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专利号: 2023102464584
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于FPGA的电力线路保护设备,其特征在于,包括电流采集模块、串口数据传输模块和命令执行模块;

2

所述电流采集模块包括设置在I C总线上的若干电流采集芯片以及各采集芯片相应的EEPROM储存器,所述电流采集模块通过电流传感器将电流数据传送到电流采集芯片上,并将采集的电流数据存储在对应的EEPROM存储器上;

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所述串口数据传输模块包括与IC总线连接的IC收发器,所述IC收发器将电流采集模块采集的电流数据、采集芯片地址传输到RAM存储器进行串口协议封包,再经过FIFO存储器的缓冲,实现数据高速传输;所述命令执行模块包括Cyclone iv系列芯片,所述Cyclone iv系列芯片控制信号输出端与电力线路中的若干继电器连接,所述Cyclone iv系列芯片中设置有LPA*最优路径规划算法,根据采集芯片地址判断过流出现的位置,将筛选出过流信号的电力线路附近的继电器作为线路上的节点,进行最优路径规划,优化出最优距离的前置和后置继电器的位置,同时对外发送命令,控制电力线路的对应继电器动作。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的电力线路保护设备,其特征在于,将电力线路的继电器作为线路上的节点,利用LPA*最优路径规划算法进行最优路径规划的具体方法为:(1)将电力线路以继电器为节点,并将电力线路上的继电器节点作为集合J,j∈J,j为继电器节点;

(2)筛选出过流的电力线路,并以该线路附近的继电器节点建立继电器间的邻接矩阵,起始节点记为0,终点记为k+1,该矩阵M如下:其中,m00为第0个继电器节点到第0个继电器节点的距离估计值,其它各符号同理;

(3)初始化LPA*算法中的各继电器节点和计算函数值,将上述矩阵输入LPA*算法中,更新各个继电器节点值;

(4)计算最优路径值,通过计算rhs值来表示:

其中,rhs为最优路径值,j'为更新后的继电器节点值,ite(j)为上一迭代的继电器节点值,p(j')为节点j到起始点的预计最短距离,u(j'+j)为两节点之间的代价函数;代价函数为预计距离和实际距离之间的差值,表示如下:u(j′+j)=p(j′)‑p(j)

其中,p(j)为节点j到起始点的实际最短距离;

(5)更新顶点,即将该代价函数的计算值进行更新,缩小节点计算范围;

(6)判断该代价函数对应的最优路径值是否小于上一代,若是采用当前算法迭代结果值,若不是,则不采用;

(7)判断是否标记所有继电器节点,若是,则退出LPA*算法,并输出最优路径方案和值,若不是,则返回步骤(4),重新计算;

(8)输出最优前置、后置继电器距离方案。

3.根据权利要求1或2所述的基于FPGA的电力线路保护设备,其特征在于,该电力线路保护设备还包括LCD液晶显示屏、多位LED指示灯、无源蜂鸣器,所述LCD液晶显示屏与所述电流采集模块连接,将采集到的电流信号数据可视化;多位所述LED指示灯间隔设置在电力线路上,多位所述LED指示灯、无源蜂鸣器还与Cyclone iv系列芯片输出端连接,所述Cyclone iv系列芯片根据采集的电流信号数据与承受电流信号比较,当某段电力线路过流,通过输出信号控制无源蜂鸣器进行故障报警,同时控制多位LED指示灯将在对应位闪烁,实现报警的目标时,还能通过指示灯闪烁的位置判定电流过流位置。

4.根据权利要求3所述的基于FPGA的电力线路保护设备,其特征在于,所述电力线路设置为8段,每段上设置一个继电器,在故障报警时,多位LED指示灯设置为8位,与所述继电器成对设置。