浮点协处理器设计及其在电力电子数字控制平台中的应用

由于定点数字信号处理器(digital signal processor,DSP)存在字长效应和运算能力不足的问题,在一些电力电子应用场合不得不采用浮点DSP。为了解决定点DSP的电力电子数字控制平台的计算瓶颈问题,该文提出了用现场可编程逻辑阵列配置浮点协处理器的方法来提升平台的计算能力。该文给出了浮点运算单元的详细设计过程,并提出了一种更为简单的浮点除法算法实现方法,该算法的误差分析表明：最大绝对值误差不超过2个最小位。仿真和实验验证该浮点协处理器的运算速度可达2.5千万次浮点运算。用快速傅里叶变换算法测试运算效率的实验表明：浮点协处理器的运算效率比DSP算法运算效率快5倍之多。     

准同步谐波分析的DSP实现

介绍一种DSP准同步谐波分析系统。系统硬件选用主从式双处理器结构,主处理器(单片机)负责人机交互及DSP的Bootloader等,从处理器(DSP芯片)专门负责数据处理;软件采用定点机浮点化运算,自定义浮点类型简化运算,提高运算速度和有效位数,系统在谐波分析中利用准同步算法,提高非正弦周期信号非同步采样情况下电网参数运算的准确度。系统成功应用于光电式高压计量装置,通过仿真试验,基波准确度优于0.1%,11次以下的谐波准确度优于2%。具有良好的实用价值和拓展性能。     

基于DSP可重构运动控制器的硬件设计

针对当前运动控制器不能满足柔性化制造的要求,提出了一种基于TMS320C2812 DSP、可编程逻辑器件CPLD和FPGA的高性能运动控制器硬件的设计方法。考虑到DSP、CPLD和FPGA的特点,采用模块化设计,应用DSP作为核心处理器完成复杂的控制运算,CPLD、FPGA作为协处理器完成密集型运算。利用FPGA和CPLD的现场可编程的特点,实现了系统的可重构性。实验表明,该结构可以完成多轴联动高精度的实时控制,且具有可重构性。     

准同步谐波分析的DSP实现

介绍一种DSP准同步谐波分析系统.系统硬件选用主从式双处理器结构,主处理器(单片机)负责人机交互及DSP的Bootloader等,从处理器(DSP芯片)专门负责数据处理;软件采用定点机浮点化运算,自定义浮点类型简化运算,提高运算速度和有效位数,系统在谐波分析中利用准同步算法,提高非正弦周期信号非同步采样情况下电网参数运算的准确度.系统成功应用于光电式高压计量装置,通过仿真试验,基波准确度优于0.1%,11次以下的谐波准确度优于2%.具有良好的实用价值和拓展性能.     

可重构技术在电力系统实时计算中的应用

可重构计算技术是一类新兴的高性能计算技术。简述了可重构计算这一新的技术,并概述了可重构计算技术在电力系统潮流及暂态稳定性计算中的应用。可重构计算技术结合适当的计算方法,可以大大提高电力系统分析计算的效率,因而在现代大规模电力系统实时分析计算及控制中具有广泛的应用前景。     

自适应二进制算术编码的动态可重构实现研究

针对H.266/VVC视频编码标准下的上下文自适应二进制算术编码器编码速度慢、资源开销大的问题,面向可重构结构依据算法的内在并行特性优化了编码架构,并基于动态可重构阵列处理器设计实现了CABAC编码器常规编码模式下的并行映射方法,阵列结构能够根据编码输入对优化后的算法进行动态重构,在避免专用硬件编码器较高的资源开销情况下利用软件重构的方法实现熵编码过程,保证编码准确性的同时提高了视频数据流编码效率,为此类运算密集型算法的硬件实现提供了更为灵活高效的参考途径。仿真结果表明,映射实现的编码过程中每个编码周期完成5个二进制序列的编码,平均编码效率达到384.13Mbin/s。基于FPGA的测试结果表明,软件重构方法与专用硬件实现的编码器相比,资源开销降低且编码效率提升5.47%,与同类型可重构视频编码结构相比,编码效率提升7.03%。     

片上可重构阵列容错方法研究

设计了一种具有容错能力的可重构阵列,它以2D-Mesh型片上网络(Network-on-Chip,No C)路由器作为互连单元,以精简指令集的处理器为计算单元,这种结构适用于数字信号处理等应用领域。对于阵列互连结构中的瞬态故障,采用三模冗余、扩展海明码和检错重传的方法对其进行容错,使用连线内建自测试(build-in self-test)与自修复及自适应路由的方法对互连结构中的永久故障进行容错。对于计算单元失效的情况,模仿生物体胚胎细胞的分化机制,通过调整相关配置信息实现计算任务的重新分配,从而实现容错。将一个19阶的音频FIR带通滤波器映射到3×3的容错可重构阵列上,分别对其运算和容错能力进行了验证,结果表明系统可以实现预期的运算功能,且具有较强的容错能力。     

基于负荷变化的配电网重构研究

研究了配电网的动态重构方法.把动态重构问题分解为重构次数和时间间隔的确定,使动态重构算法更具有实用性.提出了时间间隔确定的启发式规则,并建立相应的指标来指导时间间隔的合并.采用启发式算法对各时段进行静态重构,不需计算网络潮流,大大缩短了重构的时间.实际算例表明该算法运算速度快,能够有效降低网损,可以用于开关操作表的制定和配电自动化的日运行调度分析.     

基于配电网拓扑分析的重构潮流算法

针对配电网重构时网络潮流方向发生变化,提出了一种基于“短接”操作的配电网拓扑分析算法。该方法可对节点和支路进行任意编号,不需要对网络进行广度优先搜索或深度优先搜索,对末稍节点进行简单的“短接”操作便可得到网络拓扑矩阵。在潮流计算时利用网络拓扑矩阵构造运算矩阵,简单的处理代数方程就可以计算支路电流、节点电压和功率分布,使得程序实现起来更加高效、准确。根据提出的算法,编制了应用于配电网络重构的潮流算法程序,用IEEE33节点算例验证了该算法的可行性。     

多波前算法在电力系统分析计算中的应用

在介绍和比较多波前算法（multifrontal algorithm,MA）和传统的稀疏三角分解技术的基础上,把MA应用于IEEE118节点系统、IEEE300节点系统的潮流计算以及IEEE145节点系统的暂态稳定性分析计算,得出结论：应用MA的潮流计算和暂态稳定性的分析计算比采用传统的稀疏三角分解技术计算要快,加速比明显,而且应用的规模大,此外,鉴于MA具有的并行特性,它是解决现代大规模电力系统实时计算及控制的有效途径,适合于可重构系统的计算。     

Design of low power approximate floating‐point adders

Due to the increasing demands for more power in data intensive computing, low power design methodologies play a very important role in these systems. For noncritical data, the approximate computing that significantly reduces the power can be used. In this paper, an approximate floating‐point adder is proposed by designing an inexact mantissa adder and exponent subtractor. The results indicate that the power consumption and delay of the proposed approximate floating‐point adder have been decreased by 37% and 62% compared with the IEEE‐754 single‐precision floating‐point (FP) adder. Furthermore, compared with a state‐of‐the‐art inexact floating‐point adder, the proposed method provides an improvement of 7% and 21% in terms of the power consumption and delay. In addition, the proposed floating‐point adder has been investigated in terms of error, and the mean error of the proposed floating‐point adder at worst is about 55% less than that of another approximate floating‐point adder considered in this work. High dynamic range (HDR) images are processed using the proposed approximate floating‐point adders to show the performance of the proposed adder. The results show that, on average, peak signal‐to‐noise ratio increased by 9.6 and 18.64 dB, which may be achieved by utilizing the proposed floating‐point adder.     

电力系统云计算中心的研究与实践

对云计算的技术发展和服务模式进行了介绍,探讨了云计算在电力系统应用的可行性和必要性。对电力系统云计算中心的建设目标和系统特点进行了阐述,并针对仿真计算领域详细设计了仿真云计算中心系统架构的几个层次:基础设施云、数据管理云、仿真计算云、协同工作云和咨询服务云。对数据标准、电网模型整合技术、海量数据管理技术、动态任务调度技术、协同技术等电力系统云计算中心的主要标准和关键技术进行了研究,最后给出了实际应用场景。     

基于Hadoop平台的并行线损分析系统研究与实现

大数据是当今IT重要的发展趋势。其发展将对电力企业的信息化建设产生深远的影响,而Hadoop作为大数据领域最有影响力的开源产品,被国内外各厂商广泛使用。随着电力用电信息采集系统建设的进展。不断增加的数据量使得传统的线损分析方法已经无法满足业务要求。文章通过并行计算技术,采用Hadoop平台实现台区线损分析系统的并行化改造,用以提升台区线损应用的计算效率。通过选取某省电力公司线损分析系统实际数据进行对比,实验证实新的并行线损分析系统性能远远超出传统0racle架构的线损系统,为未来并行计算技术在电量与线损管理系统的应用提供依据。     

面向边缘计算的机械装备状态监测系统研究

针对云计算框架的机械装备状态监测系统存在数据传输时延长、预警和诊断的实时性差等问题,提出一种面向边缘计 算的机械装备状态监测系统,具有设备层、边缘层和云层 3 层架构。 高实时性的计算任务部署在多个边缘计算节点,在边缘层 进行数据的特征提取、降维处理、智能诊断、数据保存与上传。 所提方法在高速机床主轴试验台进行验证,实验结果表明,基于 边缘计算的状态监测系统比基于云计算的状态监测系统减少 29. 5%的输出时延,并节省了 81. 3%的云层储存空间,在保证较高 诊断率的情况下,显著提高了系统实时性。     

基于GPU的机载高分SAR运动补偿和自聚焦

对于高分辨率宽测绘带机载SAR,载机平台运动误差导致的相位误差具有严重的距离向空变性,因此在距离向采用了分段相位梯度自聚焦(PGA)算法来提高聚焦性能。然而传统的基于CPU的处理平台已经不能完全满足大量回波数据和复杂算法的快速处理。论文中针对机载高分SAR,提出适用于机载高分SAR的改进的距离向空变PGA算法。基于CPU+GPU的协同架构,改进的自聚焦算法和惯导运动补偿都得到了最大的并行优化。实验结果显示,该改进方法在并行平台上能够达到48倍的加速比的提升。     

省地一体化稳态分析服务弹性调度系统设计

针对现有电力系统稳态分析应用架构扩展能力弱、无法适应跨省地调度机构的大范围应用问题,提出了一种基于云计算技术的跨区域并行电力系统稳态分析服务及弹性调度管理系统.详细介绍和分析了该系统的总体架构、容器化封装、资源隔离、服务弹性调度、运行监控等关键技术.采用微服务技术将分析服务模块化,并通过容器技术实现分析服务的部署、隔离...     

基于边云协同的变电设备多状态量监测系统研究

为了解决变电设备的多状态量监测中面临的异构传感器接入困难、数据处理时延大、数据传输带宽占用率高等问题,提出了基于边云协同的变电设备多种状态量监测系统。设计了变电设备状态监测的边云协同服务架构。研制了边缘计算装置,支持多种传感器协议的解析、数据采集和边缘计算。实现了变电设备在边缘侧的状态评价和边缘服务,并进行了现场应用验证。该系统为变电设备的状态监测提供了新的思路,具有很高的应用价值。     

物联网背景下应用于光伏发电的边缘计算设备关键技术研究及应用

随着大数据、云计算、人工智能、5G等技术的快速发展,万物互联时代加速到来,网络边缘设备的数量和数据量都呈现快速增长态势.在此趋势下,边缘计算因具有靠近数据源、实时性好、时延短、响应快等特征,成为物联网发展的核心技术之一.基于此,介绍了边缘计算的基本概念及体系架构,探讨了边缘计算设备的关键技术;深入分析了边缘计算设备在光伏发电系统的应用场景;在某光伏电站开展示范应用,实测结果表明,通过在光伏逆变器侧安装边缘计算设备,能够实现光伏发电的快速无功响应能力.研究成果可为后续边缘计算在新能源发电中的应用提供参考.     

共识边缘计算及其在能源互联网中的应用

边缘计算和共识是分布式计算领域的2个重要研究课题.边缘计算将一部分资源下放到靠近终端设备的边缘侧以提高计算效率和质量,共识通过实现分布式个体状态的一致性为分布式系统提供安全保障.在简要综述相关文献的基础上,总结和分析了边缘计算与共识的互惠关系:边缘计算架构为共识算法研究提供了理论模型的创新,共识为边缘计算提供了理想的系...