基于FPGA的低成本守时系统的实现

随着智能变电站建设的深入,智能自动化装置对时间精度指标有了进一步的要求.为了能够满足智能变电站二次设备装置守时精度的要求,并且进一步降低装置成本,提出了一种低成本、高精度的守时方案,经过时钟驯服 算法后,守时精度在0.5s以内.     

Galileo/GPS卫星导航模拟源的FPGA算法设计与实现

Galileo卫星导航系统各频段信号中引入了多种新兴调制方式，是新一代卫星导航系统典型代表。目前可见星数量有限，给深入探索带来了一些困难，故采用“上位机+FPGA+DSP”架构设计实现了Galileo+GPS卫星导航信号模拟源，着重研究卫星导航模拟源FPGA端的算法，完成了多普勒频移模拟、副载波生成、偏置载波调制、伪距信号生成的工作，解决了各模块信号对齐的关键技术，产生了Galileo E1 OS和GPS L1 C/A中频信号。利用硬件接收机对生成的信号进行接收验证，实验结果表明，接收机能正确捕获跟踪定位，定位坐标与预设坐标相符，证明了仿真信号的正确性。     

GPS信号捕获跟踪环路的研究及实现

捕获跟踪环路的设计是GPS接收机设计中的关键技术之一。本文首先阐述了扩频通信系统中捕获与跟踪的基本原理;重点阐述了GPS信号捕获跟踪通路的整体设计方案,详细论述了捕获跟踪模块中初始态、捕获态、同步态及保护态的设计及实现;最后给出了仿真结果和基于FPGA验证的测试数据。运行结果表明设计的捕获跟踪环路功能正常,性能可靠,可完成GPS信号的捕获和跟踪。     

利用FPGA实现LZW算法的研究

LZW算法是一种基于字典模型的数据无损压缩算法,该算法具有自适应特点,解压时无需同时传送字典,且原理简单,较适合于硬件实现。本文根据LZW算法原理,利用FPGA芯片内部的RAM资源构成输入数据流的缓存器和字典存储器,结合较简单的字典管理策略,用单片FPGA实现了实时无损压缩算法,并给出其内部模块组成及工作流程。经过仿真及相关实验,结果表明该算法的FPGA实现能获得较好的压缩比和压缩速度,并且占用逻辑资源少,通用性好。     

基于FPGA的OPTODYN通信协议设计与实现

为了提高OPTODYN设备在工程中的可靠性,缓解工程运维的压力,有必要对OPTODYN通信协议进行研究。首先,分析OPTODYN通信协议的时序图;进而,分析工程实际应用场合和要求,设计仿真样机,利用FPGA完成协议程序的设计并进行仿真。最后,在国产化的SIMADYN D设备和自主开发完成仿真样机上进行通信协议的验证。结果表明,利用FPGA实现OPTODYN通信协议设计是正确和可行的,同时设计的样机能够实现OPTODYN通信协议设计。     

GPS同步时钟的高精度守时方案

基于全球定位系统(GPS)的高精度同步时钟信号在电网广域测量系统(WAMS)等很多领域具有广泛用途,但在实际应用中存在因卫星失锁等原因导致同步时钟信号失步的问题.文中提出了一种预设时间差补偿值实现高精度守时的方案.研制了基于GPS接收器和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的高精度守时GPS授时系统样机,并在实验室与上升沿同步及时间差反馈调整2种守时方案进行了对比验证.实测结果表明,采用文中提出的方案,GPS授时系统样机输出的秒脉冲(PPS)信号在正常情况下的精度可达±300 ns,并能保证在卫星失锁24 h内的误差不超过20μs,守时精度明显优于另外2种方案.     

基于FPGA及数字倍频技术实现数据同步采集的研究

应用GPS授时技术提出一种电力系统交流电气信号同步采集的设计方案。设计采用自顶向下的设计方法,选用了可编程逻辑控制器件FPGA芯片作为硬件开发平台完成GPS系统对时、数字倍频、A/D转换同步采样控制和数据存储的集成。实现了电力系统内部不同变电站之间以及变电站内部不同单元之间数据同步采集及存储等功能。此外给出了使用综合开发平台Quartus II设计软件进行的仿真与分析。数据同步采集在电力系统集成保护中具有实际应用价值。     

利用GPS的输电线路行波故障测距研究

输电线路发生了故障后，故障点将产生向两侧变电站母线运动的行波，利用ＧＰＳ记录两侧行波波头到达的时间，可实现输电线路精确故障测距。根据这一原理研制成功的输电线路行波故障测距装置ＸＣ－１１已投入试运行。模拟试验结果表明：该装置具有很高的准确度。     

利用GPS实现电力系统微机装置的时间同步

提出了一种利用ＧＰＳ接收机的精确时间来同步电力系统微机装置时间的方法，采用此方法，能解决全国范围内电网微机装置的时间同步问题，并列举了在电网调度自动化系统中的应用。     

基于FPGA实现的遗传算法

由于遗传算法本身固有的并行性,使其非常适合于硬件实现。本文采用FPGA芯片-CycloneⅡ实现了一个功能正确且性能优良的遗传算法。通过分析比较,挑选了一组适合硬件实现的选择、交叉和变异算子。对算法进行了硬件化方案的结构设计、模块设计、以及时序设计。通过与软件遗传算法的数值实验比较,证明这种硬件实现的遗传算法求解精度更高,运行速度更快,性能优良且所用芯片门数较少,在实时性要求较高的场合可得到较为广泛的应用。     

面向 FPGA 部署的 CNN-SVM 算法研究与实现

卷积神经网络-支持向量机(CNN-SVM)混合算法结合了 CNN特征提取能力和SVM分类性能,在计算复杂度和解决小样本问题上具有一定优势,目前已在故障诊断、医学图像处理等领域得到了一定应用,同时,由于其计算复杂度较低,也引起了边缘计算领域的关注.针对边缘计算场景中对算法性能和功耗的要求,提出了一种面向FPGA平台的CN...     

基于GPS和FPGA的便携式高精度同步时钟的研制

随着GPS同步时钟设备在电力系统的广泛应用,如何对电力自动化装置的实际时钟同步精度进行校验和测试,成为了一个重要研究课题。基于高精度GPS接收机、现场可编程门阵列（FPGA）等技术,研制了一种便携式同步时钟,描述了装置的设计原理和应用方法。本装置具备记录外部事件发生的绝对时刻和按照设定时刻向外部输出脉冲的功能,采用可充电电池供电。所研制的装置可以应用于微机保护、故障录波器等设备的时钟同步性能校验和测试领域,具有精度高、实用性好的特点。     

基于FPGA与退化YOLO的手机镜片缺陷检测系统

针对镜片缺陷检测采用图像处理法和神经网络法存在时延高、功耗高和检测缺陷类别较少等问题,设计了一种基于FPGA与退化YOLO的软硬协同检测系统。系统中使用卷积层代替YOLO网络的重排序层进行网络退化,并映射到FPGA上;采用动态量化、模块融合、双缓冲流水线、循环展开和分块等优化策略,设计可动态配置的加速IP,其中的卷积计算模块分别实现了基于Winograd和GEMM的快速卷积算法。实验结果表明,本系统的加速IP在PYNQ-Z2上获得了51.89 GOP/s的计算性能,比基于典型滑动窗口卷积计算方法的性能提高了0.76倍,加速单张图像的时延为433ms,功耗为1.07W,与Core i5-10500 CPU相比,能效是其365.27倍,实现了小型设备对手机镜片低时延、低功耗的多缺陷检测。     

基于Spartan-6 FPGA的DDR3布线分析和测试

介绍了DDR3的特点,在自主设计的基于Spartan-6FPGA的硬件平台上完成了DDR3的布线策略分析,利用IBIS模型对PCB版图进行了仿真。结合自动化测试软件和手动测试的方法对DDR3信号进行了实际测试。测试结果达到了预期目标。     

基于FPGA的电力线信道实时仿真系统与实现

由于低压电力线网络结构的复杂性和时变性是影响电力线可靠性的关键因素,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的低压电力线信道特性模型.设计了该模型的实时仿真系统,整个系统由4个模块构成,包括输入端预处理、信道模拟、输出端预处理、噪声模块,并用FPGA控制实现.利用FPGA构建电力线信道实时仿真器,满足系统实时性和设计成本...     

基于FPGA的太阳能集热系统智能控制器的开发

国产太阳能集热系统智能控制器一直处于低端水平,大多产品使用单片机设计生产,产品难以占领高端用户市场.介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)控制器的太阳能集热系统智能控制器的开发,重点阐述基于FPGA系统实现控制系统的全自动运行的主要设计思想,以及软硬件设计方法.为该类产品的更新换代提供了新的技术参考.     

基于FPGA仿真模拟技术的智能电能表软件可靠性测试系统设计

针对智能电能表软件可靠性测试问题,设计了一种基于FPGA仿真模拟技术的智能电能表软件测试系统,采用FPGA模拟智能电能表外围电路各功能芯片,实现了智能电能表的软件可靠性测试。之后,对该测试系统进行了性能验证,验证结果表明:基于FPGA仿真模拟技术的智能电能表软件测试系统可测试出不同厂家的智能电能表在极限情况下存在的深度软件缺陷,有效提高了智能电能表软件成熟度和可靠性,减少了智能电能表批量运行故障。     

宜宁SDH数字微波系统运行及故障处理

X40 SDH数字微波是一种全固态，长脉冲的数字微波模式，在国家电网公司连接三峡的一级通信干线上扮演着重要的角色。文章简要介绍了该系统设备的软、硬件结构，并以宜宁微波安徽段宿松中继站为例，论述了因电源、环境、非正常操作等客观因素造成通信系统中断等故障情况，并结合系统原理提出排除故障的措施。     

通用继电保护微机型实验装置的设计

针对目前微机保护技术飞速发展的形势和国内高校微机保护实验的现状，分析了各类微机继电保护装置所需要采集的模拟量情况，提出了一种通用的微机保护实验装置的设计思路以及基于DSP和PC104的软硬件设计方案，对其实现方法和其他关键技术进行了研究。该系统能够承担《电力系统继电保护》和《电力系统微机保护》课程的教学实验。