基于FPGA的区域性电网可控性可观性仿真实验平台的制作方法

文档序号:16088342发布日期:2018-11-27 22:42阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于FPGA的区域性电网可控性可观性仿真实验平台,其特征在于,包括上位机、电压传感器、FPGA仿真系统三部分,三部分相互协作,实现对人为设定数据和电网真实数据的建模和可控性可观性分析,以及对分析结果的显示;

所述上位机用于人为设定电网参数,计算矩阵行列式和可控可观指数,以及显示电网可控性可观性的分析结果,上位机可以与FPGA仿真系统进行无线通信;所述电压传感器分布在区域性电网的各个节点以及各节点之间的线路上,用于实时采集电网参数,并将数据传送至FPGA仿真系统;

所述FPGA仿真系统包括无线通信模块、预处理模块、FPGA分析模块和存储模块,无线通信模块一方面能够接收上位机设定的电网参数和电压传感器采集到的电网参数,另一方面能够向上位机发送可控性可观性分析结果;预处理模块用于对电压传感器采集到的数据信号进行均值化处理,减小噪声对信号的干扰,处理后的数据用于构建电网模型;FPGA分析模块实现对电网的建模和可控矩阵和可观矩阵的计算;存储模块用于存储FPGA分析模块的可控性可观性分析计算过程中的数据;整个实验平台一方面对上位机人为设定的电网参数进行可控性可观性分析,另一方面可以对利用电压传感器采集得到的电网真实数据进行分析;

电力网络建模和可控性可观性分析采用加法器、乘法器和查找表模块实现,利用查找表可实现复杂函数的硬件电路,基本原理即先把复杂函数以一维数组的形式存储至其内部的连续存储空间,然后对自变量进行偏置和增益运算,映射得到其对应的存储地址,最后经过读取存储区域地址实现运算;

FPGA分析模块收到上位机或电压传感器的网络数据后,根据网络数据,采用加法器、乘法器和查找表模块编写上述电网模型、可控矩阵内部元素和可观矩阵内部元素的程序,将程序下载至FPGA芯片中,实现对电力网络的建模以及可控矩阵和可观矩阵的计算;

在仿真时,FPGA分析模块根据接收到的数据编写电网节点耦合关系程序,得到一定时间范围内每个节点的电压相位角;根据接收到的电网数据编写可控矩阵和可观矩阵内各元素的FPGA实现程序,利用电网模型求得的各节点电压相位角求得可控矩阵和可观矩阵内元素的具体数值;

FPGA仿真实验平台对可控性和可观性分析的流程为,首先根据接收到的电网参数编写并在FPGA芯片运行电网模型程序、可控矩阵元素计算程序和可观矩阵元素计算程序;首先得到电网各节点的电压相位,利用此结果计算可控和可观矩阵内元素的具体数值,得到可控和可观矩阵,将计算结果上传至上位机,上位机计算矩阵行列式,根据结果对各节点进行分类,对于可控或可观的节点进一步计算其可控指数和可观指数,最终上位机显示分析计算结果。

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