一种用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法及系统包括，根据历史电力系统正常运行参数以及异常运行参数，建立电力系统模型，并获取异常状态下FPGA芯片故障概率；预设五步测试法，对实时电力系统中FPGA芯片性能进行检测；根据实时检测结果，结合FPGA芯片故障概率，获取最终测试报告，判断FPGA芯片状态。通过设计五步测试法结合FPGA芯片发生故障的概率，对每个芯片进行打分测试，直观性的展示了每个芯片的性能效果，为判定相关FPGA芯片是否存在缺陷、以及通过测试比较不同厂家FPGA芯片的性能提供了一种极其方便的方法。FPGA芯片的性能提供了一种极其方便的方法。FPGA芯片的性能提供了一种极其方便的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统分析和仿真
，尤其涉及一种用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法及系统。

技术介绍

[0002]在以新能源为核心的新型电力系统发展背景下，高比例电力电子设备接入改变了以同步机为主的传统电力系统的动态特性，使不同时间尺度的暂态现象相互耦合，电磁暂态实时仿真技术成为研究新型电力系统振荡与稳定问题的有效手段。由于电力电子器件的开关频率快速提高，有必要实现基于FPGA芯片的电力系统小步长实时仿真。国内外常见的实时仿真工具都开发了用于电力系统实时仿真的FPGA芯片，用于电力系统研究和硬件在环实时仿真测试。
[0003]虽然用于电力系统实时仿真的FPGA芯片已经商业化和广泛应用，但目前缺少系统化测试方法，不同厂家的电力系统FPGA芯片难以有比较基准。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术提供了一种用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法及系统，能够解决
技术介绍
中提到的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案，一种用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法，包括：
[0008]根据历史电力系统正常运行参数以及异常运行参数，建立电力系统模型，并获取异常状态下FPGA芯片故障概率；
[0009]预设五步测试法，对实时电力系统中FPGA芯片性能进行检测；
[0010]根据实时检测结果，结合所述FPGA芯片故障概率，获取最终测试报告，判断FPGA芯片状态。
[0011]作为本专利技术所述的用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法的一种优选方案，其中：所述电力系统模型包括新能源发电模型、变流器模型及其控制系统模型、电容器模型、电感器模型、电网网络拓扑、线路参数模型、负荷模型；
[0012]所述异常状态包括不同故障与扰动情况，所述不同故障或扰动类型包括负荷扰动、三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路、单相断线、两相断线故障。
[0013]作为本专利技术所述的用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法的一种优选方案，其中：所述异常状态下FPGA芯片故障概率包括，
[0014]记同一周期内电力系统模型出现负荷扰动时FPGA芯片故障次数为a，出现扰动次
数为A，出现短路时FPGA芯片故障次数为b，出现短路次数为B，出现断线时FPGA芯片故障次数为c，出现断线次数为C；
[0015][0016]其中，P
负荷扰动
为负荷扰动状态下FPGA芯片故障概率，P
短路
为负荷扰动状态下FPGA芯片故障概率，P
断线
为负荷扰动状态下FPGA芯片故障概率。
[0017]作为本专利技术所述的用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法的一种优选方案，其中：所述五步测试法包括，仿真准确性测试、仿真实时性测试、仿真性能测试、芯片可操作性测试、芯片物理特性测试；
[0018]当进行仿真准确性测试时，获取离线仿真软件和FPGA芯片的数据曲线差别，误差采用曲线差向量的2范数和无穷范数分别校核；
[0019]若误差小于1％时，则记录此时FPGA芯片评分为十分，且直接进入下一步测试环节；
[0020]若误差大于1％且小于3％时，则记录此时FPGA芯片评分为六分，且对FPGA芯片进行记录，并重启离线仿真软件，并对数值进行重新测试，当重新测试后误差小于1％，则将评分更新为八分，并进入下一步测试环节；
[0021]当重新测试后误差仍大于1％且小于3％，则重新进行第三次测试，若第三次重新测试后误差小于1％，则将评分更新为七分，并进入下一步测试环节，若第三次重新测试后误差大于1％，则更新评分为四分，且标记为三级问题芯片；
[0022]当重新测试后误差仍大于3％，则更新评分为三分，且标记为二级问题芯片；
[0023]若误差大于3％时，则记录此时FPGA芯片评分为一分，且标记此FPGA芯片为一级问题芯片。
[0024]作为本专利技术所述的用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法的一种优选方案，其中：所述五步测试法还包括，
[0025]当仿真实时性测试时，获取指令发出时间与指令响应时间的时间差；
[0026]若时间差小于0.05s，则记录此时FPGA芯片评分为十分，且直接进入下一步测试环节；
[0027]若时间差大于0.05s且小于0.1s，记录此时FPGA芯片评分为八分，且直接进入下一步测试环节；
[0028]若时间差大于0.1s，记录此时FPGA芯片评分为零分，且将芯片标记四级问题芯片；
[0029]当仿真性能测试时，增大实时FPGA芯片模拟的节点数、电力电子器件数量与变流器数量，并记录最多节点数、最多电力电子器件数量与最多变流器数量；
[0030]若电力系统最多目标数量与实时最多数量差小于0.5％时，记录此时FPGA芯片评分为十分，且直接进入下一步测试环节；
[0031]若电力系统最多目标数量与实时最多数量差大于0.5％且小于0.8％时，记录此时
FPGA芯片评分为八分，且直接进入下一步测试环节；
[0032]若电力系统最多目标数量与实时最多数量差大于0.8％时，记录此时FPGA芯片评分为五分，且直接进入下一步测试环节。
[0033]作为本专利技术所述的用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法的一种优选方案，其中：所述五步测试法还包括，
[0034]当进行芯片可操作性测试与芯片物理特性测试时，若测试状态正常则记录此时FPGA芯片评分为十分，若测试状态出现异常，则直接记录此时FPGA芯片评分为零分；
[0035]所述芯片可操作性测试包括，对具有人机交互界面的检测，对底层硬件描述语言的检测；对仿真运行过程的检测；
[0036]所述芯片物理特性测试包括：断电可靠性、长期高负载运行稳定性、电磁兼容、温湿度环境测试。
[0037]作为本专利技术所述的用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法的一种优选方案，其中：所述最终测试报告包括，测试项目与测试对象、测试机构与测试人员、测试时间和地点、测试用例及其相关参数、测试原始记录与数据处理分析、测试结论；
[0038]所述测试原始记录与数据处理分析包括，将五步测试法测试后的FPGA芯片总分与异常状态下FPGA芯片故障概率相乘得到最终芯片性能数据化展示；
[0039]所述一级问题芯片为报废芯片，其他等级问题芯片均可修复。
[0040]一种用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试系统，其特征在于：包括模型建立与计算模块、检测模块以及状态评定获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法，其特征在于：包括，根据历史电力系统正常运行参数以及异常运行参数，建立电力系统模型，并获取异常状态下FPGA芯片故障概率；预设五步测试法，对实时电力系统中FPGA芯片性能进行检测；根据实时检测结果，结合所述FPGA芯片故障概率，获取最终测试报告，判断FPGA芯片状态。2.如权利要求1所述的用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法，其特征在于：所述电力系统模型包括新能源发电模型、变流器模型及其控制系统模型、电容器模型、电感器模型、电网网络拓扑、线路参数模型、负荷模型；所述异常状态包括不同故障与扰动情况，所述不同故障或扰动类型包括负荷扰动、三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路、单相断线、两相断线故障。3.如权利要求2所述的用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法，其特征在于：所述异常状态下FPGA芯片故障概率包括，记同一周期内电力系统模型出现负荷扰动时FPGA芯片故障次数为a，出现扰动次数为A，出现短路时FPGA芯片故障次数为b，出现短路次数为B，出现断线时FPGA芯片故障次数为c，出现断线次数为C；其中，P
负荷扰动
为负荷扰动状态下FPGA芯片故障概率，P
短路
为负荷扰动状态下FPGA芯片故障概率，P
断线
为负荷扰动状态下FPGA芯片故障概率。4.如权利要求3所述的用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法，其特征在于：所述五步测试法包括，仿真准确性测试、仿真实时性测试、仿真性能测试、芯片可操作性测试、芯片物理特性测试；当进行仿真准确性测试时，获取离线仿真软件和FPGA芯片的数据曲线差别，误差采用曲线差向量的2范数和无穷范数分别校核；若误差小于1％时，则记录此时FPGA芯片评分为十分，且直接进入下一步测试环节；若误差大于1％且小于3％时，则记录此时FPGA芯片评分为六分，且对FPGA芯片进行记录，并重启离线仿真软件，并对数值进行重新测试，当重新测试后误差小于1％，则将评分更新为八分，并进入下一步测试环节；当重新测试后误差仍大于1％且小于3％，则重新进行第三次测试，若第三次重新测试后误差小于1％，则将评分更新为七分，并进入下一步测试环节，若第三次重新测试后误差大于1％，则更新评分为四分，且标记为三级问题芯片；当重新测试后误差仍大于3％，则更新评分为三分，且标记为二级问题芯片；若误差大于3％时，则记录此时FPGA芯片评分为一分，且标记此FPGA芯片为一级问题芯片。
5.如权利要求4所述的用于电力系统实时仿真的FPGA芯片测试方法，其特征在于：所述五步测试法还包括，当仿真实时性测试时，获取指令发出时间与指令响应时间的时间差；若时间差小于0.05s，则记录此时FPGA...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡江，陈巨龙，杨婕睿，李庆生，李震，张兆丰，张裕，刘文霞，唐学用，朱永清，王斌，牟雪鹏，汪玉翔，刘大猛，罗晨，李奎，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：