用NI高效软硬件平台打造智能电网

如今，全世界都在面临一个相同的话题，那就是怎么打造一个高效、智能的电力系统。传统的电力系统在现代社会需求的冲击下，已经变得千疮百孔，而新技术的发展又给电力系统提供了升级的条件。因此，新型电力系统在多重因素推动下已是呼之欲出。但是，如何去实现这样的系统，还要面临很多的问题。NI公司在这方面有很多的经验，下面就让我们看看他们是怎么做的。

NI公司的产品种类很丰富，灵活性也高，在电力领域，主要的应用层面是电力电子的控制和电网的状态监测。通过多年的积累，NI公司的解决方案已经形成了几个重要优势。一是引入FPGA，使用户能方便地开发电力电子核心设备，极大地缩短了上市时间。二是在产品中不断加入对最新行业标准的支持，并提供了符合国际标准协议和参数的工具。三是充分利用其在测试测量领域的技术优势，为电力系统的计量、测试与标定提供高性能解决方案。为了配合电网设备开发的新需求，NI还在不断地升级产品，如在产品中采用24位ADC，以满足高采样率的要求。

NI的解决方案涵盖了当下电力系统的各主要方面。举例来说，在电力传输监控领域，传统的方法是出现故障后，通过人力去调查。NI公司的解决方案则在电网各处设置监控设备，通过精确采样和GPS定位技术，在故障发生前就发现隐患。这里面，除了涉及高速数据采样和处理外，还有一个重要的环节就是通信。利用通信进行数据传输，就要符合不同的标准，如果用配置不同硬件的方法来实现，成本会极高，而NI的优势就在这里体现了。其产品是硬件加软件的一体方案，通过软件的升级，很容易就能满足各种标准的要求。并且，NI产品的开放程度很高，用户能在平台上自由地实现自己的功能，而其开发的IP也能得到有效的保护。NI公司在美国休斯敦市配备了智能电网监测设备，系统要求设备能连接不同的数据库，通过固件升级的方法，就一次性实现了配电网监测系统的升级。

智能电网是一个全新的概念，包括了采用最新的能源发电，如太阳能和风能。但是这两种能源受天气的影响较大，并网发电会造成电能质量下降的问题。NI的技术此时又能发挥重大作用，依靠LabVIEW软件的灵活性和FPGA的可重复编程性，用户可以开发出能测量基波有效值，相角，有功/无功/视在功率，频率，闪变，不平衡度等多种参数的电能计量、电能质量或电能监测分析设备，实现对智能电网的高精度监控。今年的NIweek上，NI公司专门推出了用于开发电力电子控制系统的Single-Board RIO GPIC套件。该产品提供标准的RIO架构，结合功能全面的NI LabVIEW系统设计工具链，可用于实现智能的并网型能量转换系统，并显著降低嵌入式系统的开发成本和风险。此系统提供标准的模拟和数字I/O接口，以及FPGA Fabric中58个数字信号处理内核，用来满足智能电网电力电子应用中的控制算法、I/O、性能和成本要求。其主要特性为：使用经过预先验证的、带有完整的模拟和数字I/O接口；使用功能全面的图形化系统设计工具链和高精度的电力电子线路仿真系统；采用高性能FPGA；内置400MHz PowerPC 嵌入式处理器，结合 VxWorks实时操作系统。该系统可为新型能源转换系统的设计、测试和大规模部署应用带来革新。还要一提的是，智能电网的监测，很多时候都在恶劣条件下进行，因此，监控设备必须坚固耐用。NI公司的CompactRIO和Single-board RIO都能适应很恶劣的环境，用它们打造的系统将会非常可靠。

灵活、高效、开放的软件平台加上精准、可靠的硬件平台，两者的无缝集成将给电力电子领域的工程师提供非常便利的二次开发平台。现在，智能电网已经在国内蓬勃起步，相信NI公司高效的解决方案会给这个行业注入更大的活力。