基于IEEE C37．118的同步相量测量系统的实时数据传输

在基于ARM微处理器和DSP的同步相量测量系统研究开发的基础上,进行了同步相量测量装置与服务器间实时数据传输方式的研究。本设计中,同步相量测量装置与服务器间在传输层采用TCP通信,应用层采用IEEEC37．118协议传送实时数据和相量数据。本文为同步相量测量装置和数据中心间实时数据传输提供了解决方案,最后还给出了相关技术关键环节的软件流程。     

MEMS近红外光谱仪信号采集系统设计

基于MEMS的近红外光谱仪以其较小的体积和便携性能已成为当下研究的热点,然而其光信号采集对噪声的抑制以及同步有很高要求。采用FPGA和ARM作为控制处理器,设计并实现了低噪声信号调理电路,完成光信号的高速同步采集;通过高速USB,与光谱处理器进行数据交互,实现数据高速传输。     

基于FPGA的恒温晶振频率校准系统的设计

为满足三维大地电磁勘探技术对多个采集站的同步需求,基于FPGA设计了一种晶振频率校准系统。系统可以调节各采集站的恒温压控晶体振荡器同步于GPS,从而使晶振能够输出高准确度和稳定度的同步信号。系统中使用FPGA设计了高分辨率的时间间隔测量单元,达到0.121 ns的测量分辨率,能对晶振分频信号与GPS秒脉冲信号的时间间隔进行高精度测量,缩短了频率校准时间。同时在FPGA内部使用PicoBlaze嵌入式软核处理器监控系统状态,并配合滑动平均滤波法对测量得到的时间间隔数据实时处理,有效地抑制了GPS秒脉冲波动对频率校准的影响。     

基于北斗/iNEMO的航姿测量系统设计

基于北斗接收机和i NEMO惯性传感器模块,设计了一种可用于载体运动姿态方位解算的传感信息采集微系统。针对两个导航单元存在输出数据格式、速率和接口完全不同的问题,采用双CPU+FPGA+Flash的硬件架构,并由两个处理器协同工作完成了多路大容量导航参数的实时采集、处理和存储。同步计数器将北斗输出的1PPS脉冲作为清零信号,同时考虑到i NEMO没有固定的时间参考系,在i NEMO数据中加入北斗时标信息,由硬件逻辑电路实现了子单元数据在整秒时刻的同步。试验验证了北斗1PPS秒脉冲信号的同步偏差不会影响后续滤波的精度,且该模块能稳定地输出带时间标记的三轴加速度、陀螺传感器和磁传感器数据。通过解算可得到载体位置、速度、姿态等信息。该系统体积小、功耗低、鲁棒性好,设备可重复使用,不仅能够满足单一飞航装备测试的要求,还可以结合多传感器信息融合技术,进一步提高多目标导航定位的时空精度。     

基于ADS8568的八路数据采集系统设计

为了提高某惯性测量单元的精度,需对其输出信号进行大量采集以建立误差模型.该惯性测量单元不仅包含6路惯性传感器信号(3路陀螺和3路加速度计),还包括两路温度传感器输出以提供温度补偿,所以设计了基于ADS8568的八路数据采集系统.该系统采用AD芯片ADS8568,实现8路模拟信号的同步采集;以FPGA为主控芯片,控制信号的采集存储;以8G bit FLASH为存储芯片,实现大容量数据的实时存储.经实验验证,该采集系统可以正确采集传感器输出数据,采集到的数据正确有效,可用于误差建模的分析,具有一定的工程实用价值.     

PVDF传感器和WSN的振动信号测量系统

为了满足振动传感器阵列对多点信号实时传输的要求,研制了一种基于压电薄膜(PVDF)传感器以及无线传输的振动信号测量系统。该系统包含振动信号采集模块及主控单元,前者集成了振动信号调理电路、ATmega8A微处理器以及nRF24L01无线传输模块,用于采集来自PVDF传感器的振动信号以及实现信号调理和无线传输功能;后者包括Cortex-M3微控制器、SD卡和无线接收模块,用于实现传感器数据的接收和存储。实验结果表明,本系统能够实现准确的振动信号测量以及实时、可靠的数据传输。     

一体化自动集成测试仪

一体化自动集成测试仪包括测试信号发生单元、硬逻辑门主控单元、测试对象响应信号的采集单元、数据存储单元、数据通信单元、传感器,测试信号发生单元包括DSP数字处理器、D／A转换器;测试信号发生单元与硬逻辑门主控单元、测试对象响应信号的采集单元、数据存储单元、硬逻辑门主控单元相接,传感器与测试对象响应信号的采集单元、数据存储单元相接,     

片上双核数据并行采集及核间通信研究

针对多参量数据采集系统中单核处理器难以达到数据同步获取及实时处理的问题,提出一种基于NiosII双核处理器的多参量数据并行采集及核间通信解决方案。在数据采集系统的FPGA片内构建NiosII双核处理器系统,处理器1对输入信号数据进行数模转换及预处理,处理器2负责采集数据的显示及上位机的数据通信,利用Scatter-Gather直接存储器访问两级数据缓存的通信机制,建立核间的高速数据传输通道,实现双核处理器之间数据的同步与交换。将该解决方案应用于空气质量在线监测系统中,结果表明,其核间传输速度高达496 MB/s,满足多参量数据同步获取及并行协同处理的需求。     

大范围远距离分布式爆炸声波测试系统

针对爆炸场远场声波信号特性测试,提出一种基于北斗卫星导航系统和LoRa无线通信技术的大范围远距离分布式爆炸声波测试系统.该系统以FPGA为核心控制器,利用存储测试技术实现了爆炸声波信号的采集存储;利用北斗卫星导航系统的授时、定位功能,实现了远距离分布式测量中的时间同步和节点定位;利用LoRa的线性扩频调制技术,组建了大...     

PMU在电力系统中的运用

介绍了同步相量测量装置的技术原理以及基于同步相量测量单元而发展起来的广域测量系统的发展情况，并介绍了广域测量系统在电力系统状态估计、动态监视以及稳定控制方面的运用。     

同步相量测量装置的以太网通信接口的设计

由同步电压测量装置、通信网络和监控中心组成的电网实时动态监控系统是电力系统研究和发展的方向,采用光纤以太网构建全网相角实时传输通道为信息的快速、时效的传输提供了保证;针对当前电力系统动态安全监控系统中相角测量装置（PMU）数据传输速率低、联网能力有限的现象,提出基于双DSP结构、具有网络接口的PMU硬件电路方案,给出了以太网接口的设计电路、网络协议栈的实现方法及程序流程,从而可实现在PMU广域测量数据基础上对电网的运行状态进行实时监测.     

Optimal placement of phasor measurement systems for enhancing on-line protection and control of large-scale power systems

Microprocessor-based real-time phasor measurements, i.e. measurement of fundamental frequency, positive sequence, complex three phase voltages and currents, for enhancing on-line protection and control of interconnected electric power systems are described. The proposed research demonstrates that real-time monitoring of key system states, in the bulk power transfer problem, can be identified. It also provides the means for determining which states are the key states for that problem, and that phasor measurements can be used to improve the protection and/or control of the system. The procedure is applied to a realistic system, where such a control problem exists in practice, for confirmation of the developed technique.     

基于GPS的电网同步相量测量算法

现代电力系统结构日趋复杂,现代电网的安全性存在新的挑战,电网的稳定监控将越来越重要。母线电压相量是反映系统稳定性的最主要的状态量,电压和电流相量的实时测量可以为安全调度、稳定控制等提供有力依据。因此实时测量母线电压相量,将是电力系统稳定监视和控制的关键性与基础性问题。文章在总结相量测量装置研发应用的基础上,详细分析了相量测量原理及方法,综合比较了过零检测法、最小二乘法、Fourier变换算法各自的特点,从处理速度与测量精度等多方面考虑,提出了采用递推Fourier算法的相量测量方法。     

基于北斗/iNEMO惯性模块的机器人运动姿态解算方法

基于北斗/iNEMO惯性模块研究了一种组合式机器人运动姿态测量系统和解算方法。设计了以ARM为核心的嵌入式组合姿态解算平台,通过四元数法和卡尔曼滤波技术,对iNEMO惯性组件测量数据进行融合,进而在高动态环境中实时解算出机器人的运动姿态。同时,以北斗接收机输出的1PPS上升沿脉冲作为数据融合的同步信号,并利用其输出的导航信息辅助iNEMO惯性模块实现精对准。测试结果验证了设计方案的可行性和正确性,为机器人姿态解算提供了一种高精度、高稳定性、小体积、低功耗的解决方案。     

Optimal PMU placement for power system observability using binary particle swarm optimization and considering measurement redundancy

This study presents a binary particle swarm optimization (BPSO) based methodology for the optimal placement of phasor measurement units (PMUs) when using a mixed measurement set. The optimal PMU placement problem is formulated to minimize the number of PMUs installation subject to full network observability and to maximize the measurement redundancy at the power system buses. In order to ensure full network observability in an electric power network the topology-based algorithm is used and Several factors considered; such as the available data from existing conventional measurements, the number and location of zero injection buses, the number and location of installed PMUs and of course, the system topology. The efficiency of the proposed method is verified by the simulation results of IEEE 14-bus, 30-bus, 57-bus-118 bus systems, respectively. The results show that the whole system can be observable with installing PMUs on less than 25% of system buses. For verification of our proposed method, the results are compared with some newly reported methods which show the method as a novel solution to obtain redundant measurement system with the least number of phasor measurement units.     

基于国密算法的北斗短报文安全防护系统的研究与实现

针对目前国内北斗短报文通信在电力系统中越来越广泛的应用,加之电力系统安全防护要求的发布,本文以用电信息采集系统为例,分析北斗短报文通信应用现状及安全风险,结合电力系统安全防护要求,提出基于国密算法的北斗短报文通信的用采系统安全防护方案,实现北斗短报文用采系统业务数据的安全信息交换,包括双向身份认证、密钥协商和数据加密。最后,通过实验测试分析并证明其有效性。     

基于粒子群优化方法的电力系统状态向量估计模型

电力系统状态向量估计是电力系统能量管理系统的重要组成部分;在电力系统实时监控中,传统的基于最小二乘法的状态向量估计方法,存在估计值与实际电力系统中的参数值相差较大的问题,基于此提出了一种适用于电力系统实时监测的有效状态估计模型;该模型采用了一种基于直角坐标系的加权最小二乘法,由一组与测量量和状态变量相关的非线性方程组描述,使用预测-校正迭代技术求解状态估计器模型;利用粒子群算法优化同步相量测量单元(phasor measurements unit,PMU)仪表的分配,增强了算法的有效性;该模型被应用于IEEE14总线和IEEE-30总线测试系统;结果表明,与传统算法相比,所开发的电力系统状态向量估计模型在执行时间、准确性和迭代次数方面均有明显的优势,所提出的估计模型对于实时监控应用具有很好的应用前景.     

基于牛顿迭代法的电力系统非线性谐波状态估计

谐波状态估计为电力系统的谐波监控、抑制和治理提供了依据.在同步相量量测装置配置不可观的条件下,引入数据采集与监控系统量测到的谐波有功功率作为量测量,建立基于混合量测的非线性谐波状态估计的灵敏度数学模型,应用牛顿迭代法进行求解.算例分析表明,谐波状态估计的灵敏度数学模型和牛顿迭代法求解有效,混合量测数据能提高系统谐波状态估计的精度.     

基于北斗导航通信技术的无人艇运动导航控制系统设计

为实现对无人艇行进器的运动控制,建立更加完善的导航应用策略,设计基于北斗导航通信技术的无人艇运动导航控制系统。以无人艇运动姿态研究作为切入点,在电机驱动器、电机测速模块的支持下,连接中央处理单元、电源模块、方位监测模块等硬件设备结构体,完成导航控制系统的硬件电路设计。在此基础上,确定与导航信息相关的短报文传输特征,通过协调接口数据传输协议应用格式的方法,定义通信协议加密对象的所属连接形式,完成对报文加密密钥参数的初步配置,实现基于北斗导航通信技术的无人艇运动导航控制系统的短报文加密处理。与基于惯性测量技术的导航控制系统相比,基于北斗导航通信技术控制系统的实际应用续航时间更长,在行进过程中始终能对无人艇运动方向进行精准化控制,可在完善行进器导航应用策略方面起到较强促进作用。     

北斗短报文与固定电话语音 通讯服务系统设计

北斗三号系统已于2018年12月完成建设,并开始提供全球服务,北斗短报文应用也即将覆盖全球。由于一些特殊环境并没有北斗系统专用的接收机,配备接收机也很不方便,为了使通信联络正常,基于北斗一号用户机数据接口2.1协议,以STM32系列单片机为数据处理单元,重点从系统硬件、软件两部分入手,对北斗短报文与固定电话语音通讯服务系统进行了研究与设计。该系统利用北斗电话网关实现北斗短报文与固话座机或移动电话的互联互通,解决了在没有接收机的特殊环境或者不使用接收机的情况下,无法进行正常通信联络问题,以及基于北斗短报文通信的安全性、可靠性、局限性问题,同时扩展了北斗短报文的通信应用范围。