集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台及处理方法技术

本发明专利技术公开了一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台及处理方法，基于该一体化硬件平台的电力装置连接于电力系统中能够实现对所述电力系统的继电保护、测控以及录波功能。该一体化硬件平台包括：ADC单元、存储单元、FPGA单元、MAC网口单元、CPU单元。所述ADC单元用于将所述电力系统的模拟信号转化为数字信号。存储单元用于存储数据。FPGA单元用于处理所述ADC单元输出的数字信号。MAC网口单元用于输出所述FPGA单元处理后的信号从而对所述电力系统进行继电保护、测控或录波。CPU单元用于控制上述各个单元。基于该一体化硬件平台的电力装置接入电力系统中就可以实现继电保护、测控以及录波功能，代替原有电力系统的继电保护装置和测控装置，节约硬件成本。

【技术实现步骤摘要】
集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台及处理方法
本专利技术涉及电力继电保护领域，特别涉及一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台及处理方法。
技术介绍
继电保护装置和测控装置均是电力系统里面重要的二次设备，在保障电力系统稳定运行方面意义重大。电力系统的继电保护装置能反应电气设备的故障和不正常工作状态，并自动迅速地、有选择性地动作于断路器将故障设备从系统中切除，保证无故障设备继续正常运行，将事故限制在最小范围，提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全、连续供电。电力系统的测控装置用于采集电力系统中的各种参数的信息，并将采集到的信息传输至后台以便电力调度，还用于控制电力系统。现阶段，电力系统的继电保护装置和测控装置都是独立的，使用不同的硬件平台，两者不能通用，电力系统的继电保护装置重在实现继电保护功能，测控装置重在实现对电力系统的测量控制功能。由于电力系统中继电保护装置和测控装置的需求量比较大，因此电力系统在这方面的成本比较高。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台，基于该一体化硬件平台的电力装置接入电力系统中就可以实现继电保护、测控以及录波功能，从而代替原有的电力系统的继电保护装置和测控装置，大大节约硬件成本。为实现上述目的，本专利技术提供了一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台，将基于该一体化硬件平台的电力装置连接于电力系统中能够实现对所述电力系统的继电保护、测控以及录波功能，该一体化硬件平台包括：ADC单元，包括一路或多路ADC，用于将所述电力系统的模拟信号转化为数字信号；FPGA单元，与所述ADC单元相连，用于处理所述ADC单元输出的数字信号，所述处理过程包括将该数字信号进行存储；以及通过继电保护算法及测控算法对该数字信号进行处理；MAC网口单元，是所述一体化硬件平台与所述电力系统之间的通信接口，用于输出所述FPGA单元处理后的信号从而对所述电力系统进行继电保护、测控或录波；CPU单元，与所述FPGA单元相连，用于控制所述ADC单元、所述FPGA单元以及所述MAC网口单元。在一优选的实施方式中，所述FPGA单元包括算法单元，与所述ADC单元相连，用于执行继电保护算法以及测控算法；ADC控制器，与所述ADC单元相连，用于设置所述ADC单元中每路ADC的采样精度和采样速率；MAC网口控制器，与所述MAC网口单元相连，用于控制所述MAC网口单元的通信过程。在一优选的实施方式中，所述ADC控制器包括DMA单元，用于将所述ADC单元输出的数据进行存储。在一优选的实施方式中，所述MAC网口单元包括至少两个MAC网口，在通信时，所述MAC网口控制器将通信数据进行复制并通过多个MAC网口传输至目的地。本专利技术还提供了一种集成继电保护、测控以及录波功能的处理方法，包括：步骤1，通过ADC将电力系统的模拟信号转化为数字信号；步骤2，通过继电保护算法以及测控算法对该数字信号进行处理；步骤3，输出上述处理后的数字信号。在一优选的实施方式中，所述步骤1之前还包括：设置ADC的采样精度和采样速率。在一优选的实施方式中，所述步骤3还包括：将上述处理后的数字信号进行复制，再通过多个网口输出。与现有技术相比，根据本专利技术的集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台以及处理方法具有如下有益效果：通过ADC单元将电力系统的模拟信号转化为数字信号，FPGA单元处理该数字信号，处理过程包括将该数字信号通过ADC控制器中的DMA直接搬运至存储单元进行存储，还包括将该数字信号进行继电保护算法和测控算法，MAC单元输出经过FPGA处理后的信号，该信号作用于电力系统，就可以实现对电力系统的继电保护、测控以及录波。基于该一体化硬件平台的电力装置接入电力系统中，能够代替原有的电力系统的继电保护装置和测控装置，大大节约硬件成本。附图说明图1是根据本专利技术一实施方式的集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台示意图；图2是根据本专利技术一实施方式的双MAC接口的示意图；图3是根据本专利技术一实施方式的集成继电保护、测控以及录波功能的处理方法的流程图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。本专利技术提供了一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台。基于该一体化硬件平台的电力装置接入电力系统中，能够代替原有的电力系统的继电保护装置和测控装置，大大节约硬件成本。图1是根据本专利技术一实施方式的集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台的示意图。该集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台包括：CPU单元10、存储单元11、FPGA(可编程逻辑阵列)单元12、ADC(模数转换器)单元13，MAC(物理地址)网口单元14。CPU单元10为该一体化硬件平台的核心单元，控制整个一体化硬件平台的各个单元协调工作，优选地，CPU单元10包括一个或多个CPU。存储单元11包括RAM(随机存储器)和ROM(只读存储器)。FPGA单元12(可编程逻辑单元)集成了算法单元12a、ADC控制器12b、MAC网口控制器12c。以FPGA实现算法单元12a、ADC控制器12b、MAC网口控制器12c的功能，可以提高该集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台的信息处理速度。算法单元12a用于实现继电保护算法及测控算法。ADC控制器12b用于控制ADC单元13。ADC单元13包括一路或多路模数转换器，用于将电力系统的模拟电压电流信号以高精度采样点形式转化为数字信号，该信号可用于继电保护，测量控制处理以及故障录波存储。故障录波就是在电力系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作。ADC控制器12b对ADC单元13的控制过程包括设置ADC单元中每路ADC的采样精度、每路ADC的采样速率。通过ADC控制器12b的控制实现ADC单元13的多路数据采样以及不同采样精度的差异输出。优选地，可以设置16位及以上的高精度采样。优选地，ADC控制器12b还可以处理ADC单元13转化的数字信号，ADC控制器12b内部设有专用DMA(直接内存访问)模块，当ADC单元13采样工作时，DMA可以不通过CPU单元10直接将数据搬运至存储单元12中，从而提高数据处理效率，通过该存储过程还可以实现故障录波功能。FPGA单元12中的MAC网口控制器12c用于控制MAC网口单元14，优选地，MAC网口单元14的网口数量多于两个，MAC网口控制器12c使MAC网口单元14具有交换架构的功能，优选地，在通信时，MAC网口控制器12c会将报文信息复制，沿多个方向沿环内节点传递至目的地。图2是根据本专利技术一实施方式的双MAC接口架构图。当MAC_1收到数据后可直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台，将基于该一体化硬件平台的电力装置连接于电力系统中能够实现对所述电力系统的继电保护、测控以及录波功能，其特征在于，该一体化硬件平台包括：ADC单元，包括一路或多路ADC，用于将所述电力系统的模拟信号转化为数字信号；FPGA单元，与所述ADC单元相连，用于处理所述ADC单元输出的数字信号，所述处理过程包括将该数字信号进行存储；以及通过继电保护算法及测控算法对该数字信号进行处理；MAC网口单元，是所述一体化硬件平台与所述电力系统之间的通信接口，用于输出所述FPGA单元处理后的信号从而对所述电力系统进行继电保护、测控或录波；CPU单元，与所述FPGA单元相连，用于控制所述ADC单元、所述FPGA单元以及所述MAC网口单元。

【技术特征摘要】
1.一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台，将基于该一体化硬件平台的电力装置连接于电力系统中能够实现对所述电力系统的继电保护、测控以及录波功能，其特征在于，该一体化硬件平台包括：ADC单元，包括一路或多路ADC，用于将所述电力系统的模拟信号转化为数字信号；FPGA单元，与所述ADC单元相连，用于处理所述ADC单元输出的数字信号，所述处理过程包括将该数字信号进行存储；以及通过继电保护算法及测控算法对该数字信号进行处理；MAC网口单元，是所述一体化硬件平台与所述电力系统之间的通信接口，用于输出所述FPGA单元处理后的信号从而对所述电力系统进行继电保护、测控或录波；CPU单元，与所述FPGA单元相连，用于控制所述ADC单元、所述FPGA单元以及所述MAC网口单元。2.根据权利要求1所述的集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台，其特征在于，所述FPGA单元包括：算法单元，与所述ADC单元相连，用于执行继电保护算法以及测控算法；ADC控制器，与所述ADC单元相连，用于设置所述ADC单元中每路ADC的采样精度和采样速率；MAC网口控制器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛维春，丁岳，王峥，李良，王于波，于同伟，张武洋，卢岩，杨文，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，北京智芯微电子科技有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21