RTDS實(shí)時(shí)數字仿真器軟件

簡(jiǎn)要描述：RSCAD軟件作為RTDS實(shí)時(shí)數字仿真器的配套軟件，提供了一個(gè)圖形用戶(hù)界面（GUI）互動(dòng)窗口，可以幫助用戶(hù)更加直觀(guān)的操作使用RTDS實(shí)時(shí)數字仿真器，其中包括仿真系統的建立、系統的運行操作和控制、仿真過(guò)程中系統參數的修改、數據采集和結果分析等。一般說(shuō)來(lái)，RSCAD軟件由以下三部分組成：
RSCAD圖形用戶(hù)界面（GUI）
軟件編譯器
電力系統和控制系統元件模型

產(chǎn)品型號：

所屬分類(lèi)：電力仿真

更新時(shí)間：2024-12-17

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用戶(hù)和RTDS實(shí)時(shí)數字仿真器之間所有的操作互動(dòng)都通過(guò)軟件RSCAD（Real-Time Simulator CAD）來(lái)操作執行的。RSCAD軟件可以安裝在標準的Windows PC系統中，使用詳細清晰的圖形用戶(hù)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(gè)獨立模塊，可以在整體仿真系統運行中擔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(xiàn)路/電纜參數模塊（TLine/Cable）和電力網(wǎng)絡(luò )數據文件轉換模塊（Convert），下文中將針對這幾種常用模塊進(jìn)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(hù)可以通過(guò)文件管理器對系統文件進(jìn)行圖形化管理。文件管理系統以圖標為基礎，采用樹(shù)形結構進(jìn)行文件分類(lèi)，有助于幫助用戶(hù)對工作學(xué)習中大量的研究案例和相關(guān)文件實(shí)現分類(lèi)管理。在文件管理器窗口中，用戶(hù)可以通過(guò)點(diǎn)擊不同圖標啟動(dòng)軟件中的其他的模塊工具。同時(shí)，文件管理器提供一些常用工具方便用戶(hù)與RTDS仿真器進(jìn)行互動(dòng)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(hù)能夠更加直觀(guān)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(gè)預處理模塊，用于搭建仿真系統的電路圖并且輸入對應的參數。用戶(hù)可以使用不同的元件，通過(guò)簡(jiǎn)單地組合連接畫(huà)出一幅系統電路圖。如圖 4-1所示，RSCAD繪圖工具（DRAFT）包括作圖區域和元件庫。元件庫通常放置在窗口中的一側，由RTDS預定義和用戶(hù)自定義的元件庫組成。根據不同功能和應用，代表不同電力系統元件和控制系統的元件模型以圖標形式排列在RTDS預定義的元件庫窗口中。在窗口的另一側是用戶(hù)組合連接電路圖的作圖區域，元件庫中的組件可以通過(guò)復制和粘貼放置在電路圖中，然后用戶(hù)可以通過(guò)適合的方式將元件之間連接起來(lái)。所有的操作步驟均通過(guò)控制鼠標或者鍵盤(pán)快捷鍵完成，為快速完成系統作圖提供了便利。在繪圖工具（DRAFT）中，系統電路圖可以用三相或者單線(xiàn)圖（SLD）的形式顯示。為了對作圖區域更好的整理分類(lèi)，繪圖工具（DRAFT）中還提供了用于封裝的元件，用戶(hù)可以添加對應的名稱(chēng)或圖片來(lái)表示系統的不同部分。當用戶(hù)使用繪圖工具（DRAFT）窗口完成仿真系統電路圖的連接并將對應的數據參數輸入到不同模型元件中以后，仿真案例可以進(jìn)行保存和編譯并準備進(jìn)行實(shí)時(shí)數字仿真。仿真運行模塊（RUNTIME）
RSCAD軟件中的仿真運行模塊（RUNTIME）實(shí)現了對RTDS實(shí)時(shí)數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(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)仿真控制窗口，通過(guò)控制窗口可以下載和控制獨立的仿真案例。在進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真的過(guò)程中，用戶(hù)可以使用儀表、繪圖、矢量顯示等圖形圖標來(lái)創(chuàng )建不同的表計和波形圖，從而監視用戶(hù)所定的系統參量。此外，在仿真運行模塊（RUNTIME）中還可以通過(guò)創(chuàng )建按鈕、設置滑塊、開(kāi)關(guān)等，與仿真系統之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)交互。例如，通過(guò)操作屏幕上的按鈕，可以在電力系統中預先設定的地點(diǎn)觸發(fā)一個(gè)故障。用戶(hù)可以定義故障的類(lèi)型、位置、觸發(fā)點(diǎn)和持續時(shí)間，同時(shí)用戶(hù)也能定其他與故障的施加和啟動(dòng)相關(guān)的事件（如開(kāi)關(guān)的定時(shí)操作）。從RSCAD圖形用戶(hù)界面完成編譯到在RTDS實(shí)時(shí)數字仿真器上成功實(shí)時(shí)仿真，這其中不可少的轉換是通過(guò)一個(gè)專(zhuān)門(mén)設計的編譯系統實(shí)現的。RSCAD軟件編譯器從繪圖工具（DRAFT）中得到系統電路圖布局和對應參數，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(huì )根據所需電路圖布局和可使用的仿真硬件配置，為每個(gè)授權核定和分配不同的任務(wù)。用戶(hù)可以通過(guò)自動(dòng)或者手動(dòng)（用戶(hù)自定義）的方式，將不同元件模型的計算分配給不同的授權核。當系統中包含I/O接口時(shí)，對計算資源和授權核進(jìn)行手動(dòng)分配可以確保I/O接口在系統編譯進(jìn)行優(yōu)化分配資源時(shí)仍保持不變。除了生成處理器代碼外，軟件編譯器還會(huì )生成一個(gè)用戶(hù)可讀文件（也稱(chēng)作MAP映射文件），該文件表明了在對應案例下每個(gè)授權核的不同分工。
4.3 電力系統和控制系統元件模型
RSCAD軟件中包括多種元件模型庫，例如電力系統和電力電子元件模型、控制系統以及保護和自動(dòng)化元件模型。用戶(hù)可以根據研究和應用需要，使用不同的元件模型搭建詳細的仿真案例包括系統電路和控制器等。RSCAD軟件中的元件模型使用操作靈活，用戶(hù)可以根據提示修改和調整對應的參數和選項，以此準確地模擬出系統的電磁暫態(tài)特性。這些模型均由RTDS技術(shù)公司的研發(fā)團隊開(kāi)發(fā)和測試，在教學(xué)、研發(fā)、測試和實(shí)際工程中廣泛運用并加以驗證。同時(shí)，根據RTDS的廣大客戶(hù)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(jìn)行改進(jìn)和完善。電力系統元件庫
RSCAD軟件中為用戶(hù)提供一個(gè)綜合的電力系統元件庫，經(jīng)過(guò)25年不斷地改進(jìn)和完善，下面列舉一些常用的電力系統元件模型。
常規仿真步長(cháng)元件
• 輸電電路和電纜：π結構模型（12導體）、行波（貝杰龍模型12導體）、具有頻依特性的行波（12導體）
• 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）電機：同步電機內部故障、封裝的標準勵磁控制，調速器/汽輪機和PSS控制
• 電壓源：具有用戶(hù)自定義的等效阻抗、電源幅值、頻率和相位
• 無(wú)源電阻、電感和電容元件
• 非線(xiàn)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(kāi)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（輸電系統和背靠背系統）：6脈動(dòng)和12脈動(dòng)（可模擬內部故障）
• 靜止無(wú)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(kāi)關(guān)設備：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：感應電機、同步電機、永磁同步電機
• 行波和π模型的傳輸線(xiàn)和電纜
• 無(wú)源元件和濾波器
• 變壓器模型：兩繞組和三繞組模型
4.3.2 控制系統元件庫
RTDS控制系統元件庫包括一套種類(lèi)齊全的控制模塊。
控制模塊
• 邏輯運算：與、或、非等
• 時(shí)間模塊：計數器、計時(shí)器、單穩、雙穩、延時(shí)閉合、延時(shí)斷開(kāi)等
• 數學(xué)計算：加、減、乘、除、絕對值、比較、限幅、選擇器等
• 數學(xué)函數：常數、三角函數（sin、cos、tan、arctan、arcsin等）、冪運算、積分、微分、復數、對數、指數、超前-滯后、一階傳遞函數、二階傳遞函數、非線(xiàn)性增益等
• 數據形式轉換：數模/模數轉換、開(kāi)關(guān)量轉換、二進(jìn)制與十六進(jìn)制轉換、整型數和浮點(diǎn)型數轉換等
• 輸入輸出：模擬量輸入/輸出、數字量開(kāi)關(guān)量輸入/輸出、數據傳輸等