD軟件中的仿真運行模塊（RUNTIME）實現(xiàn)了對RTDS實時數(shù)字仿真器的操作和控制，圖 4-2中展示了此模塊工具的窗口示意圖。RSCAD仿真運行模塊（RUNTIME）允許創(chuàng)建一個或多個實時仿真控制窗口，通過控制窗口可以下載和控制獨立的仿真案例。在進行實時仿真的過程中，用戶可以使用儀表、繪圖、矢量顯示等圖形圖標(biāo)來創(chuàng)建不同的表計和波形圖，從而監(jiān)視用戶所定的系統(tǒng)參量。此外，在仿真運行模塊（RUNTIME）中還可以通過創(chuàng)建按鈕、設(shè)置滑塊、開關(guān)等，與仿真系統(tǒng)之間進行動態(tài)交互。例如，通過操作屏幕上的按鈕，可以在電力系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定的地點觸發(fā)一個故障。用戶可以定義故障的類型、位置、觸發(fā)點和持續(xù)時間，同時用戶也能定其他與故障的施加和啟動相關(guān)的事件（如開關(guān)的定時操作）。從RSCAD圖形用戶界面完成編譯到在RTDS實時數(shù)字仿真器上成功實時仿真，這其中不可少的轉(zhuǎn)換是通過一個專門設(shè)計的編譯系統(tǒng)實現(xiàn)的。RSCAD軟件編譯器從繪圖工具（DRAFT）中得到系統(tǒng)電路圖布局和對應(yīng)參數(shù)，生成并行處理的硬件代碼并下載到RTDS仿真器的處理器中。另外，軟件編譯器會根據(jù)所需電路圖布局和可使用的仿真硬件配置，為每個授權(quán)核定和分配不同的任務(wù)。用戶可以通過自動或者手動（用戶自定義）的方式，將不同元件模型的計算分配給不同的授權(quán)核。當(dāng)系統(tǒng)中包含I/O接口時，對計算資源和授權(quán)核進行手動分配可以確保I/O接口在系統(tǒng)編譯進行優(yōu)化分配資源時仍保持不變。除了生成處理器代碼外，軟件編譯器還會生成一個用戶可讀文件（也稱作MAP映射文件），該文件表明了在對應(yīng)案例下每個授權(quán)核的不同分工。
4.3 電力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)元件模型
RSCAD軟件中包括多種元件模型庫，例如電力系統(tǒng)和電力電子元件模型、控制系統(tǒng)以及保護和自動化元件模型。用戶可以根據(jù)研究和應(yīng)用需要，使用不同的元件模型搭建詳細的仿真案例包括系統(tǒng)電路和控制器等。RSCAD軟件中的元件模型使用操作靈活，用戶可以根據(jù)提示修改和調(diào)整對應(yīng)的參數(shù)和選項，以此準(zhǔn)確地模擬出系統(tǒng)的電磁暫態(tài)特性。這些模型均由RTDS技術(shù)公司的研發(fā)團隊開發(fā)和測試，在教學(xué)、研發(fā)、測試和實際工程中廣泛運用并加以驗證。同時，根據(jù)RTDS的廣大客戶在日常工作使用中得出的經(jīng)驗與建議，對RSCAD軟件不斷地進行改進和完善。電力系統(tǒng)元件庫
RSCAD軟件中為用戶提供一個綜合的電力系統(tǒng)元件庫，經(jīng)過25年不斷地改進和完善，下面列舉一些常用的電力系統(tǒng)元件模型。
常規(guī)仿真步長元件
• 輸電電路和電纜：π結(jié)構(gòu)模型（12導(dǎo)體）、行波（貝杰龍模型12導(dǎo)體）、具有頻依特性的行波（12導(dǎo)體）
• 變壓器：兩繞組、三繞組和自耦變壓器（繞組接地或匝間故障）、磁滯磁飽和模型、移相變壓器
• 同步電機和異步（感應(yīng)）電機：同步電機內(nèi)部故障、封裝的標(biāo)準(zhǔn)勵磁控制，調(diào)速器/汽輪機和PSS控制
• 電壓源：具有用戶自定義的等效阻抗、電源幅值、頻率和相位
• 無源電阻、電感和電容元件
• 非線性電感器
• 斷路器和故障：故障的二次電弧模擬
• 帶氧化鋅避雷器和旁路開關(guān)的串聯(lián)電容
• 可控串聯(lián)補償裝置（TCSC）
• 高壓直流閥組模型（輸電系統(tǒng)和背靠背系統(tǒng)）：6脈動和12脈動（可模擬內(nèi)部故障）
• 靜止無功補償裝置（SVC）
• 電壓電流互感器：電流互感器（CT）、電磁式電壓互感器（PT）、電容式電壓互感器（CVT）
• COMTRADE回放• 開關(guān)設(shè)備：斷路器、二極管、晶閘管、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）和反向二極管模型
• 兩電平和三電平VSC換流器
• 模塊化多電平換流器（MMC）
• 升壓換流器、降壓換流器
• 高精度信號發(fā)生器
• 電機模型：感應(yīng)電機、同步電機、永磁同步電機
• 行波和π模型的傳輸線和電纜
• 無源元件和濾波器
• 變壓器模型：兩繞組和三繞組模型
4.3.2 控制系統(tǒng)元件庫
RTDS控制系統(tǒng)元件庫包括一套種類齊全的控制模塊。
控制模塊
• 邏輯運算：與、或、非等
• 時間模塊：計數(shù)器、計時器、單穩(wěn)、雙穩(wěn)、延時閉合、延時斷開等
• 數(shù)學(xué)計算：加、減、乘、除、絕對值、比較、限幅、選擇器等
• 數(shù)學(xué)函數(shù)：常數(shù)、三角函數(shù)（sin、cos、tan、arctan、arcsin等）、冪運算、積分、微分、復(fù)數(shù)、對數(shù)、指數(shù)、超前-滯后、一階傳遞函數(shù)、二階傳遞函數(shù)、非線性增益等
• 數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)換：數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量轉(zhuǎn)換、二進制與十六進制轉(zhuǎn)換、整型數(shù)和浮點型數(shù)轉(zhuǎn)換等
• 輸入輸出：模擬量輸入/輸出、數(shù)字量開關(guān)量輸入/輸出、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>