基于GIS技术的电网工程数字化设计移交系统集成设计

谢露艳

（上海核工程研究设计院有限公司，上海 200233）

0 引言

结合电网的输出电能指标进行电网工程数字化设计，建立电网的数字化信息管理模型，提高电网的稳定性和输出质量，提取电网工程数字化设计移交的GIS大数据信息特征量，采用GIS智能信息调度方法进行电网工程数字化设计移交系统的集成设计和信息智能化调度，根据GIS信息的挖掘结果进行电网工程数字化设计移交系统集成设计，相关的移交系统集成设计方法研究受到人们的极大关注[1]。

传统方法中，对电网工程数字化设计移交系统的设计主要通过采用电网线性规划算法，根据电网节点的输出信息特征量进行智能集成信息管理和调度，结合GIS大数据信息融合方法，实现电网工程数字化设计移交系统设计，肖思明提出基于虚拟现实交互的电网工程数字化设计移交方法，建立电网运行风险管理的灰色模型，结合虚拟现实技术进行系统优化设计，但该系统的设计集成性不好。曾祥龙提出一种基于非线性统计信息分析的电网工程数字化设计移交系统集成设计方法，构建电网工程数字化设计移交的关联因子，实现数字化设计移交系统集成设计，但该方法的计算开销较大，关联度不高。针对上述问题，本文提出基于GIS技术的电网工程数字化设计移交系统集成设计方法，构建电网工程数字化信息采样模型，采用GIS地理信息参数进行电网工程数字化信息融合和特征挖掘，根据电能质量评估标准进行电网工程数字化设计移交的健康指数评价体系设计，以等级划分标准为依据进行电网工程数字化设计移交系统的GIS信息调度优化。在总线控制协议下进行电网工程数字化设计移交的分散控制设计，基于ADSP21160处理器进行系统集成电路设计。最后进行实验分析，展示了本文方法在提高电网工程数字化设计移交集成控制方面的优越性能。

1 电网工程数字化设计移交总体设计

为了实现电网工程数字化设计移交系统集成设计，首先进行电网工程数字化设计移交系统的总体结构构建，基于GIS技术进行电网工程数字化设计移交系统的自动编译软件开发设计，采用DSP和逻辑PLC进行电网工程数字化设计移交系统的总线模块设计和GIS地理信息处理，构建基于GIS技术的电网工程数字化设计移交系统的底层硬件结构，采用AD电路进行电网工程数字化设计移交系统的原始信息采集[2]，采集电网工程数字化设计移交系统GIS信息主要有配电网的健康指数信息、输出功率增益信息、电能损耗信息以及负载开销信息等。基于GIS技术进行电网工程数字化设计移交系统的逻辑判断和模糊识别，在执行机构中进行电网工程数字化设计移交控制指令输入性测试，建立电网工程数字化设计移交的信息采集模块和嵌入式控制模块，在控制执行终端实现电网工程数字化设计移交系统的高精度信息采样和逻辑控制，根据上述设计原理，构建电网工程数字化设计移交系统的总体结构模型如图1所示。

图1 电网工程数字化设计移交系统的总体结构模型

根据图1的总体设计构架，采用程序加载和交叉编译方法进行电网工程数字化设计移交系统的程序交叉编译设计，将控制质量加载到应用程序中，实现电网工程数字化设计移交系统的时钟采样和有源晶振控制[3]，采用ISA/EISA/Micro Channel扩充总线加载电网工程数字化指令，依据离散分布控制精准识别与编译电网工程，核心处理器为逻辑ADSP-BF537，可以提高系统整体控制性。

2 GIS信息处理算法设计

2.1 电网工程数字化信息采样模型

结合大数据融合法实现电网工程数字化设计移交的GIS信息调度，采用DC/DC模块进行电网工程数字化设计移交GIS信息融合和大数据为挖掘，对采集的数据输入到电网集成移交系统中实现信号放大和滤波，采用频率分量特征分解方法进行电网工程数字化设计移交GIS信息采样，得到设计的电网工程数字化设计移交GIS信息采集模型如图2所示。

图2 电网工程数字化设计移交GIS信息采集模型

根据图2的信息采集模型，从大数据挖掘的角度分析电网工程数字化设计移交GIS信息的统计特征量，得到在嵌入式环境下电网工程数字化设计移交GIS信息的特征分解模型描述为：

2.2 电网工程数字化信息融合和特征挖掘

计算输出健康指数并确定健康等级，提取嵌入式电网工程数字化设计移交系统的关联规则信息，对电网工程数字化设计移交GIS信息采用时频分析方法进行特征拟合，得到嵌入式电网工程数字化设计移交GIS信息的阶跃式传输函数为：

对电网工程数字化设计移交GIS信息每个频域的输出特征量求得频谱信息，表示为：

计算表征健康状态的关键特征量，得到端电压峰值x（t）的连续关联特征分量为：

其中i=1，2，…，n，根据电网系统的电气性能、理化性能、机械性能，在发电功率突变下进行嵌入式电网工程数字化设计移交GIS信息调度，最小关键特征量集为：

在低信噪比条件下，计算配电设备与网络的关键振荡分量，电网工程数字化设计移交GIS信息的特征分辨参数为：

根据对电网工程数字化设计移交GIS信息的特征识别结果，使用嵌入式设计方法，进行电网工程数字化设计移交系统的GIS信息融合调度。

2.3 健康指数评价体系设计

其中NI、NR和NS分别表示电网工程数字化设计移交GIS信息的控制器参数、设备特征量权重以及纳容量[4]。依据灰色分析进行电网工程数字化设计移交GIS信息的灰色关联特征量调度，为：

综上分析，依据等级划分标准，优化调度电网工程数字化设计。

3 系统的硬件集成设计

在上述算法设计的基础上，进行电网工程数字化设计移交系统的集成设计，依据ARM系统，远程传输与控制移交系统，依据JTAG调试接口转换移交控制指令，通过高速数字信号处理器进行电网工程数字化设计移交自动控制程序处理，在总线控制协议下进行电网工程数字化设计移交的分散控制设计，基于ADSP21160处理器进行系统集成电路设计，设计的系统分为信息输入模块、控制模块、存储以及输出转换模块。采用PPI延时计数寄存器和VIX总线实现移交系统的信息采样和输入可控制，读取0x00字节控制指令集，引导ROM配置电网工程数字化设计移交系统的传感器，得到信息输入模块设计电路如图3所示。

图3 信息输入模块

控制模块是整个电网工程数字化设计移交系统的核心[5]，采用ADSP-BF537BBC-5A实现集成总线设计，控制器理论依据为MAC层交互协议，得到控制模块电路如图4所示。

图4 控制模块电路设计

通过工业标准级的六线同步串口实现电网工程数字化设计移交系统的PCI总线设计和信息存储器模块设计，采用LCDDMA、LPC3600进行电网工程数字化设计的安全配置，综上分析，系统的集成设计如图5所示。

图5 系统集成设计

4 实验测试分析

对电网工程数字化设计移交系统的测试采用Matlab和Simulink嵌入式测试方法，对GIS信息的采样频率设定为200KHz，利用RTC（Real-time counter）作为内部晶振进行电网工程数字化AD信息采样，采样周期为15，干扰强度为-12dB，基波分量为2.59，极化误差设定为2.1%，根据上述仿真参量设定，测试电网工程的视极化率和电阻率，得到测试结果如图6、图7所示。

图6 视极化率测试

图7 视电阻率测试

由图6、图7可以看出，本文方法信息管理的稳定性较好，极化误差较低，视电阻率的输出稳定程度较高，有效提高了电网输出的指标质量，系统的稳定可靠性较好。

5 结语

进行电网的信息化管理，结合电网的输出电能指标进行电网工程数字化设计，建立电网的数字化信息管理模型，提高电网的稳定性和输出质量，本文采用GIS地理信息参数，融合挖掘数字化信息，根据电能质量评估标准进行电网工程数字化设计移交的健康指数评价体系设计，采用灰色分析方法，进行电网工程数字化设计移交GIS信息的灰色关联特征量调度。并实现了对系统的硬件集成设计，研究得知，设计系统的稳定性较高，输出电网参数指标的收敛性较好。