基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及电力系统技术领域，具体涉及一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法及系统，该方法包括：通过可编程门阵列FPGA芯片对电力系统进行故障录波，采集模拟量和开关量数据；对所述开关量数据进行解析，获取发生变位动作的开关量；根据电力系统预设的配置信息，判断发生变位动作的开关量是否为保护或断路器；若是，则将所述开关量动作时间点前后预设时间段内的电力系统数据保存到工业级CF卡中，通过FPGA芯片将重要的保护动作故障数据保存到工业级CF卡中，实现了芯片级黑匣子录波功能，大大提高了故障录波器录波的可靠性。

Method and system for saving power system fault data based on FPGA chip

The present invention relates to the technical field of electric power systems, in particular to a FPGA based power system fault data storage system and method, the method includes: the power system fault recorder through programmable gate array FPGA chip, analog acquisition and switch data; analyzing the data acquisition, switch quantity a movement; according to the configuration information of power system default, switch judgment change action whether the protection or the circuit breaker; if so, the amount of time before and after the switch point preset power system data time saved to the industrial CF, FPGA chip through the action of fault data protection the preservation of the industrial CF, the chip level black box recorder function, greatly improving the reliability of the recorder recording fault.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法及系统。
技术介绍
故障录波器用于电力系统，可在系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故，判断保护是否正确动作，快速排查电网运行故障提供依据，因此，对提高电力系统安全运行水平有着重要作用。故障录波器装置一般由采集单元，数据处理单元，后台三部分组成。FPGA（Field－Programmable Gate Array，可编程门阵列）芯片在故障录波装置采集单元中，一般作为时序控制，数据传送。不做复杂逻辑判断及浮点运算。FPGA通过数据总线来采集模拟量和开关量电气信号，也可以通过读写网卡数据，接收基于IEC61850 中SV网络数据和GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event，面向通用对象的变电站事件）开关量信号。它将采集到的故障录波数据一般上送到具有操作系统的数据处理单元或嵌入式主板的后台机中。一但主板硬件、外部设备、操作系统崩溃或硬盘损坏，都会造成故障录波装置无法记录保存故障数据，这对分析电力系统故障是重大损失。目前电力行业对故障录波器装置要求录波完好率为100%，并将此指标纳入了内部考核和录波器厂家是否合格评判的重要依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法及系统，当电网中发生大量扰动，故障录波器都要进行录波，考虑到CF卡存储有限，本专利技术是通过FPGA芯片对开关量信息分析只将重要的保护动作故障数据保存到工业级CF卡中，其他数据直接上送到硬盘系统的处理单元或后台机。实现了芯片级黑匣子录波功能，大大提高了故障录波器录波的可靠性。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：作为本专利技术的一个方面，提供的一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法，包括：通过可编程门阵列FPGA芯片对电力系统进行故障录波，采集模拟量和开关量数据；对所述开关量数据进行解析，获取发生变位动作的开关量；根据电力系统预设的配置信息，判断发生变位动作的开关量是否为保护或断路器；若是，则将所述开关量动作时间点前后预设时间段内的电力系统数据保存到工业级CF卡中。可选地，在采集模拟量和开关量数据时，对数据打上时标。可选地，所述保存所述开关量动作时间点前后预设时间段内的电力系统数据具体为：根据开关量动作数据的时标获取动作时间点；根据所述动作时间点和预设的时间段获取故障数据采集时间段；采集所述故障数据采集时间段内的电力系统数据；将所述电力系统数据保存到工业级CF卡中。可选地，所述预设的时间段为100毫秒。可选地，将所述电力系统数据保存到工业级CF卡中之后还包括：在FPGA芯片中通过操作CF卡读写任务寄存器来读取所述电力系统数据。可选地，所述CF卡中包括三个双口随机存取存储器：RAM1、RAM2、RAM3，当读RAM1时写RAM2，若RAM2有坏道时，改为读RAM1写RAM3，无坏道正常写入时，跳转至读RAM2写RAM3，依次循环。作为本专利技术的另一个方面，提供的一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存系统，包括：数据处理模块，用于通过可编程门阵列FPGA芯片对电力系统进行故障录波，采集模拟量和开关量数据；开关逻辑判断模块，用于对所述开关量数据进行解析，获取发生变位动作的开关量； 根据电力系统预设的配置信息，判断发生变位动作的开关量是否为保护或断路器；CF卡控制模块，用于当发生变位动作的开关量为保护或断路器时，将所述开关量动作时间点前后预设时间段内的电力系统数据保存到工业级CF卡中。可选地，所述数据处理模块还用于：接收面向通用对象的变电站事件GOOSE报文，并对所述GOOSE报文进行解析，获取其中的开关量数据。可选地，所述CF卡控制模块还用于：在FPGA芯片中通过操作CF卡读写任务寄存器来读取所述电力系统数据。可选地，所述CF卡中包括三个双口随机存取存储器：RAM1、RAM2、RAM3，当读RAM1时写RAM2，若RAM2有坏道时，改为读RAM1写RAM3，无坏道正常写入时，跳转至读RAM2写RAM3，依次循环。本专利技术的有益效果为：一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法及系统，该方法包括： 通过可编程门阵列FPGA芯片对电力系统进行故障录波，采集模拟量和开关量数据；对所述开关量数据进行解析，获取发生变位动作的开关量；根据电力系统预设的配置信息，判断发生变位动作的开关量是否为保护或断路器；若是，则将所述开关量动作时间点前后预设时间段内的电力系统数据保存到工业级CF卡中，通过FPGA芯片将重要的保护动作故障数据保存到工业级CF卡中，实现了芯片级黑匣子录波功能，大大提高了故障录波器录波的可靠性。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法流程图；图2是本专利技术实施例一提供的另一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法流程图；图3是本专利技术实施例一提供的CF卡的读写驱动逻辑图；图4是本专利技术实施例二提供的一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存系统示范性结构框图。具体实施方式下面结合图1-图4并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例一图1是本实施例提供的一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法流程图。一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法，包括：S10、通过可编程门阵列FPGA芯片对电力系统进行故障录波，采集模拟量和开关量数据；S20、对所述开关量数据进行解析，获取发生变位动作的开关量；S30、根据电力系统预设的配置信息，判断发生变位动作的开关量是否为保护或断路器；若是，则说明此时发生了重要保护动作故障，进入步骤S40、将所述开关量动作时间点前后预设时间段内的电力系统数据保存到工业级CF卡中；否则，说明此时的开关量变位动作不重要，则进入步骤S50、不需要保存故障数据。在本实施例中，当电网中发生大量扰动，故障录波器都要进行录波，考虑到CF卡存储有限，本专利技术是通过FPGA芯片对开关量信息分析只将重要的保护动作故障数据保存到工业级CF卡中，其他数据直接上送到硬盘系统的处理单元或后台机。实现了芯片级黑匣子录波功能，大大提高了故障录波器录波的可靠性。在本实施例中，需要说明的是，判断发生变位动作的开关量是否为保护或断路器具体是判断发生变位动作的开关量是否为涉及保护动作的开关量，如：差动保护、距离保护、过流保护等；又或者是判断发生变位动作的开关量是否为涉及断路器的开关量，如：断路器过载、短路、接地等。在本实施例中，在采集模拟量和开关量数据时，对数据打上时标，以便于准确判断保护动作时间，也即开关量变位时间。如图2所示，在本实施例中，所述步骤S40包括：S41、根据开关量动作数据的时标获取动作时间点；S42、根据所述动作时间点和预设的时间段获取故障数据采集时间段；S43、采集所述故障数据采集时间段内的电力系统数据；S44、将所述电力系统数据保存到工业级CF卡中。在本实施例中，所述预设的时间段为100毫秒，则故障数据采集时间段为动作时间点前后各100毫秒。作为另一种实施例，所述预设的时间段可由用户自行设置。在本实施例中，将所述电力系统数据保存到工业级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法，其特征在于，包括：通过可编程门阵列FPGA芯片对电力系统进行故障录波，采集模拟量和开关量数据；对所述开关量数据进行解析，获取发生变位动作的开关量；根据电力系统预设的配置信息，判断发生变位动作的开关量是否为保护或断路器；若是，则将所述开关量动作时间点前后预设时间段内的电力系统数据保存到工业级CF卡中。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法，其特征在于，包括：通过可编程门阵列FPGA芯片对电力系统进行故障录波，采集模拟量和开关量数据；对所述开关量数据进行解析，获取发生变位动作的开关量；根据电力系统预设的配置信息，判断发生变位动作的开关量是否为保护或断路器；若是，则将所述开关量动作时间点前后预设时间段内的电力系统数据保存到工业级CF卡中。2.根据权利要求1所述的基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法，其特征在于，在采集模拟量和开关量数据时，对数据打上时标。3.根据权利要求2所述的基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法，其特征在于，所述保存所述开关量动作时间点前后预设时间段内的电力系统数据具体为：根据开关量动作数据的时标获取动作时间点；根据所述动作时间点和预设的时间段获取故障数据采集时间段；采集所述故障数据采集时间段内的电力系统数据；将所述电力系统数据保存到工业级CF卡中。4.根据权利要求3所述的基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法，其特征在于，所述预设的时间段为100毫秒。5.根据权利要求3所述的基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法，其特征在于，将所述电力系统数据保存到工业级CF卡中之后还包括：在FPGA芯片中通过操作CF卡读写任务寄存器来读取所述电力系统数据。6.根据权利要求1所述的基于FPGA芯片的电力系统故障数据保存方法，其特征在于，所述CF卡中包括三个双口随机存取存储器：RAM1、RA...

【专利技术属性】
技术研发人员：任家友，赵忠，聂云根，吴栋频，刘伟，
申请(专利权)人：深圳市双合电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44