交流采样故障录波装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种交流采样故障录波装置，包括：交采模块、主控模块、FPGA模块以及电源模块。交采模块用以实时采样交流电压及交流电流；主控模块与交采模块通信连接，主控模块采用MPU处理器；FPGA模块与主控模块通信连接，FPGA模块用以完成深度学习计算；电源模块与交采模块、主控模块及FPGA模块电性连接，且电源模块用以向交采模块、主控模块及FPGA模块提供电源；MPU处理器中存储有已发生故障样本；当发生故障时，MPU处理器通过调用FPGA模块对交采模块所实时采样的交流电压及交流电流与已发生故障样本进行计算及推断，从而确定故障类型。借此，本实用新型专利技术的交流采样故障录波装置，提高了数据处理的实时性，减少了网络堵塞，且在边缘终端实现了智能推断。

AC sampling fault recording device

【技术实现步骤摘要】
交流采样故障录波装置
本技术是关于电力通信
，特别是关于一种交流采样故障录波装置。
技术介绍
当今，电力已作为现代社会的主要能源，与国民经济建设和人民生活有着极为密切的关系，供电不稳定，特别是大面积停电事故所造成的经济损失和社会影响是十分严重的，电力系统的各种故障造成的影响也非常严重，所以这就要求在电力系统发生故障后，检测设备及运行人员能迅速对故障的性质及相关情况做出判断，从而能尽快处理并排除故障，迅速恢复系统的正常运行，以减小故障对电力系统及用户带来的损失。多年来，电力系统自动故障记录已成为分析系统事故，特别是分析继电保护动作行为的重要依据。尤其是以微机为基础的故障录波装置，能够记录电网故障发生前后电气量和状态变化过程信息，完整地反映故障后的瞬间变化及继电保护的动作行为，并有数据存档和数据再分析的能力。而且，随着通信技术的介入，电网调度端可以随时收集分布于各个厂站的故障录波器的信息，这就是故障录波器联网系统。当发电机、输电线路或其他电力设备发生故障时，由前置机记录故障发生的时间和电流、电压的变化过程以及开关量的动作时刻，同时监视开关量在传输中的工况，并将记录结果传给后台机存于硬盘中。由后台机进行运算、处理，并计算出故障的类型及其故障发生地点与保护安装处的距离。故障数据和信息可在显示器上给出，并可存入软盘或通过远传与调度端进行远方信息传送，也可通过打印机打印保存。现有的技术方案中，由于实时性要求和通讯条件的限制等原因，势必造成保护可能不正确动作等缺陷，因此减弱了现场提供的保护信息的可靠性，另外通过前置机记录故障发生的时间和电流、电压的变化过程等信息，由后台机进行运算、处理，并计算出故障的类型并给出下一步处理意见，需要考虑通信的实时性及通信速率。大量的物联网设备分布在网络的边缘，这些物联网设备具有实时性的需求。然而，云数据中心在分布上是集中化的，通常难以应对四处分布的数十亿物联网设备的数据存储和处理的需求，从而导致物联网设备出现低服务质量、网络阻塞及高延时等现象。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种交流采样故障录波装置，其提高了数据处理的实时性，减少了网络堵塞，且在边缘终端实现了智能推断。为实现上述目的，本技术提供了一种交流采样故障录波装置，包括：交采模块、主控模块、FPGA(现场可编程门阵列)模块以及电源模块。交采模块用以实时采样交流电压及交流电流；主控模块与交采模块通信连接，且主控模块采用MPU处理器(微处理器)；FPGA模块与主控模块通信连接，且FPGA模块用以完成深度学习计算；电源模块与交采模块、主控模块及FPGA模块电性连接，且电源模块用以向交采模块、主控模块及FPGA模块提供电源；其中，MPU处理器中存储有已发生故障样本；其中，当发生故障时，MPU处理器通过调用FPGA模块对交采模块所实时采样的交流电压及交流电流与已发生故障样本进行计算及推断，从而确定故障类型。在一优选的实施方式中，MPU处理器为cortex-A53架构，且MPU处理器的工作主频为1.4GHz。在一优选的实施方式中，MPU处理器的外围总线频率为677MHz，且MPU处理器具有UART(通用异步收发传输器)、USB、SPI(串行外设接口)及ADC(模数转换器)等外围设备控制器。在一优选的实施方式中，主控模块通过SPI及UART与交采模块进行通信，且主控模块通过AXI总线与FPGA模块进行数据传输。在一优选的实施方式中，交采模块采用交采计量芯片，并配合电流互感器和电压互感器实现基础数据信息采集。在一优选的实施方式中，FPGA模块嵌入有Cambricon(处理器)的IP核，配合MPU处理器完成智能推断。在一优选的实施方式中，已发生故障样本包括故障类型及故障现象。与现有技术相比，根据本技术的交流采样故障录波装置，提高了数据处理的实时性，减少了网络堵塞，且在边缘终端实现了智能推断。附图说明图1是根据本技术一实施方式的交流采样故障录波装置的结构线框示意图。图2是根据本技术一实施方式的交流采样故障录波装置的策略梯度法模型训练的流程图。主要附图标记说明：1-交采模块，2-主控模块，3-FPGA模块，4-电源模块。具体实施方式下面结合附图，对本技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。如图1至图2所示，图1是根据本技术一实施方式的交流采样故障录波装置的结构线框示意图；图2是根据本技术一实施方式的交流采样故障录波装置的策略梯度法模型训练的流程图。根据本技术优选实施方式的一种交流采样故障录波装置，包括：交采模块1、主控模块2、FPGA模块3以及电源模块4。交采模块1用以实时采样交流电压及交流电流；主控模块2与交采模块1通信连接，且主控模块2采用MPU处理器；FPGA模块3与主控模块2通信连接，且FPGA模块3用以完成深度学习计算；电源模块4与交采模块1、主控模块2及FPGA模块3电性连接，且电源模块4用以向交采模块1、主控模块2及FPGA模块3提供电源；其中，MPU处理器中存储有已发生故障样本；其中，当发生故障时，MPU处理器通过调用FPGA模块3对交采模块1所实时采样的交流电压及交流电流与已发生故障样本进行计算及推断，从而确定故障类型。在边缘节点采集终端即可实现故障类型的判断，无需上传主站系统进行后台处理，提高数据处理的实时性，减少网络的堵塞，并实现了边缘智能、多维感知，从而能尽快处理并排除故障，迅速恢复系统的正常运行，以减小故障对电力系统及用户带来的损失。在一优选的实施方式中，MPU处理器为cortex-A53架构，且MPU处理器的工作主频为1.4GHz；MPU处理器的外围总线频率为677MHz，且MPU处理器具有UART、USB、SPI及ADC等外围设备控制器。在一优选的实施方式中，主控模块2通过SPI及UART与交采模块1进行通信，且主控模块2通过AXI总线与FPGA模块3进行数据传输；交采模块1采用交采计量芯片，并配合电流互感器和电压互感器实现基础数据信息采集。在一优选的实施方式中，FPGA模块3嵌入有Cambricon的IP核，配合MPU处理器完成智能推断；已发生故障样本包括故障类型及故障现象。在实际应用中，本技术的交流采样故障录波装置，基于深度学习算法进行模型训练和智能推断，将已发生故障的故障类型及故障现象作为训练样本，基于策略梯度法，模型优化收敛到局部最优点。模型训练好之后，基于该模型与输入数据，计算得到输出，完成智能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流采样故障录波装置，其特征在于，包括：/n交采模块，用以实时采样交流电压及交流电流；/n主控模块，与所述交采模块通信连接，且所述主控模块采用MPU处理器；/nFPGA模块，与所述主控模块通信连接，且所述FPGA模块用以完成深度学习计算；以及/n电源模块，与所述交采模块、所述主控模块及所述FPGA模块电性连接，且所述电源模块用以向所述交采模块、所述主控模块及所述FPGA模块提供电源；/n其中，所述MPU处理器中存储有已发生故障样本，当发生故障时，所述MPU处理器通过调用所述FPGA模块对所述交采模块所实时采样的所述交流电压及所述交流电流与所述已发生故障样本进行计算及推断，从而确定故障类型。/n

【技术特征摘要】
1.一种交流采样故障录波装置，其特征在于，包括：
交采模块，用以实时采样交流电压及交流电流；
主控模块，与所述交采模块通信连接，且所述主控模块采用MPU处理器；
FPGA模块，与所述主控模块通信连接，且所述FPGA模块用以完成深度学习计算；以及
电源模块，与所述交采模块、所述主控模块及所述FPGA模块电性连接，且所述电源模块用以向所述交采模块、所述主控模块及所述FPGA模块提供电源；
其中，所述MPU处理器中存储有已发生故障样本，当发生故障时，所述MPU处理器通过调用所述FPGA模块对所述交采模块所实时采样的所述交流电压及所述交流电流与所述已发生故障样本进行计算及推断，从而确定故障类型。


2.如权利要求1所述的交流采样故障录波装置，其特征在于，所述MPU处理器为cortex-A53架构，且所述MPU处理器的工作主频为1.4GHz。


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【专利技术属性】
技术研发人员：尹志斌，霍超，侯莹莹，张港红，高建，苑佳楠，甄岩，王立城，郑利斌，李新军，王洪勉，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11