一种多用途的智能变电站高速采样方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多用途的智能变电站高速采样方法，包括以下步骤，FPGA高速数据采集；FPGA低通滤波，FPGA线性插值，FPGA数据推送，DSP应用采样数据。本发明专利技术同时公开一种多用途的智能变电站高速采样装置。本发明专利技术方案，与现有技术相比，实现了从FPGA高速数据采集，根据不同的应用设置的采样率和低通系数，完成各个应用的数据的滤波和插值处理，可以满足保护，测控，合并单元以及故障录波器的数据需求，DSP负载率低，可扩展性强，为智能变电站多功能设备的集成提供了一种复用采样数据的方法，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种多用途的智能变电站高速采样方法及装置
本专利技术涉及电力系统智能变电站领域，具体涉及一种多用途的智能变电站高速采样方法及装置。
技术介绍
智能变电站采用数字化的通信方式，大大提高了数据共享能力，也间接促进了装置的集成。从早期的保护测控分立布置，到保测一体集成装置，在到后来的站域保护装置，以及多合一装置，装置的集成度越来越高，数据共享程度越来越大。国网技术学院学报于2016年第2卷的一篇文章《智能变电站110(66)kV系统多合一装置整合研究》中提到，一种集成保护、测控、非关口计量、合并单元、智能终端的多合一装置。由于各个应用业务的需求不同，导致对装置采样率和截止频率的需求也不同，对于保护装置来说一般要求1.2kHz的采样率，以及频率不高于300Hz的截止频率，对于测控装置来说一般要求2.4kHz的采样率，截止频率不高于1.2kHz的采样率，对于合并单元来说一般要求4kHz的采样率，截止频率一般不高于2kHz，对于故障录波器来说一般要求10kHz的采样率，截止频率一般不高于5kHz。那么这么多应用集成到一个装置中，多采样率的需求无法通过同一套硬件实现，需要配置不同的采样板卡实现不同的采样率和低通截止频率，造成集成困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为了解决多采样率的需求无法通过同一套硬件实现、需要配置不同的采样板卡实现不同的采样率和低通截止频率的问题，提出一种多用途的智能变电站高速采样方法，采用FPGA统一的高速数据采集，应用不同的滤波算法，插值成不同的采样频率，能够满足各个应用的不同采样率和不同截止频率的要求。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种多用途的智能变电站高速采样方法，包括以下步骤，步骤(A)，FPGA高速数据采集：FPGA直接控制ADC的数据转换，并且通过ADC的数据总线读取ADC的采样数据；然后执行步骤(B)；步骤(B)，FPGA低通滤波：FPGA采用低通滤波进行数据的滤波处理；然后执行步骤(C)；步骤(C)，FPGA线性插值：根据设置的采样率，采用线性插值方法插值出采样数据；然后执行步骤(D)；步骤(D)，FPGA数据推送：FPGA把插值后的采样数据采用DMA的方式推送到DDR；然后执行步骤(E)；步骤(E)，DSP应用采样数据：DSP应用程序读取DDR中的采样数据进行计算，结束流程。进一步地，所述步骤(A)中FPGA直接控制AD的数据转换，并且通过ADC的数据总线读取ADC的采样数据具体为：FPGA控制ADC芯片的CONVERT管脚，进而控制ADC的采样转换，采用上升沿、下降沿或双沿触发。进一步地，所述步骤(B)中线性滤波的公式为：其中，y(n)为线性滤波后的采样值，x(n-k)为原始采样值前退k点的数据，b(k)为滤波系数，k为采样点序号，k的取值为0-15，即16个滤波系数。进一步地，所述滤波系数为多组，对应于多组低通滤波的输出。进一步地，所述步骤(C)中线性插值方法的公式为：其中，y(t)为线性插值后的采样值，k为采样点序号，x(k)为原始k点的采样值，x(k+1)为原始k+1点的采样值，t0为x(k)点对应的时标，t1为x(k+1)点对应的时标，t为线性插值时标，ts为原始采样周期。进一步地，所述的DSP应用包括多组不同的应用，对应于多组不同的功能模块。本专利技术相应提出了一种多用途的智能变电站高速采样装置，包括FPGA高速数据采集单元、FPGA低通滤波单元、FPGA线性插值单元、FPGA数据推送单元、DSP应用采样数据单元，各单元顺次连接；其中：所述FPGA高速数据采集单元：由FPGA直接控制ADC的数据转换，并且通过ADC的数据总线读取ADC的采样数据；所述FPGA低通滤波单元：接收所述FPGA高速数据采集单元的采样数据并由FPGA采用低通滤波进行数据的滤波处理；所述FPGA线性插值单元：接收所述FPGA低通滤波单元处理过的数据，根据设置的采样率，采用线性插值方法插值出采样数据；所述FPGA数据推送单元：FPGA把经所述FPGA线性插值单元插值后的采样数据采用DMA的方式推送到DDR；所述DSP应用采样数据单元：DSP应用程序读取DDR中的采样数据进行计算。进一步地，所述FPGA高速数据采集单元中由FPGA直接控制AD的数据转换，并且通过ADC的数据总线读取ADC的采样数据具体为：FPGA控制ADC芯片的CONVERT管脚，进而控制ADC的采样转换，采用上升沿、下降沿或双沿触发。进一步地，所述FPGA低通滤波单元中线性滤波的公式为：其中，y(n)为线性滤波后的采样值，x(n-k)为原始采样值前退k点的数据，b(k)为滤波系数，k为采样点序号，k的取值为0-15，即16个滤波系数。进一步地，所述滤波系数为多组，对应于多组低通滤波的输出。进一步地，所述FPGA线性插值单元中线性插值方法的公式为：其中，y(t)为线性插值后的采样值，k为采样点序号，x(k)为原始k点的采样值，x(k+1)为原始k+1点的采样值，t0为x(k)点对应的时标，t1为x(k+1)点对应的时标，t为线性插值时标，ts为原始采样周期。进一步地，所述的DSP应用包括多组不同的应用，对应于多组不同的功能模块。本专利技术的有益效果是：采用本专利技术所述的多用途的智能变电站高速采样方法，能够满足各个应用的不同采样率和不同截止频率的要求，采用FPGA统一的高速数据采集，应用不同的滤波算法，插值成不同的采样频率，满足各种应用的集成要求，降低了DSP芯片负载率，提高了装置的集成度，可扩展性强，为智能变电站多功能设备的集成提供了一种复用采用数据的方法，具有良好的应用前景。附图说明图1是本专利技术的一种多用途的智能变电站高速采样方法流程图。图2是本专利技术的一种多用途的智能变电站高速采样装置结构图。具体实施方式下面将结合说明书附图，对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的一种多用途的智能变电站高速采样方法，包括以下步骤：步骤(A)，FPGA高速数据采集。FPGA直接控制ADC的数据转换，并且通过ADC的数据总线读取ADC的采样数据。执行完步骤(A)后，执行步骤(B)。步骤(B)，FPGA低通滤波。FPGA采用低通滤波进行数据的滤波处理；执行完步骤(B)后，执行步骤(C)。步骤(C)，FPGA线性插值。根据设置的采样率，采用线性插值方法插值出采样数据；执行完步骤(C)后，执行步骤(D)。步骤(D)，FPGA数据推送。FPGA把插值后的采样数据采用DMA的方式推送到DDR；执行完步骤(D)后，执行步骤(E)。步骤(E)，DSP应用采样数据。DSP应用程序读取DDR中的采样数据进行计算。结束流程。上述方案中，所述步骤(A)中FPGA直接控制AD的数据转换，并且通过ADC的数据总线读取ADC的采样数据具体为：FPGA控制ADC芯片的CONVERT管脚，进而控制ADC的采样转换，采用上升沿、下降沿或双沿触发，以提高采样速率。上述方案中，所述步骤(B)中线性滤波的公式为：其中，y(n)为线性滤波后的采样值，x(n-k)为原始采样值前退k点的数据，b(k)为滤波系数。k为采样点序号，k的取值为0-15，也就是16个滤波系数，滤波系数可以为零。上述方案中，所述滤波系数为多组，对应于多组低通滤波的输出，本实施例中，多组的组数为1-5组。上述方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多用途的智能变电站高速采样方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，FPGA高速数据采集：FPGA直接控制ADC的数据转换，并且通过ADC的数据总线读取ADC的采样数据；然后执行步骤(B)；步骤(B)，FPGA低通滤波：FPGA采用低通滤波进行数据的滤波处理；然后执行步骤(C)；步骤(C)，FPGA线性插值：根据设置的采样率，采用线性插值方法插值出采样数据；然后执行步骤(D)；步骤(D)，FPGA数据推送：FPGA把插值后的采样数据采用DMA的方式推送到DDR；然后执行步骤(E)；步骤(E)，DSP应用采样数据：DSP应用程序读取DDR中的采样数据进行计算，结束流程。

【技术特征摘要】
1.一种多用途的智能变电站高速采样方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，FPGA高速数据采集：FPGA直接控制ADC的数据转换，并且通过ADC的数据总线读取ADC的采样数据；然后执行步骤(B)；步骤(B)，FPGA低通滤波：FPGA采用低通滤波进行数据的滤波处理；然后执行步骤(C)；步骤(C)，FPGA线性插值：根据设置的采样率，采用线性插值方法插值出采样数据；然后执行步骤(D)；步骤(D)，FPGA数据推送：FPGA把插值后的采样数据采用DMA的方式推送到DDR；然后执行步骤(E)；步骤(E)，DSP应用采样数据：DSP应用程序读取DDR中的采样数据进行计算，结束流程。2.根据权利要求1所述的一种多用途的智能变电站高速采样方法，其特征在于，所述步骤(A)中FPGA直接控制AD的数据转换，并且通过ADC的数据总线读取ADC的采样数据具体为：FPGA控制ADC芯片的CONVERT管脚，进而控制ADC的采样转换，采用上升沿、下降沿或双沿触发。3.根据权利要求1所述的一种多用途的智能变电站高速采样方法，其特征在于，所述步骤(B)中线性滤波的公式为：其中，y(n)为线性滤波后的采样值，x(n-k)为原始采样值前退k点的数据，b(k)为滤波系数，k为采样点序号，k的取值为0-15，即16个滤波系数。4.根据权利要求3所述的一种多用途的智能变电站高速采样方法，其特征在于，所述滤波系数为多组，对应于多组低通滤波的输出。5.根据权利要求1所述的一种多用途的智能变电站高速采样方法，其特征在于：所述步骤(C)中线性插值方法的公式为：其中，y(t)为线性插值后的采样值，k为采样点序号，x(k)为原始k点的采样值，x(k+1)为原始k+1点的采样值，t0为x(k)点对应的时标，t1为x(k+1)点对应的时标，t为线性插值时标，ts为原始采样周期。6.根据权利要求1所述的一种多用途的智能变电站高速采样方法，其特征在于：所述的DSP应用包括多...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东超，须雷，熊慕文，李彦，胡桂平，刘鹏，李海涛，陈志刚，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32