1.一种电力系统电磁暂态实时仿真数据通信方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:根据电网中不同模块间的仿真速率要求的不同,将电网划分为大仿真步长子网和小仿真步长子网;步骤S2:将大仿真步长子网在Linux服务器上仿真,而小仿真步长子网在FPGA上仿真,通过服务器和FPGA间的数据交互,实现粗粒度并行的大小步长异构计算;步骤S3:在FPGA内部使用细粒度并行的设计,优化小步长子网仿真速率;步骤S4:设计符合条件的光纤通信方案、实时数据交互方案、接口硬件设计方案和通信协议帧,实现电力系统电磁暂态实时仿真数据通信;所述实时数据交互方案具体为:(1)设大、小步长仿真系统实时交互周期为N个小步长仿真周期为例,大步长服务器需要在每N个周期中的第N-2个小步长周期结束之前,将仿真实时激励信号发送至小步长;(2)小步长将收到的数据进行缓存,并在第N-1个小步长周期的固定时间段将数据放在总线上,之后UD,LC,CIS,CVS元件利用接收到的新值进行下一步的仿真计算;(3)在第N个周期,小步长通过总线提取传输线的接口电压值以及其他元件的仿真参数,接口模块总线读取到的数据进行组帧并发送给大步长服务器;所述总线时序安排具体为:(1)对于大小步长数据接收流程,在KLOOP=24之前,大小步长模块已经接收到传输线元件的输入电流SUB4_LCU和新的UD控制信号,在通信接口模块中被存入FIFO中,在每个小步长的1-130个周期之间才会被读出来,发出写总线命令;(2)对于小步长数据发送流程,小步长发送给大步长最新的传输线元件LC的接口电压BUSU,以及其他元件的仿真SimValue,需要读总线,总线的0-20个周期是用来读LC元件的BUSU,仿真元件区的SimValue是从第73个周期读,是因为第72个周期所有的元件更新计算完成,此时开始读到最新的元件更新状态值;(3)总线的169-250个周期用于每个周期都需要读总线的AO/DO物理接口模块。
2.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态实时仿真数据通信方法,其特征在于:所述步骤S2数据交互硬件结构具体为,Linux服务器连接PCI转光纤接口后通过光纤连接FPGA;所述FPGA通过光纤连接物理装置接口。
3.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态实时仿真数据通信方法,其特征在于:所述光纤通信方案采用基于SFP和FPGA的高速串行通道GTH实现数据通信。
4.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态实时仿真数据通信方法,其特征在于:所述FPGA的内置GTP/GTH通道将上层发来的数据进行编码、串并转换、预加重操作后,变成一路串行信号通过板级布线发送给光电装换模块SFP,SFP将其转换成光信号发送出去,接收通路则反之。
5.根据权利要求4所述的一种电力系统电磁暂态实时仿真数据通信方法,其特征在于:所述FPGA在链路层选用Xilinx提供的Aurora通信协议IP来实现链路层的数据通信。
6.根据权利要求5所述的一种电力系统电磁暂态实时仿真数据通信方法,其特征在于,所述Aurora通信协议的时钟和系统的时钟在不同的时钟域,采用异步FIFO的方式实现协议数据的跨时钟域传输。
7.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态实时仿真数据通信方法,其特征在于,所述接口硬件设计方案具体为:通信接口模块在接收到大步长传输来的数据后,Auroramodule将接收 到的数据放在接口上,rx_fifo_interface模块将数据读取并存入rx_fifo中,frame_recv模块当发现FIFO非空时,提取数据,同时进行协议的解析,去掉协议头,生成相应的读总线或者写总线的命令;由于frame_recv模块发送总线读写命令时总线被占用,bus_conflict_control在发生总线冲突时将数据进行缓存,然后在 属于通信接口模块的总线时间内将数据发送总线接口模块。
8.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态实时仿真数据通信方法,其特征在于,所述通信协议帧具体为:在初始化阶段和实时交互阶段通用,支持双精度浮点数和整形数的传输,同时设置了若干个数据段Data字段,用于传输一些预设个数的元件的若干个参数,并利用CRC校验进行通信数据的验证,当发现数据传输错误时,根据协议帧编号进行重传。