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一种智能化电气工程测量系统

阅读:445发布:2020-12-14

专利汇可以提供一种智能化电气工程测量系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于电气测量技术领域,公开了一种智能化电气工程测量系统,所述智能化电气工程测量系统包括: 太阳能 供电模 块 、指令输入模块、参数配置模块、 单片机 控 制模 块、实时数字仿真模块、光测量模块、故障测量模块、显示模块。本发明通过太阳能供电模块可以获取清洁高效的太阳能,节省 能源 ,经济环保,可以持久供电,避免电气工程测量过程中出现中断情况;同时通过故障测量模块测量更加全面,提高故障排查效率。,下面是一种智能化电气工程测量系统专利的具体信息内容。

1.一种智能化电气工程测量系统,其特征在于,所述智能化电气工程测量系统包括:
参数配置模,与单片机制模块连接,用于对单片机各个参数进初始配置;所述参数配置模块集成有配置电路;所述配置电路包括串行FLASH存储器;串行FLASH存储器的FCLK、FnCS、FMOSI、FMIS接口连接外部处理器;通过上述接口将配置信息写至串行FLASH存储器;
接口CLK、SDA连接外部处理;通过上述接口设置引导信息;nConfig、DI、DCLK、nCS、DO通过导线连接FPGA;所述串行FLASH存储器的数据写入为:外部处理器通过FCLK、FnCS、FMOSI、FMIS完成配置信息写入;
所述配置电路的引导过程包括:当nConfig信号有效后,FPGA就会进入重新配置的过程;FPGA会输出DI、DCLK与nCS信号组合,序列检测器在检测到特定的序列时,序列检测器的输出使得2选1模块输出来自引导信息缓存模块;序列检测器在未检测到特定的序列时,2选
1模块输出直接来自FPGA的DI;当外部处理器通过CLK、SDA完成引导信息的输入后,引起nConfig有效,同时将引导信息写入到引导信息缓存模块,而nConfig信号有效之后,则引起上FPGA配置过程;若外部处理器不通过CLK、SDA进行操作,则引导信息缓存模块中保存的信息默认和DI输出的引导信息一致;
单片机控制模块,与参数配置模块、实时数字仿真模块、故障测量模块连接,用于控制调度参数配置模块、实时数字仿真模块、故障测量模块正常工作;
实时数字仿真模块,与单片机控制模块连接,用于通过RTDS实时数字仿真器搭建交直流输电系统RTDS仿真模型;所述通过RTDS实时数字仿真器搭建交直流输电系统RTDS仿真模型中,RTDS实时数字仿真器通过网络计算搭建交直流输电系统RTDS仿真模型;包括:在模型的视下表达和分析网络计算个体及其网络计算个体计算行为在数据空间上的不确定性;
在数据场的视角下表达和分析网络计算个体及其网络计算个体计算行为在数据空间上的相互作用;
仿真模拟并可视化分析网络计算的交互机理及其网络内在动学机理;
故障测量模块,与单片机控制模块连接,用于对电气电路故障进行测量;
光测量模块,与单片机控制模块连接,用于通过光纤直接接入故障录波器,并在故障录波器调节相关电气量变比;所述光测量模块接入故障录波器中,光信号传输的方法包括:发射n路源信号、光测量模块集成的接收端接收混叠信号、光测量模块集成的分离系统分离多路混叠信号;
发射n路源信号是指n路源信号经信道混合后,混合系统称为A,在发送端由n根天线在空间发射;
光测量模块集成的接收端接收混叠信号是指接收端利用m(m≥n>1)根天线把混叠信号接收下来,接收信号被称为观测信号,接收端先进行观测信号的预处理,预处理包含两部分,包括中心化处理和球面化处理;
光测量模块集成的分离系统分离多路混叠信号是指分离系统W会根据各路源信号信息熵值的不同在熵域分离该多路混叠信号,其中信息熵值的判据采用负熵;
其中,负熵近似计算的表达式如下:
其中,kj为一些正常数,M为具有零均值、单位方差的高斯变量,函数Gj为非二次函数;
当所有的Gj=G时,近似式成为:
JG(x)≈C[E{G(x)}-E{G(M)}]2
其中,G是任意非二次函数,C是一个常数;
然后采用公式进行负熵的计算,根据各路信号负熵值的差异即可把各路信号提取出来,实现信道的多路复用;
所述的分离系统分离多路混叠信号采用多路天线发射和多路天线接收的多输入多输出技术。
2.如权利要求1所述智能化电气工程测量系统,其特征在于,RTDS实时数字仿真器通过网络计算搭建交直流输电系统RTDS仿真模型,具体包括:
输入并预处理网络计算的个体特征和行为特征,网络计算的个体特征为LI=[Ul Le Li],其中,理解能力Understanding level、计算经验Learning experience、计算兴趣Learning interests,分别记为Ul,Le,Li;
网络计算行为特征Learning Actions,记为LA,包括开始时间t0、计算强度Intensity of learning,记为Il、计算间隔时间△t;
构造网络计算的个体相互作用场;将物理学中场的概念推广到数域空间,整个数域空间构成一个数据场;将网络计算中的个体角色视作数域空间的对象,利用数据场描述这些对象之间的局部相互作用,通过数据场将网络计算空间映射到场论的拓扑势值空间,描述和表征网络计算及网络同步交互行为;
网络计算的同步动力学可视化模拟;将同步问题视作场演化,通过等势线法、等势面法表达可视化的结果;或同步过程视作像素色彩演化,通过有平面图像法、立体图像法表达可视化的结果;
网络计算的同步动力学效能优化分析;将网络计算的同步问题视作平面二维灰度图像,引入图像熵度量网络计算个体的计算强度,所述图像熵为一种特征的统计形式,反映图像中平均信息量的多少;
输入并预处理网络计算的个体特征和行为特征中输入数据的生成方法包括采样于电器工程大数据的数据矩阵生成方法、专家自定义的代表数据矩阵生成方法、专家经验的云模型生成数据矩阵生成方法;
所述采样于电器工程大数据的数据矩阵生成方法包括:在数据处理之前做出预处理并获得式(1)所示的数据结构后,获得式(2)的网络计算个体特征矩阵、行为特征矩阵,式中n表示网络计算个体的数量,
所述专家自定义的代表数据矩阵生成方法包括:由网络计算专家根据先验经验或所需可能情形按需给定形如式(2)的网络计算个体特征矩阵、行为特征矩阵;
所述专家经验的云模型生成数据矩阵生成方法包括:由网络计算专家根据先验经验或所需可能情形按需给定个体特征矩阵、行为特征矩阵对应云模型的三个数字特征,分别为:
CUl=(ExUl,EnUl,HeUl),CLe=(ExLe,EnLe,HeLe),CLi=(ExLi,EnLi,HeLi) (3)Ct0=(Ext0,Ent0,Het0),CIl=(ExIl,EnIl,HeIl),C△t=(Ex△t,En△t,He△t) (4)然后,利用正向云发生器算法对式(3)和(4)的数字特征,依次生成n个数据,同样构成类似式(2)的数据矩阵。
3.如权利要求1所述智能化电气工程测量系统,其特征在于,所述混合系统,用于将源信号进行线性调制后,进入混合系统混合,混合后的信号在发送端由天线在空间发射;混合系统在接收端利用天线把混合信号接收下来,接收到的混合信号称为观测信号;
所述分离系统,与混合系统无线连接,接收混合系统的观测信号,利用熵分复用算法将源信号提取出来,分离后的输出信号各自所提供的信息量恰好等于发送端发送的源信号各自含有的信息量;
源信号为零均值且相互统计独立的源信号,统计独立性的判据采用各路信号负熵值的差异;
光测量模块的极限容量的计算过程如下:
利用Laguerre多项式计算得到:
其中,m=min(Nt,Nr)
n=max(Nt,Nr)
为次数为k的Laguerre多项式;
如果令λ=n/m,推导出如下归一化后的信道容量表示式;
其中,
在快速瑞利衰落的情况下,令m=n=Nt=Nr,则v1=0,v2=4;
渐进信道容量为:
利用不等式:
log2(1+x)≥log2(x)
简化为:
表明,随着收发天线数目的增加,极限信道的容量会随之线性地增加。
4.如权利要求1所述智能化电气工程测量系统,其特征在于,所述智能化电气工程测量系统还包括:
太阳能供电模块,与单片机控制模块连接,用于通过太阳能电池板对各个工作模块进行供电;
指令输入模块,与单片机控制模块连接,用于输入测试指令;
显示模块,与单片机控制模块连接,用于显示测量数据信息。
5.如权利要求1所述智能化电气工程测量系统,其特征在于,所述故障测量模块测量方法如下:
首先,通过实时数字仿真模块分别模拟直流线路金属性接地故障、高压直流母线接地故障、短路故障、阀接地故障、换流母线单相接地故障、换流母线相间短路故障、换流母线三相故障;
然后,在录波工作站分析离线录波,确认经光测量模块和直流测量的直流电压、直流电流与经模拟量输出板卡直接输入录波装置的同一电气量是否幅值相同或幅值误差小于
0.2%、相位一致,如果没有满足要求,则认为测量系统不满足要求,如果满足相关参数要求,则该直流测量系统可以满足直流工程现场的测量要求。

说明书全文

一种智能化电气工程测量系统

技术领域

[0001] 本发明属于电气测量技术领域,尤其涉及一种智能化电气工程测量系统。

背景技术

[0002] 目前,业内常用的现有技术是这样的:
[0003] 电气是电能的生产、传输、分配、使用和电工装备制造等学科或工程领域的统称。是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一科学,涵盖电能的转换、利用和研究三方面,包括基础理论、应用技术、设施设备等。然而,现有电气工程测量系统使用传统供电方式耗费电能,一旦断电则无法继续工作;同时故障检测信息单一,导致排查故障困难。
[0004] 目前,时分复用方法存在以下缺点:由于时隙预先固定分配给每路源信号,即使在某个时隙,源信号并没有信息可以传输,也要将该时隙分配给它,这就不可避免的造成了频谱资源的浪费。由于每个时隙被分配给特定的输入线路,当所有的输入线路不能全部进入工作状态时,就会出现空闲的时隙,所以传统的时分多路复用技术信息传输效率非常低。
[0005] 频分复用方法存在以下缺点:为确保信息传输过程中,每个子信道上的通信信号互不干扰,时分复用技术需在每个子信道之间设置一定的保护时间间隔,频分复用技术则需设置一定的保护频带,因此极大地降低了频带利用率。
[0006] 码分复用方法存在以下缺点:码分复用方式会受到码字长度和可用码字数量的影响,无论采用什么样的码集,总会不可避免的产生多址干扰。目前,传统的无线通信方法存在无线信道的容量和频谱资源的利用效率低、无法避免多址干扰现象、信息传输效果差的问题。
[0007] 现有的FPGA上电的时,通过特定接口从外部的EPCS器件读取FPGA的配置信息,完成FPGA的配置。因此,在需要改变FPGA的逻辑的时候需要重新烧写外部EPCS,配置过程才能完成。并且,对于一片容量足够的EPCS芯片也只保存一份的FPGA配置信息。
[0008] 目前,有关数字仿真中,计算机网络计算成效不够显著、缺乏大规模的定量结果,不能完全真实地刻画各种交互特征,表达数据不确定性。
[0009] 综上所述,现有技术存在的问题是:
[0010] 现有电气工程测量系统使用传统供电方式耗费电能,一旦断电则无法继续工作;同时故障检测信息单一,导致排查故障困难。
[0011] 传统的无线通信方法存在无线信道的容量和频谱资源的利用效率低、无法避免多址干扰现象、信息传输效果差。
[0012] 现有的FPGA存储信息容量小,保存多份FPGA配置信息时需要多个芯片;并且对信息配置时需要停电处理,使用比较麻烦。
[0013] 解决上述技术问题的难度和意义:
[0014] 本发明通过太阳能供电模可以获取清洁高效的太阳能,节省能源,经济环保,可以持久供电,避免电气工程测量过程中出现中断情况。

发明内容

[0015] 针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种智能化电气工程测量系统。
[0016] 本发明是这样实现的,一种智能化电气工程测量系统,包括:
[0017] 参数配置模块,与单片机制模块连接,用于对单片机各个参数进初始配置;所述参数配置模块集成有配置电路;所述配置电路包括串行FLASH存储器;串行FLASH存储器的FCLK、FnCS、FMOSI、FMIS接口连接外部处理器;通过上述接口将配置信息写至串行FLASH存储器;接口CLK、SDA连接外部处理;通过上述接口设置引导信息;nConfig、DI、DCLK、nCS、DO通过导线连接FPGA;所述串行FLASH存储器的数据写入为:外部处理器通过FCLK、FnCS、FMOSI、FMIS完成配置信息写入;
[0018] 所述配置电路的引导过程包括:当nConfig信号有效后,FPGA就会进入重新配置的过程;FPGA会输出DI、DCLK与nCS信号组合,序列检测器在检测到特定的序列时,序列检测器的输出使得2选1模块输出来自引导信息缓存模块;序列检测器在未检测到特定的序列时,2选1模块输出直接来自FPGA的DI;当外部处理器通过CLK、SDA完成引导信息的输入后,引起nConfig有效,同时将引导信息写入到引导信息缓存模块,而nConfig信号有效之后,则引起上FPGA配置过程;若外部处理器不通过CLK、SDA进行操作,则引导信息缓存模块中保存的信息默认和DI输出的引导信息一致;
[0019] 单片机控制模块,与参数配置模块、实时数字仿真模块、故障测量模块连接,用于控制调度参数配置模块、实时数字仿真模块、故障测量模块正常工作;
[0020] 实时数字仿真模块,与单片机控制模块连接,用于通过RTDS实时数字仿真器搭建交直流输电系统RTDS仿真模型;所述通过RTDS实时数字仿真器搭建交直流输电系统RTDS仿真模型中,RTDS实时数字仿真器通过网络计算搭建交直流输电系统RTDS仿真模型;包括:在模型的视下表达和分析网络计算个体及其网络计算个体计算行为在数据空间上的不确定性;
[0021] 在数据场的视角下表达和分析网络计算个体及其网络计算个体计算行为在数据空间上的相互作用;
[0022] 仿真模拟并可视化分析网络计算的交互机理及其网络内在动学机理;
[0023] 故障测量模块,与单片机控制模块连接,用于对电气电路故障进行测量;
[0024] 光测量模块,与单片机控制模块连接,用于通过光纤直接接入故障录波器,并在故障录波器调节相关电气量变比;所述光测量模块接入故障录波器中,光信号传输的方法包括:发射n路源信号、光测量模块集成的接收端接收混叠信号、光测量模块集成的分离系统分离多路混叠信号;
[0025] 发射n路源信号是指n路源信号经信道混合后,混合系统称为A,在发送端由n根天线在空间发射;
[0026] 光测量模块集成的接收端接收混叠信号是指接收端利用m(m≥n>1)根天线把混叠信号接收下来,接收信号被称为观测信号,接收端先进行观测信号的预处理,预处理包含两部分,包括中心化处理和球面化处理;
[0027] 光测量模块集成的分离系统分离多路混叠信号是指分离系统W会根据各路源信号信息熵值的不同在熵域分离该多路混叠信号,其中信息熵值的判据采用负熵;
[0028] 其中,负熵近似计算的表达式如下:
[0029]
[0030] 其中,kj为一些正常数,M为具有零均值、单位方差的高斯变量,函数Gj为非二次函数;
[0031] 当所有的Gj=G时,近似式成为:
[0032] JG(x)≈C[E{G(x)}-E{G(M)}]2
[0033] 其中,G是任意非二次函数,C是一个常数;
[0034] 然后采用公式进行负熵的计算,根据各路信号负熵值的差异即可把各路信号提取出来,实现信道的多路复用;
[0035] 所述的分离系统分离多路混叠信号采用多路天线发射和多路天线接收的多输入多输出技术。
[0036] RTDS实时数字仿真器通过网络计算搭建交直流输电系统RTDS仿真模型,具体包括:
[0037] 输入并预处理网络计算的个体特征和行为特征,网络计算的个体特征为LI=[Ul Le Li],其中,理解能力Understanding level、计算经验Learning experience、计算兴趣Learning interests,分别记为Ul,Le,Li;
[0038] 网络计算行为特征Learning Actions,记为LA,包括开始时间t0、计算强度Intensity of learning,记为Il、计算间隔时间△t;
[0039] 构造网络计算的个体相互作用场;将物理学中场的概念推广到数域空间,整个数域空间构成一个数据场;将网络计算中的个体角色视作数域空间的对象,利用数据场描述这些对象之间的局部相互作用,通过数据场将网络计算空间映射到场论的拓扑势值空间,描述和表征网络计算及网络同步交互行为;
[0040] 网络计算的同步动力学可视化模拟;将同步问题视作场演化,通过等势线法、等势面法表达可视化的结果;或同步过程视作像素色彩演化,通过有平面图像法、立体图像法表达可视化的结果;
[0041] 网络计算的同步动力学效能优化分析;将网络计算的同步问题视作平面二维灰度图像,引入图像熵度量网络计算个体的计算强度,所述图像熵为一种特征的统计形式,反映图像中平均信息量的多少;
[0042] 输入并预处理网络计算的个体特征和行为特征中输入数据的生成方法包括采样于电器工程大数据的数据矩阵生成方法、专家自定义的代表数据矩阵生成方法、专家经验的云模型生成数据矩阵生成方法;
[0043] 所述采样于电器工程大数据的数据矩阵生成方法包括:在数据处理之前做出预处理并获得式(1)所示的数据结构后,获得式(2)的网络计算个体特征矩阵、行为特征矩阵,式中n表示网络计算个体的数量,
[0044]
[0045] 所述专家自定义的代表数据矩阵生成方法包括:由网络计算专家根据先验经验或所需可能情形按需给定形如式(2)的网络计算个体特征矩阵、行为特征矩阵;
[0046] 所述专家经验的云模型生成数据矩阵生成方法包括:由网络计算专家根据先验经验或所需可能情形按需给定个体特征矩阵、行为特征矩阵对应云模型的三个数字特征,分别为:
[0047] CUl=(ExUl,EnUl,HeUl),CLe=(ExLe,EnLe,HeLe),CLi=(ExLi,EnLi,HeLi)(3)[0048] Ct0=(Ext0,Ent0,Het0),CIl=(ExIl,EnIl,HeIl),C△t=(Ex△t,En△t,He△t)(4)
[0049] 然后,利用正向云发生器算法对式(3)和(4)的数字特征,依次生成n个数据,同样构成类似式(2)的数据矩阵。
[0050] 进一步,所述混合系统,用于将源信号进行线性调制后,进入混合系统混合,混合后的信号在发送端由天线在空间发射;混合系统在接收端利用天线把混合信号接收下来,接收到的混合信号称为观测信号;
[0051] 所述分离系统,与混合系统无线连接,接收混合系统的观测信号,利用熵分复用算法将源信号提取出来,分离后的输出信号各自所提供的信息量恰好等于发送端发送的源信号各自含有的信息量;
[0052] 源信号为零均值且相互统计独立的源信号,统计独立性的判据采用各路信号负熵值的差异;
[0053] 光测量模块的极限容量的计算过程如下:
[0054] 利用Laguerre多项式计算得到:
[0055]
[0056] 其中,m=min(Nt,Nr)
[0057] n=max(Nt,Nr)
[0058] 为次数为k的Laguerre多项式;
[0059] 如果令λ=n/m,推导出如下归一化后的信道容量表示式;
[0060]
[0061] 其中,
[0062]
[0063] 在快速瑞利衰落的情况下,令m=n=Nt=Nr,则v1=0,v2=4;
[0064] 渐进信道容量为:
[0065]
[0066] 利用不等式:
[0067] log2(1+x)≥log2(x)
[0068] 简化为:
[0069]
[0070] 表明,随着收发天线数目的增加,极限信道的容量会随之线性地增加。
[0071] 进一步,所述智能化电气工程测量系统还包括:
[0072] 太阳能供电模块,与单片机控制模块连接,用于通过太阳能电池板对各个工作模块进行供电;
[0073] 指令输入模块,与单片机控制模块连接,用于输入测试指令;
[0074] 显示模块,与单片机控制模块连接,用于显示测量数据信息。
[0075] 进一步,所述故障测量模块测量方法如下:
[0076] 首先,通过实时数字仿真模块分别模拟直流线路金属性接地故障、高压直流母线接地故障、短路故障、阀接地故障、换流母线单相接地故障、换流母线相间短路故障、换流母线三相故障;
[0077] 然后,在录波工作站分析离线录波,确认经光测量模块和直流测量的直流电压、直流电流与经模拟量输出板卡直接输入录波装置的同一电气量是否幅值相同或幅值误差小于0.2%、相位一致,如果没有满足要求,则认为测量系统不满足要求,如果满足相关参数要求,则该直流测量系统可以满足直流工程现场的测量要求。
[0078] 本发明的优点及积极效果为:
[0079] 本发明通过太阳能供电模块可以获取清洁高效的太阳能,节省能源,经济环保,可以持久供电,避免电气工程测量过程中出现中断情况;同时通过故障测量模块测量更加全面,提高故障排查效率。
[0080] 本发明利用熵分复用算法(Entropy Division Multiplexing EDM)可以从熵域进行多路信号的分离,实现信道的多路复,具有更大的信道容量和更高的频谱利用效率,从而可以实现高速率、高质量的宽带无线通信;克服了传统的正交频分复用方式中信道资源只能固定分配的缺点,解决了信号传输时各路信号在时域、频域的相互干扰和多址干扰问题,在信息熵域中实现了时频混叠多路混叠信号的复用。在提高频谱资源利用率的同时,提高了无线信道的容量,采用负熵作为统计独立性的判据,首次在信息熵域中实现了多路混叠信号的分离过程,利用熵分复用算法进一步提高了无线信道的容量和频谱资源的利用效率。
[0081] 本发明的配置电路如果FLASH存储器容量足够,则可以在一片FLASH芯片中保存有三份及以上FPGA配置信息,可减少60%及以上的芯片数量;外部处理器通过CLK、SDA可以强制FPGA进行重新配置,可以实现FPGA功能的“热切换”。
[0082] 本发明的数字仿真,计算机网络计算成效显著、大规模的定量结果丰富,能完全真实地刻画各种交互特征,表达数据确定性准确。
[0083] 本发明的仿真从大数据分析的研究提供借鉴方案。以大数据为代表的数据资源更加广泛,数据粒度更小,记录单元更加碎片化,结构更加多元化。
[0084] 本发明以认知物理学为基础的模拟与仿真方法可以扩展至其他类似的领域,仅需完善对应的数据输入和模型要素。附图说明
[0085] 图1是本发明实施例提供的智能化电气工程测量系统结构框图
[0086] 图中:1、太阳能供电模块;2、指令输入模块;3、参数配置模块;4、单片机控制模块;5、实时数字仿真模块;6、光测量模块;7、故障测量模块;8、显示模块。
[0087] 图2是本发明实施例提供的配置电路的原理图。

具体实施方式

[0088] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下。
[0089] 本发明通过太阳能供电模块可以获取清洁高效的太阳能,节省能源,经济环保,可以持久供电,避免电气工程测量过程中出现中断情况;同时通过故障测量模块测量更加全面,提高故障排查效率。
[0090] 如图1所示,本发明提供的智能化电气工程测量系统包括:太阳能供电模块1、指令输入模块2、参数配置模块3、单片机控制模块4、实时数字仿真模块5、光测量模块6、故障测量模块7、显示模块8。
[0091] 太阳能供电模块1,与单片机控制模块4连接,用于通过太阳能电池板对各个工作模块进行供电;
[0092] 指令输入模块2,与单片机控制模块4连接,用于输入测试指令;
[0093] 参数配置模块3,与单片机控制模块4连接,用于对单片机各个参数进初始配置;
[0094] 单片机控制模块4,与太阳能供电模块1、指令输入模块2、参数配置模块3、实时数字仿真模块5、光测量模块6、故障测量模块7、显示模块8连接,用于控制调度各个工作模块;
[0095] 实时数字仿真模块5,与单片机控制模块4连接,用于通过RTDS实时数字仿真器搭建交直流输电系统RTDS仿真模型;
[0096] 光测量模块6,与单片机控制模块4连接,用于通过光纤直接接入故障录波器,并在故障录波器调节相关电气量变比;
[0097] 故障测量模块7,与单片机控制模块4连接,用于对电气电路故障进行测量;
[0098] 显示模块8,与单片机控制模块4连接,用于显示测量数据信息。
[0099] 本发明提供的故障测量模块7测量方法如下:
[0100] 首先,通过实时数字仿真模块分别模拟直流线路金属性接地故障、高压直流母线接地故障、阀短路故障、阀接地故障、换流母线单相接地故障、换流母线相间短路故障、换流母线三相故障;
[0101] 然后,在录波工作站分析离线录波,确认经光测量模块和直流测量的直流电压、直流电流与经模拟量输出板卡直接输入录波装置的同一电气量是否幅值相同或幅值误差小于0.2%、相位一致,如果没有满足要求,则认为测量系统不满足要求,如果满足相关参数要求,则该直流测量系统可以满足直流工程现场的测量要求。
[0102] 本发明测量时,通过太阳能供电模块1对各个工作模块进行供电;接着,通过指令输入模块2输入测试指令;并通过参数配置模块3对单片机各个参数进初始配置;单片机控制模块4启动实时数字仿真模块5通过RTDS实时数字仿真器搭建交直流输电系统RTDS仿真模型;通过光测量模块6测量电气量变比;通过故障测量模块7对电气电路故障进行测量;最后,通过示模块8显示测量数据信息。
[0103] 下面结合具体分析对本发明作进一步说明。
[0104] 如图2所示,本发明实施例提供的参数配置模块,与单片机控制模块连接,用于对单片机各个参数进初始配置;所述参数配置模块集成有配置电路;所述配置电路包括串行FLASH存储器;串行FLASH存储器的FCLK、FnCS、FMOSI、FMIS接口连接外部处理器;通过上述接口将配置信息写至串行FLASH存储器;接口CLK、SDA连接外部处理;通过上述接口设置引导信息;nConfig、DI、DCLK、nCS、DO通过导线连接FPGA;所述串行FLASH存储器的数据写入为:外部处理器通过FCLK、FnCS、FMOSI、FMIS完成配置信息写入;
[0105] 所述配置电路的引导过程包括:当nConfig信号有效后,FPGA就会进入重新配置的过程;FPGA会输出DI、DCLK与nCS信号组合,序列检测器在检测到特定的序列时,序列检测器的输出使得2选1模块输出来自引导信息缓存模块;序列检测器在未检测到特定的序列时,2选1模块输出直接来自FPGA的DI;当外部处理器通过CLK、SDA完成引导信息的输入后,引起nConfig有效,同时将引导信息写入到引导信息缓存模块,而nConfig信号有效之后,则引起上FPGA配置过程;若外部处理器不通过CLK、SDA进行操作,则引导信息缓存模块中保存的信息默认和DI输出的引导信息一致;
[0106] 单片机控制模块,与参数配置模块、实时数字仿真模块、故障测量模块连接,用于控制调度参数配置模块、实时数字仿真模块、故障测量模块正常工作;
[0107] 实时数字仿真模块,与单片机控制模块连接,用于通过RTDS实时数字仿真器搭建交直流输电系统RTDS仿真模型;所述通过RTDS实时数字仿真器搭建交直流输电系统RTDS仿真模型中,RTDS实时数字仿真器通过网络计算搭建交直流输电系统RTDS仿真模型;包括:在云模型的视角下表达和分析网络计算个体及其网络计算个体计算行为在数据空间上的不确定性;
[0108] 在数据场的视角下表达和分析网络计算个体及其网络计算个体计算行为在数据空间上的相互作用;
[0109] 仿真模拟并可视化分析网络计算的交互机理及其网络内在动力学机理;
[0110] 故障测量模块,与单片机控制模块连接,用于对电气电路故障进行测量;
[0111] 光测量模块,与单片机控制模块连接,用于通过光纤直接接入故障录波器,并在故障录波器调节相关电气量变比;所述光测量模块接入故障录波器中,光信号传输的方法包括:发射n路源信号、光测量模块集成的接收端接收混叠信号、光测量模块集成的分离系统分离多路混叠信号;
[0112] 发射n路源信号是指n路源信号经信道混合后,混合系统称为A,在发送端由n根天线在空间发射;
[0113] 光测量模块集成的接收端接收混叠信号是指接收端利用m(m≥n>1)根天线把混叠信号接收下来,接收信号被称为观测信号,接收端先进行观测信号的预处理,预处理包含两部分,包括中心化处理和球面化处理;
[0114] 光测量模块集成的分离系统分离多路混叠信号是指分离系统W会根据各路源信号信息熵值的不同在熵域分离该多路混叠信号,其中信息熵值的判据采用负熵;
[0115] 其中,负熵近似计算的表达式如下:
[0116]
[0117] 其中,kj为一些正常数,M为具有零均值、单位方差的高斯变量,函数Gj为非二次函数;
[0118] 当所有的Gj=G时,近似式成为:
[0119] JG(x)≈C[E{G(x)}-E{G(M)}]2
[0120] 其中,G是任意非二次函数,C是一个常数;
[0121] 然后采用公式进行负熵的计算,根据各路信号负熵值的差异即可把各路信号提取出来,实现信道的多路复用;
[0122] 所述的分离系统分离多路混叠信号采用多路天线发射和多路天线接收的多输入多输出技术。
[0123] RTDS实时数字仿真器通过网络计算搭建交直流输电系统RTDS仿真模型,具体包括:
[0124] 输入并预处理网络计算的个体特征和行为特征,网络计算的个体特征为LI=[Ul Le Li],其中,理解能力Understanding level、计算经验Learning experience、计算兴趣Learning interests,分别记为Ul,Le,Li;
[0125] 网络计算行为特征Learning Actions,记为LA,包括开始时间t0、计算强度Intensity of learning,记为Il、计算间隔时间△t;
[0126] 构造网络计算的个体相互作用场;将物理学中场的概念推广到数域空间,整个数域空间构成一个数据场;将网络计算中的个体角色视作数域空间的对象,利用数据场描述这些对象之间的局部相互作用,通过数据场将网络计算空间映射到场论的拓扑势值空间,描述和表征网络计算及网络同步交互行为;
[0127] 网络计算的同步动力学可视化模拟;将同步问题视作场演化,通过等势线法、等势面法表达可视化的结果;或同步过程视作像素色彩演化,通过有平面图像法、立体图像法表达可视化的结果;
[0128] 网络计算的同步动力学效能优化分析;将网络计算的同步问题视作平面二维灰度图像,引入图像熵度量网络计算个体的计算强度,所述图像熵为一种特征的统计形式,反映图像中平均信息量的多少;
[0129] 输入并预处理网络计算的个体特征和行为特征中输入数据的生成方法包括采样于电器工程大数据的数据矩阵生成方法、专家自定义的代表数据矩阵生成方法、专家经验的云模型生成数据矩阵生成方法;
[0130] 所述采样于电器工程大数据的数据矩阵生成方法包括:在数据处理之前做出预处理并获得式(1)所示的数据结构后,获得式(2)的网络计算个体特征矩阵、行为特征矩阵,式中n表示网络计算个体的数量,
[0131]
[0132] 所述专家自定义的代表数据矩阵生成方法包括:由网络计算专家根据先验经验或所需可能情形按需给定形如式(2)的网络计算个体特征矩阵、行为特征矩阵;
[0133] 所述专家经验的云模型生成数据矩阵生成方法包括:由网络计算专家根据先验经验或所需可能情形按需给定个体特征矩阵、行为特征矩阵对应云模型的三个数字特征,分别为:
[0134] CUl=(ExUl,EnUl,HeUl),CLe=(ExLe,EnLe,HeLe),CLi=(ExLi,EnLi,HeLi)(3)[0135] Ct0=(Ext0,Ent0,Het0),CIl=(ExIl,EnIl,HeIl),C△t=(Ex△t,En△t,He△t)(4)
[0136] 然后,利用正向云发生器算法对式(3)和(4)的数字特征,依次生成n个数据,同样构成类似式(2)的数据矩阵。
[0137] 所述混合系统,用于将源信号进行线性调制后,进入混合系统混合,混合后的信号在发送端由天线在空间发射;混合系统在接收端利用天线把混合信号接收下来,接收到的混合信号称为观测信号;
[0138] 所述分离系统,与混合系统无线连接,接收混合系统的观测信号,利用熵分复用算法将源信号提取出来,分离后的输出信号各自所提供的信息量恰好等于发送端发送的源信号各自含有的信息量;
[0139] 源信号为零均值且相互统计独立的源信号,统计独立性的判据采用各路信号负熵值的差异;
[0140] 光测量模块的极限容量的计算过程如下:
[0141] 利用Laguerre多项式计算得到:
[0142]
[0143] 其中,m=min(Nt,Nr)
[0144] n=max(Nt,Nr)
[0145] 为次数为k的Laguerre多项式;
[0146] 如果令λ=n/m,推导出如下归一化后的信道容量表示式;
[0147]
[0148] 其中,
[0149]
[0150] 在快速瑞利衰落的情况下,令m=n=Nt=Nr,则v1=0,v2=4;
[0151] 渐进信道容量为:
[0152]
[0153] 利用不等式:
[0154] log2(1+x)≥log2(x)
[0155] 简化为:
[0156]
[0157] 表明,随着收发天线数目的增加,极限信道的容量会随之线性地增加。
[0158] 以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
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