fpga智能电网解决方案

1、fpga,智能电网解决方案:Microsemi FPGA开发平台推动智能电网和电动汽车发展1 Microsemi FPGA开发平台推动智能电网和电动汽 车发展 致力实现智能、安全，以及互连世界的半导体技术领先 供应商一美高森美公司宣布与电力线通信开发商ArianeControls 公司合作，为业界首个支持主要新兴电动汽车充电和相关智能电网标准的开发平台提供FP GA技 术。ArianeControls的 AC-CPM1AutoGradeJ2931评测和开发板充分利用MicrosemiProASIC3快闪FPGA的性能和灵活性。加快电动汽车和电动汽车供电设备之间的J2931汽车标准通信系统的开发

2、速度。MicrosemiProASIC3FPGA是行业内能够满足结温要求达135摄氏度的Grade1AEC-Q100汽车质量标准的解决方案。美高森美副总裁兼 SoC产品部门副总裁兼总经理EsamElashmawi称：“我们非常高兴能够在电动汽车和台匕相关智发挥重要作用。这个平台结合FPGAArianeControls的电力线通信技术，为汽车制造商创建二匕皆 -非常高效的、高灵活性的开发环境，以配合 J2931标准的持续发展。随着这些标准最终确定和获得批准，我们的FPGA产品还可为智能汽车充电系统的生产提供理想的解决方案。”ArianeControls的 AC-CPM1AutoGradeJ293

3、1 平台使用Microsemi ProASIC3快闪FPGA来运行Ariane经过验证的PLM-1知识产权模块，为在现有线缆上传送数据提供简单、稳健且经济的方法。MicrosemiProASIC3快闪FPGA显著减少 自发热问题，并可在更高温度下运行， 而且增加了设计余量，可以抵御发的固错误，并且消除SRAMF PG常见的配置存储器翻转的风险，因而成为汽车动力传动和安全系统的理想选择。ArianeControls汽车产品开发部门负责人MarioLe page表示：“ AC-CPM1AutoGradeJ2931平台充分利用美高森美功 能强大的P roASIC3 FPGA产品，构建出目前唯一适用于

4、严苛 汽车环境的评测和开发解决方案。这款全新设计采用 Ariane 技术，并为用于电动汽车和电动汽车供电设备的标准化J1772TM连接器的控制导引线路通信而优化。我们现在可为 汽车制造商和充电站制造商提供开发平台，使他们能够持续 测试和评估下一代电动运输系统的通信方式。”篇二：电网智能节点方案电网广域监控分析仿真节点技术方案背景近年来，世界主要发达国家相继开展了智能电网相关研究工作，国内外智能电网技术快速发展并得到广泛应用，电 网向智能化方向发展已成为必然趋势。随着电网公司现代化 电网建设运行管理的进行， 新技术、新设备的推广应用工作，大量科研成果已转化并广泛应用到实际工程中，为建设统坚强智能

5、电网提供了坚实的技术支撑和设备保障。但距智能电网发展要求还有一定差距，主要表现在:1. 电力系统运行特性日趋复杂，对电力系统的稳定性要求越来越高，安全控制难度不断加大。长期沿用的基于局部信息的电力系统分析和控制手段，将难以满足超大规模电网的安全稳定运行要求。必须要扩大安全分析与监视的范围，把握电网全局信息，及时准确掌握电网实时动态。2. 经济调度，节能调度和精细化管理要求日益提高。现有依赖人工安排的计划制定模式无法满足精益化管理要求。必须要调度计划平台，包括母线负荷预测，考虑安全约束的经济调度等功能。3.自然灾害的预防 4.技术支撑系统已初具规模，但对业务变化的快速反应能力亟待提高。传统电力系

6、统安全性研究基于可靠性理论和还原论的基础，已经无法解释连锁性大停电事故发生机理，更无法给出防止和抑制这类事故发生的全面解决方案。现代电网安全性理论认为，现代大电网复杂性网络固有的自组织临界性特征的动力学行为引发一系列的，复杂的，不可预测的和无序的混沌状态的爆发。原先从上至下建模和控制方式的数学方法，已经不能处理这个相互之间即具有依赖性，连通性，又具有复杂性网络特征的大系统。电力系统的复杂网络无标度特征和自组织临界性，是事故内在动力。利用电网自组织临界性特点，同当前发展的广域测量系统及原有的SCADA系统相结合，建立实时的电力系统动态模型，从而监测电力系统距出现自组织临界性临界点的安全域值，进而

7、采取适当措施降低系统风险。这种方式对于从总体上研究电网连锁性故障的机理，预测各种规模停电事故的信息，最终找到缓解和预防大停电事故的方法和途径具有重要现实意义。传统的仿真系统基础是还原论思想方法，在分析电力系统动态行为时先建立系统中各元件的详细数学模型，通过方程式表述，将系统描述为巨维的微分-代数方程组，再应用计算机仿真技术得到系统的解。但在应对复杂电力系统连锁反应事故和大停电机理系统动态行为方面不确定性日益增多，这种以还原论为基础的分析方法已经无能为力，很难揭示系统整体的动态行为特征，暴露出明显的局限性。同时随着电力系统规模不断扩大，网络节点数目不断增加，传统方法在计算能力和计算精度方面的局限

8、性也越来越明显。更重要的是，怎样识别一个不太严重的故障是否会引发电网的连锁崩溃这样的问题，能够揭示故障传播机理，才真正是防止大停电事故必须解决的一个关键问题。而传统还原论的分析方法并不能从电网整体特性上去分析故障传播的机理。针对基于还原论仿真系统不足，应用复杂性科学理论研究电力系统动态行为从系统论的观点出发，提供了全新的视角，有助于我们从整体上把握电力网络复杂性，并讨论相应的动力学特性。但复杂系统理论方法是在忽略系统动态的细节场景上求得对系统整体行为的把握，仅仅依靠复杂系统理论方法难以获得系统整体动态行为的真实描述，也难以指导连锁性故障的实际防治策略。以PML为基础的广域测量系统作为智能电网重

9、要支撑技术，能够实时地反映全网系统的动态变化，作为电网动态实时监测的新技术和重要手段，在状态估计与动态监视、稳定预测与控制、模型验证、继电保护及故障定位等方面获得重要应用。合理配置和充分利用同步相量信息，对构筑新一代电网安全防卫系统，特别是防止大停电事故的发生,维护电网的安全稳定运行起到了重要的作用。但 WAMS至今还没有像预期那样广泛应用于稳定分析和控制的主要原因是:1. PM尿集的相量信息的利用缺乏突破，数据挖掘工具仅限于傅立叶变换和 Prony分析，缺乏可行的方法来求取实 测轨迹的稳定裕度。2. 缺乏将 WAM与数字仿真结合的理论及思路3. WAMS通道的可靠性及其时延的不确定性。目标开

10、发低成本高性能的监测分析仿真节点，在电网系统内广泛部署，应用创新的全域超实时仿真思路，为WAMS提供底层支撑，用于实现:1.输电线路状态监测 输电线路暂态和动态行为监测，采集电压，潮流（输电线路和变压器是否过载，区域间潮流转移是否越限），局 部频率，ACE指标，时间偏差（一定时期内，时间频率和额 定频率累计）等信息。 微气象在线监测，获得空气温度，相对湿度，风速，风向等信息，并采集线路覆冰，舞动及弧垂视频图像。2.分布式在线分析 在监测基础上实现分布式实时处理，在线状态估计，在线参数辨识与动态监视、模型验证及故障定位等功能。 在线参数辨识，利用小波算法对暂态数据在线分析，对最开始周波定量分析，

11、实现参数辨识与定量分析，识别出 复杂振荡过程中所包含的多个模式随时间的变化规律。 利用全局时标信息实现输电线路频率特性系数的在线定量分析，利用Dfffing方程具有良好频率与幅值敏感性 的特征，应用混沌算法，检测出基波微弱频率变化，进行全 局和局部频率改变的检测和跟踪，实现故障远程定位。 输电线路故障选项与测距，利用小波变换时频特性，提取出故障后各相a模电流的行波能量，根据不同故障类型 中各相电流行波能量的相对关系，在线识别出单相接地，两 相短路和三项故障。特别是，运用小波分析仅需要行波电流 前1/8周期信号，能够满足自动重合闸实时要求。并可利用小波变换对奇异信号敏感的特性，有效地提出故障行波

12、的奇异性，利用小波变换模极大值的传播来计算故障距离。低频振荡在线分析与定位，不依赖 于经Prony分析得到振荡模式特征向量组的方法，而是利用 小波变换时频特性，对节点间的电压相角差振荡时间曲线进 行分析，提取低频振荡模式。在此基础上利用广域分布的节 点在全局时标下采样的分析数据，快速定位振荡中心区域。通过图像识别算法，依据现场采集的视频图像，在线判 断覆冰类型，舞动模式与幅度以及弧垂参数，并识别出不均 匀覆冰或不同期脱冰。 模型校核，生成完整的大范围系统动态曲线，将实测数据加入传统状态估计算法中，并给测量数据以较大的权 重，用以校核模型和参数，提高状态估计精度。3. 广域超实时仿真 利用人工神

13、经网络，EEAC等算法，将采集数据与广域仿真系统结合，实现:广域在线N-1仿真，判断系统安全裕度超实时广域暂态仿真，得到系统未来受扰轨迹，判断措施合理性。暂态实测轨迹稳定裕度分析，结合EEAC 算法与内建模型，在线判断暂态稳定性。 结合设备状态监测信息和所处环境气象信息，以及相关历史采样信息与历史负荷，通过神经网络自适应学习算 法，预测设备故障可能性与网络阻塞可能性。篇三：智能电网的数据采集系统 智能电网的数据采集系统 关键词： 数据采集，智能电网 现代观念的智能电网由高效、可靠、随时保持有效的配电网络组成。为了达到这些目标，电网必须支持配电资源管 理，例如太阳能和风能发电，据此，新型电气设备

14、能够获得 所需的新能源，例如，大量的电动汽车或现代化家电便利设 施。由于人们对电网的依赖性非常大，所以正常运行时间成 为关键，电网必须 7x24小时不间断、高效运行。任何机械 系统常见的、甚至是最普通的系统故障和缺陷都是不可容忍 的。所以智能电网必须自动检测系统故障，然后快速隔离， 以便快速修复。实现这一愿景的关键是数据：高精度和动态可用性。全球范围的供电公司都采用智能电网设备，此类设备提供关于 动态变化负荷的高精度、随时间变化的信息。为精确收集此 类电力数据，必须同时采集所有电力线的电压和电流数据， 供电公司即可了解不同相之间的时序，确保电网的正常运行 时间。最关键的应用是测量三相功率，要求

15、每条线路有多路 时间对齐的模拟输入，用于测量电压和电流。本文回顾三相系统的功率测量要求，然后介绍称为Petaluma的新型子系统参考设计，该设计监测智能电网，时收集三相模拟数据。Petaluma为更加智能的电网数据管理 提供了保证。三相电功率测量基础知识:三相电力系统承载频率相同的三相交流电，各相之间彼此相位差120 。图1所示为三相电压波形，图2所示为配置为4线丫型或星型连接的三个单相。3线丫型连接与没有零线的 4线连接完全相同。零线连接至丫型配置系统的中心点，供不平衡负载使用。如果负载恰好平衡，意味着各相电流相同，相电流彼此抵消，零线中没有电流。因此，3线连接常用于平衡负载。显而易见，线越

16、少，消耗的铜缆就越少，系统成 本越低、也更经济。图1.三相电波形。三相均为交流电，频率相同，各相之间彼此相位差为120 。图2线丫型配置。负载不平衡时，使用零线。功率是负载上电压和电流的乘积。功率计包括电流表和电压表，一起测量电力线上的功率。对于三相三线系统，测量总功耗至少需要 两个功率计，如图3所示。总功率为两个功率计的瓦特数之和。图3线丫型系统负载。总功率为两个功率计的瓦特数之和。在这里，我们有必要对图3中的电路进行简要分析。以三相负载的中心点作为 0V参考点。贝y：现在，我们需要稍做修改。然而，仅使用两个功率计，是不能计算每相功率的；如图 4所示，测量每相的功率基本 要求三个功率计，每相

17、一个，此时将零线用作地参考点。对 于负载不平衡的4线三相系统，零线中有电流。尽管可对全部三相电流进行求和，从而计算得到通过零线的电流，但额外增加一个电流表来测量零线的电流更简单。此外，在发生电流故障时，这种方法提供的数 据更有效。图4.采用7路模拟输入的三相功率测量配置 如图4所示，有3个电压表和4个电流表。每个表需要个电流变压器或电压变压器和一个ADC模拟输入，将模拟 电压/电流信息转换为数字数据。中央控制单元负责处理这 些数据并进行相应的响应。 与直流电源不同，无论负载如何，每相交流电压和电流随时间发生变化。因此，ADC必须同时采样输入，以正确计算瞬态功率。一种方案是采用7个独立的ADC每个电压表或电流表一个;中央控制单元需要连接全部并行的 ADC但这种方法存在问题。这种方法中，要求控制器和ADC之间有许多控制线，造成电路板布局较大、结构复杂，难以优化性能。为提供大量10,控制器封装的尺寸可能也较大。有一种更好的解决方案：采用多通道ADC这正是Petaluma子系统的解决方案。确保高精度三相监测：高精度三相功率监测必