本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力系統(tǒng)飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

進(jìn)入“十二五”以來(lái)，我國(guó)城市電力發(fā)展外部環(huán)境正在發(fā)生深刻變化，既有經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型電力需求增速趨勢(shì)的有利條件，也面臨電力供應(yīng)安全性和清潔性要求越來(lái)越高、峰谷調(diào)節(jié)矛盾越來(lái)越大、電力項(xiàng)目落地越來(lái)越困難等方面的挑戰(zhàn)，黨的十八屆三中全會(huì)作出全面深化改革若干重大問(wèn)題的決定，也對(duì)我國(guó)電力行業(yè)體制機(jī)制創(chuàng)新提出更高的要求。按照建設(shè)國(guó)際一流現(xiàn)代化城市的目標(biāo)來(lái)規(guī)劃城市電力供應(yīng)體系，需要用改革創(chuàng)新的思維，全面客觀的分析和研究。調(diào)研發(fā)達(dá)國(guó)家的電網(wǎng)發(fā)展歷程發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段后，受土地資源、環(huán)境容量等的限制，電力負(fù)荷的增長(zhǎng)變得較為緩慢甚至停止增長(zhǎng)，此時(shí)的電力負(fù)荷達(dá)到飽和狀態(tài)。以期對(duì)城市電網(wǎng)規(guī)劃起到引導(dǎo)作用，優(yōu)化電網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)。通過(guò)對(duì)城市飽和負(fù)荷的分析和預(yù)測(cè)，以期對(duì)城市電網(wǎng)規(guī)劃起到引導(dǎo)作用，確定城市電網(wǎng)最終規(guī)模，優(yōu)化電網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)，有利于促進(jìn)城市電網(wǎng)建設(shè)與城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)、與城市發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)。

目前，我國(guó)處于大力發(fā)展新能源階段，網(wǎng)架處于快速發(fā)展建設(shè)期，電網(wǎng)負(fù)荷需求總量是城市電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)工作, 它決定了未來(lái)城市對(duì)電力的需求量和未來(lái)城市電網(wǎng)的供電容量, 其精度的高低直接影響著電網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量的優(yōu)劣。因此，負(fù)荷需求總量的預(yù)測(cè)成為電網(wǎng)建設(shè)中的主要環(huán)節(jié)之一。

飽和負(fù)荷是指城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展到一定階段后，受人口、徒弟、環(huán)境等資源條件的影響，總負(fù)荷的增長(zhǎng)速度放緩甚至停止增長(zhǎng)時(shí)期的負(fù)荷。電力負(fù)荷密度與人均GDP、人口密度、用地性質(zhì)和區(qū)域的經(jīng)濟(jì)規(guī)劃布局關(guān)系密切，其總趨勢(shì)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，區(qū)域電力需求經(jīng)歷充分發(fā)展后將趨于飽和。

目前采用的運(yùn)算器，均是基于學(xué)習(xí)訓(xùn)練的預(yù)測(cè)方法來(lái)計(jì)算電網(wǎng)在某一時(shí)期的負(fù)荷需求總量，這類計(jì)算器普遍存在預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。這一類預(yù)測(cè)器的核心部件是學(xué)習(xí)器的訓(xùn)練，為了保證預(yù)測(cè)的計(jì)算速度，多采用弱分類的方法構(gòu)造學(xué)習(xí)器，而弱分類器對(duì)于樣本特征的分類可能存在錯(cuò)誤的判斷，尤其對(duì)含有多種電源類型的電網(wǎng)中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)問(wèn)題造成錯(cuò)誤學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確。由于中長(zhǎng)期負(fù)荷需求受到電網(wǎng)運(yùn)行方式、電源組成、負(fù)荷類型、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、行政規(guī)劃等等諸多因素影響，含有多種電源類型的電網(wǎng)中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)問(wèn)題又受到分布式電源建設(shè)發(fā)展等特殊因素的影響，普遍缺乏顯著性與規(guī)律性，導(dǎo)致目前的諸多預(yù)測(cè)方法錯(cuò)誤學(xué)習(xí)情況比較嚴(yán)重，并不能準(zhǔn)確地適用于中長(zhǎng)期負(fù)荷需求預(yù)測(cè)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種電力系統(tǒng)飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)的裝置，其提高效率，使負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)程更加快速有效，其提高了系統(tǒng)的EMC性能和通信速度，提高大量電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和準(zhǔn)確度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了電力系統(tǒng)飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)的裝置，其包括雙CPU模塊、GPRS通訊模塊及人機(jī)交互單元；所述雙CPU模塊分別與GPRS通訊模塊及人機(jī)交互單元相連；其特征為，所述雙CPU模塊包括FPGA模塊、DSP模塊及外部存儲(chǔ)器。

所述 GPRS 通訊模塊還設(shè)置有抗干擾電路。

所述電力系統(tǒng)飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)的裝置還包括與小范圍監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腪igbee通訊模塊，所述Zigbee通訊模塊與雙CPU模塊相連。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述的FPGA 模塊包括存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制單元、數(shù)據(jù)處理單元、異步FIFO 單元、同步 FIFO 單元和數(shù)據(jù)讀寫(xiě)檢測(cè)單元；

所述存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制單元用于從所述外部存儲(chǔ)器讀取預(yù)定單位的數(shù)據(jù)，并將每單位的數(shù)據(jù)依次送入所述數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元用于對(duì)每單位的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后送入所述異步 FIFO 單元；所述異步 FIFO 單元用于對(duì)所述預(yù)定單位的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)鐘域轉(zhuǎn)換后送入所述同步 FIFO單元；所述同步 FIFO 單元用于緩存所述異步 FIFO 單元送入的數(shù)據(jù)，并在所緩存的數(shù)據(jù)達(dá)到所述預(yù)定單位時(shí)，向所述 DSP 模塊發(fā)出中斷信號(hào)；所述 DSP 模塊用于根據(jù)所述中斷信號(hào)從所述同步 FIFO 單元讀取數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)讀寫(xiě)檢測(cè)單元用于在檢測(cè)到所述 DSP 模塊每讀取完一個(gè)單位的數(shù)據(jù)時(shí)，向所述存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制單元發(fā)出反饋信號(hào)，以使得所述存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制單元根據(jù)所述反饋信號(hào)從所述外部存儲(chǔ)器讀取下一單位的數(shù)據(jù)。

作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述 DSP 模塊具體用于根據(jù)所述中斷信號(hào)向所述同步 FIFO 單元發(fā)送讀取控制信號(hào)；所述同步 FIFO 單元用于根據(jù)所述讀取控制信號(hào)輸出數(shù)據(jù)至所述 DSP 模塊。

作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述的人機(jī)交互單元包括按鍵和液晶顯示屏。

作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述的抗干擾電路包括雙向瞬態(tài)抑制二極管封裝芯片SMDA15C，SMDA15C芯片的5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)引腳連在一起，其公共交點(diǎn)與RS485芯片的GND端相連，SMDA15C芯片的4號(hào)引腳與RS485+信號(hào)端連接，SMDA15C芯片的3號(hào)引腳連接RS485-信號(hào)端。

作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述的液晶顯示屏采用 VGY12864COLED 液晶顯示屏。

作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述雙CPU模塊通過(guò)GPRS 通訊模塊與調(diào)度中心通訊，所述調(diào)度中心內(nèi)還集成有GPRS信號(hào)檢測(cè)模塊。

作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述GPRS信號(hào)檢測(cè)模塊包括用于采集 GPRS 信號(hào)的下位機(jī)子系統(tǒng)和用于向所述下位機(jī)子系統(tǒng)發(fā)送 AT 指令的上位機(jī)，所述下位機(jī)子系統(tǒng)包括用于采集GPRS信號(hào)的GPRS調(diào)制解調(diào)模塊、用于進(jìn)行GPRS通信認(rèn)證的SIM卡及天線模塊；所述GPRS調(diào)制解調(diào)模塊分別與SIM卡和天線模塊相連，所述 GPRS 調(diào)制解調(diào)模塊接收所述 AT 指令、響應(yīng)所述 AT 指令對(duì)所述 GPRS 通信信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)、并將調(diào)制解調(diào)后的 GPRS 通信信號(hào)發(fā)送至所述上位機(jī)子系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型有益效果。

本實(shí)用新型采用雙CPU模塊，利用該雙CPU結(jié)構(gòu)，分析甄選加入新能源因素并對(duì)其進(jìn)行量化，如新能源實(shí)際投產(chǎn)量、新能源新增投產(chǎn)量、風(fēng)電場(chǎng)地區(qū)年平均風(fēng)速、光伏電廠年地區(qū)平均日照等，該雙CPU結(jié)構(gòu)充分訓(xùn)練數(shù)據(jù)，最大化避免產(chǎn)生過(guò)度學(xué)習(xí)，提高算法效率，使負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)程更加快速有效，提高大量電網(wǎng)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)獲取的可靠性，利于提高含多源電網(wǎng)中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度，方便電網(wǎng)規(guī)劃單位調(diào)整該電網(wǎng)中各個(gè)發(fā)電區(qū)域的配合，使該地區(qū)電網(wǎng)的總體發(fā)電水平能夠支撐未來(lái)地區(qū)負(fù)荷的總體需要。

本實(shí)用新型所述雙CPU采用FPGA+DSP，F(xiàn)PGA用于完成大數(shù)據(jù)高速處理，DSP用于完成后期復(fù)雜處理。提高系統(tǒng)的處理速度，通過(guò) FPGA 預(yù)先緩存預(yù)定單位的數(shù)據(jù)，并監(jiān)測(cè)FPGA和DSP之間的交互，在DSP從FPGA讀取完數(shù)據(jù)之前FPGA提前從外部存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理和緩存，從而能夠保證在EMIF傳輸方式下，F(xiàn)PGA 與DSP之間的數(shù)據(jù)傳輸連續(xù)性，即使在DSP發(fā)送的讀取控制信號(hào)不連續(xù)，且不連續(xù)的間斷點(diǎn)隨機(jī)出現(xiàn)時(shí)，F(xiàn)PGA也能夠提前準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，保證 FPGA 到 DSP 的數(shù)據(jù)的正確、可靠傳輸，并且 FPGA不再簡(jiǎn)單作為布線通道，可以將部分在DSP 內(nèi)進(jìn)行的運(yùn)算移植到 FPGA 中，為DSP預(yù)留更多的處理時(shí)間，以降低 DSP 的實(shí)時(shí)性設(shè)計(jì)難度。

本實(shí)用新型所述通訊模塊間所增設(shè)的抗干擾電路，可有效避免數(shù)據(jù)和通訊受到不必要的噪聲干擾。

本實(shí)用新型所述調(diào)度中心增設(shè)GPRS信號(hào)檢測(cè)模塊，用于GPRS信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)，當(dāng)遠(yuǎn)程通信過(guò)程中出現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量差等問(wèn)題，檢測(cè)人員可及時(shí)了解情況并排查。

本實(shí)用新型還增設(shè)了可用于小范圍監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的Zigbee通訊模塊，方便近距離的小范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型保護(hù)范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。

圖1是本實(shí)用新型原理框圖。

圖2是本實(shí)用新型GPRS信號(hào)檢測(cè)模塊原理框圖。

圖3是本實(shí)用新型抗干擾電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型包括雙CPU模塊、GPRS通訊模塊及人機(jī)交互單元；所述雙CPU模塊分別與GPRS通訊模塊及人機(jī)交互單元相連；其特征為，所述雙CPU模塊包括FPGA模塊、DSP模塊及外部存儲(chǔ)器；所述 GPRS 通訊模塊還設(shè)置有抗干擾電路；所述電力系統(tǒng)飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)的裝置還包括與小范圍監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腪igbee通訊模塊。

所述的FPGA 模塊包括存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制單元、數(shù)據(jù)處理單元、異步FIFO 單元、同步 FIFO 單元和數(shù)據(jù)讀寫(xiě)檢測(cè)單元；所述存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制單元用于從所述外部存儲(chǔ)器讀取預(yù)定單位的數(shù)據(jù)，并將每單位的數(shù)據(jù)依次送入所述數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元用于對(duì)每單位的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后送入所述異步 FIFO 單元；所述異步 FIFO 單元用于對(duì)所述預(yù)定單位的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)鐘域轉(zhuǎn)換后送入所述同步 FIFO單元；所述同步 FIFO 單元用于緩存所述異步 FIFO 單元送入的數(shù)據(jù)，并在所緩存的數(shù)據(jù)達(dá)到所述預(yù)定單位時(shí)，向所述 DSP 模塊發(fā)出中斷信號(hào)；所述 DSP 模塊用于根據(jù)所述中斷信號(hào)從所述同步 FIFO 單元讀取數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)讀寫(xiě)檢測(cè)單元用于在檢測(cè)到所述 DSP 模塊每讀取完一個(gè)單位的數(shù)據(jù)時(shí)，向所述存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制單元發(fā)出反饋信號(hào)，以使得所述存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制單元根據(jù)所述反饋信號(hào)從所述外部存儲(chǔ)器讀取下一單位的數(shù)據(jù)。

所述 DSP 模塊具體用于根據(jù)所述中斷信號(hào)向所述同步FIFO 單元發(fā)送讀取控制信號(hào)；所述同步 FIFO 單元用于根據(jù)所述讀取控制信號(hào)輸出數(shù)據(jù)至所述DSP模塊。

本實(shí)用新型還增設(shè)了可用于小范圍監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的Zigbee通訊模塊，方便近距離的小范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)。所述雙CPU 單元與Zigbee通訊模塊相連，Zigbee通訊模塊與小范圍監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)相連。

所述的雙CPU單元，用于對(duì)人機(jī)交互單元輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)計(jì)算。FPGA用于完成大數(shù)據(jù)高速處理，DSP用于完成后期復(fù)雜處理。

所述GPRS通訊模塊包括與DSP相連的RS485、GPRS模塊及與RS485、 GPRS模塊相連的抗干擾電路。

所述DSP模塊可選型號(hào)TMS320F28335的DSP為主控芯片，以SP485R芯片作為RS485收發(fā)器，DSP與RS485的連接屬本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可輕易獲得，此處不加贅述。

為降低外部信號(hào)對(duì)485的干擾，在外部信號(hào)接入GPRS模塊前增設(shè)了抗干擾電路，如圖3所示，所述的抗干擾電路包括雙向瞬態(tài)抑制二極管封裝芯片SMDA15C，SMDA15C芯片的5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)引腳連在一起，其公共交點(diǎn)與RS485芯片的GND端相連，SMDA15C芯片的4號(hào)引腳與RS485+信號(hào)端連接，SMDA15C芯片的3號(hào)引腳連接RS485-信號(hào)端。這樣能夠有效避免數(shù)據(jù)和通訊電路受到不必要的噪聲干擾。

如圖2所示，所述雙CPU模塊通過(guò)GPRS通訊模塊與調(diào)度中心通訊，所述調(diào)度中心內(nèi)還集成有GPRS信號(hào)檢測(cè)模塊。

GPRS信號(hào)檢測(cè)模塊包括用于采集GPRS信號(hào)的下位機(jī)子系統(tǒng)和用于向所述下位機(jī)子系統(tǒng)發(fā)送AT指令的上位機(jī)，所述下位機(jī)子系統(tǒng)包括用于采集GPRS信號(hào)的GPRS調(diào)制解調(diào)模塊、用于進(jìn)行GPRS通信認(rèn)證的SIM卡、天線模塊及電源；所述GPRS調(diào)制解調(diào)模塊分別與SIM卡和天線模塊相連，所述電源分別與GPRS調(diào)制解調(diào)模塊及SIM卡相連，所述GPRS調(diào)制解調(diào)模塊接收所述AT指令、響應(yīng)所述AT指令對(duì)所述GPRS通信信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)、并將調(diào)制解調(diào)后的GPRS通信信號(hào)發(fā)送至所述上位機(jī)子系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)。下位機(jī)子系統(tǒng)，可響應(yīng)所述AT指令對(duì)所述GPRS通信信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)、并將調(diào)制解調(diào)后的GPRS通信信號(hào)發(fā)送至所述上位機(jī)子系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)操作簡(jiǎn)單、設(shè)備攜帶方便、成本低。

對(duì)于上位機(jī)子系統(tǒng)，優(yōu)選地為包括用于檢測(cè)信號(hào)質(zhì)量的處理器的服務(wù)終端，所述服務(wù)終端優(yōu)選地可包括計(jì)算機(jī)。所述處理器內(nèi)可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員慣用的用于檢測(cè)GPRS信號(hào)質(zhì)量的檢測(cè)程序。優(yōu)選地，上位機(jī)子系統(tǒng)可通過(guò)通信串口與下位機(jī)子系統(tǒng)互聯(lián)。

GPRS信號(hào)檢測(cè)方法，首先，通過(guò)所述上位機(jī)子系統(tǒng)向所述下位機(jī)子系統(tǒng)發(fā)送AT指令，所述下位機(jī)子系統(tǒng)將所述AT指令傳送至所述GPRS調(diào)制解調(diào)模塊，GPRS調(diào)制解調(diào)模塊接收所述AT指令，響應(yīng)所述AT指令對(duì)所述GPRS通信信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，并將調(diào)制解調(diào)后的GPRS通信信號(hào)發(fā)送至所述上位機(jī)子系統(tǒng)，上位機(jī)子系統(tǒng)對(duì)調(diào)制解調(diào)后的GPRS通信信號(hào)進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)。