將可再生能源發電技術與現有的電網整合會出現許多嚴峻的挑戰。NREL,國家可再生能源實驗室的簡稱，正在應對處理這些挑戰，他們在不同的實驗室做了很多獨立的實驗，涉及到了很多方面，例如太陽能和風能發電系統，電網規劃與運營，能源的存儲，建筑技術，燃料電池和先進的汽車。NREL正在它的能源系統集成設備（ESIF）上嘗試這些實驗，這個設備是一個有182500平方英尺大小的測試設備，位于科羅拉多州的Golden市。NREL的研究人員需要想出一個簡單的可重配置電源監控解決方案，能夠提供實驗的實時數據。對這個實驗設備有兩個特別的要求，一是能提供兆瓦級別的硬件在環（HIL）模擬，二是具有千萬億次的計算能力。復雜的能量實驗的原型分析要求高速和高分辨率的數據支持。

這個設備具有兩個交流和兩個直流的環形總線，連接多個能量源穿過實驗室，這樣才能完成電網級別的實驗測試。研究人員需要一個功率監視器，他們才能夠進行配置實現多項的交流和直流電源的測量。他們同樣需要一個可配置的功率計，在分析功率特性例如實際功率、有效功率和總能量的時候可以模擬多個斷路器。這個功率監視器也要能夠與各種各樣的第三方人機接口和可編程邏輯控制器（PLC）相兼容。因為目前沒有現成的可供使用的解決方案，所以國家儀器公司（NI）的合作伙伴Optimation公司負責為ESIF(能源系統集成設備)開發具有以上這些功能的一個儀器。

Optimation公司為NI公司的70多個CompactRIO系統的堅固可配置的控制和監測單元提供了軟件鏡像，安裝在ESIF設備的配電板上，并且覆蓋了整個設備。Optimation公司的整體解決方案監測了ESIF設備的電源與實驗室電源之間的所有電氣部件。因此，所有在實驗室內被測試的器件和設備都能通過NI公司的CompactRIO系統進行監測。電壓互感器將實驗電壓大小調節到與NI公司設備相兼容的范圍內，防止了設備過電壓而造成損壞。NI公司的CompactRIO器件分布在ESIF設備的全部部位，過去GPS同步電壓和電流，最高可達1000V和1600A。

Optimation公司的設計團隊考慮在項目的初級階段采用傳統的PLC器件，然而很快就可以明顯的看出這個系統對于器件性能的要求遠遠超過了PLC器件的能力，所以Optimation公司選擇了NI公司的CompactRIO硬件系統和LabVIEW軟件進行設計，CompactTIO硬件系統具有編程靈活和準確的定時功能，以及可進行不同設置的兼容的高性能的I/O模塊。定時器模塊由嵌入在CompactRIO控制器內部的賽靈思FPGA芯片實現。Optimation公司的設計團隊為CompactRIO平臺開發了七款定制的不同配置的FPGA方案，允許對功率監測系統進行快速的可重配置，以滿足不同的實驗環境要求。

基于NI的解決方案中的幾個重要部分決定了這個工程項目的成功。第一，LabView軟件的FPGA模塊讓我們實現這樣一個系統成為可能，這個系統能夠識別不安全的電氣條件并且實時向控制系統報告這些情況。第二，輸入通道的及時采樣數據與NI 9467 GPS時間標記同步模塊組合提供了所需的100nsec的定時同步信號。最后，CompactRIO實時控制器的處理效率允許這個系統可以獲取和處理28個通道每秒51200個采樣的數據，同時并行管理其它一些功能，包括警報監測、TCP/IP通信和Modbus網絡。NI的解決方案允許Optimation公司的設計團隊以較快的效率推進這個工程項目，能夠在開發經費預算范圍內提前交出一份完美的解決方案。

注：Optimation科技公司的Craig Eidson和Jennfer Palumbo用這個項目參加了2014年度NI 工程影響力大獎角逐競賽，并且獲得了能源類工程冠軍。Optimation可以同樣獲得了英特爾物聯網獎，表彰它開發了一個高速的電氣分析系統，實現了利用CompactRIO平臺和LabVIEW實時模塊進行全設備的能量研究。

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