一种基于FPGA和X86硬件平台的录波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于FPGA和X86硬件平台的常规录波器，其包括模拟量采集单元和录波采集单元，所述模拟量采集单元和所述录波采集单元通过光口连接进行双向通讯，所述模拟量采集单元包括：电源一、电源二、开关量板、模拟量板和FPGA采集板，所述录波采集单元包括：CPU+FPGA采集板、硬盘板、开出板和电源板。本实用新型专利技术实现了数模一体化的综合录波，顺应了电网二次装置的智能化的需要。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统应用
，尤其涉及一种基于FPGA和X86硬件平台的录波器，该平台灵活方便，可以做常规录波器、数字录波器和混合录波器。
技术介绍
目前，电力系统录波装置是研究现代电网的基础，也是评价继电保护动作行为及设备故障性质和原因的重要依据，录波器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，通过这些电气量的记录、判断保护动作是否正确，提高电力系统安全运行水平均有重要作用。近几年，随着电力系统自动化水平的提高，特别是光电式互感器、智能化开关等二次设备的发展，电力电缆，断路器等一次运行设备在线状态检测技术日趋成熟。结合当前成熟的高速以太网在实时系统中的开发应用，变电站中的数据监控可实现网络化。随着老站改造和数字化的应用越来越多，站里的装置也模拟、数字混合使用的情况，常规录波器结合GOOSE开关量的输入就是混合录波器；或是模拟量的采集用的是MU发出的SV光信号，但同时又想介入硬接点的开关量信号，这时也就需要另一种的混合录波器。当然还有全模拟量的装置和全数字量的装置，新老站的混合改造提出了这样的要求，能不能有一种装置可以同时具有这三者的功能？之前的装置大都是比较单一的模拟录波器或是数字化录波器，目前迫切需要一种能够满足两种混合录波器的接入。
技术实现思路
本技术针对现有技术中存在的以上技术问题，提出一种基于FPGA和X86硬件平台的常规录波器，解决现有技术中的混合接法的问题，达到了一个平台解决三种不同需求的问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于FPGA和X86硬件平台的常规录波器，其包括模拟量采集单元和录波采集单元，所述模拟量采集单元和所述录波采集单元通过光口连接进行双向通讯，所述模拟量采集单元包括：电源一、电源二、开关量板、模拟量板和FPGA采集板，所述录波采集单元包括：CPU+FPGA采集板、硬盘板、开出板和电源板。作为对本技术所述技术方案的一种改进，所述模拟量板包括AD转换器，所述AD转换器通过背板总线与FPGA采集板相连接。作为对本技术所述技术方案的一种改进，所述开关量板包括依次连接的光耦隔离、D触发器，所述D触发器通过背板总线与FPGA采集板相连接。作为对本技术所述技术方案的一种改进，所述CPU+FPGA采集板包括FPGA处理器、光模块、PHY物理芯片、DDR2控制器、GPS控制模块，以及基于X86平台的INTEL芯片、南桥、DDR3、固态盘、网口、PCIE时钟芯片、PCIE扩展芯片、硬盘接口。作为对本技术所述技术方案的一种改进，所述FPGA处理器与光模块、PHY物理芯片、DDR2控制器连接，另外也与GPS控制模块连接。作为对本技术所述技术方案的一种改进，所述基于X86平台的INTEL芯片分别与南桥、DDR3、固态盘、网口连接，使用PCIE时钟芯片，通过PCIE扩展芯片分别与硬盘和FPGA处理器连接。本技术提供的基于FPGA和X86硬件平台的常规录波器，利用AD芯片和FPGA采集，光口和FPGA处理器的并行处理能力，加上GPS对时能力，实现了数模一体化的综合录波装置，顺应了电网二次装置的智能化的需要。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1是本技术具体实施例的基于FPGA和X86硬件平台的综合录波器的整体结构示意图；图2是本技术具体实施例中模拟量采集单元的结构示意图；图3是本技术具体实施例中录波采集单元的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。图1是本技术具体实施例的基于FPGA和X86硬件平台的综合录波器的整体结构示意图，图2是本技术具体实施例中模拟量采集单元的结构示意图，图3是本技术具体实施例中录波采集单元的结构示意图，结合图1至图3，本技术具体实施例的基于FPGA和X86硬件平台的常规录波器，其包括模拟量采集单元和录波采集单元，所述模拟量采集单元和所述录波采集单元通过光口连接进行双向通讯，所述模拟量采集单元包括：电源一、电源二、开关量板、模拟量板和FPGA采集板，所述录波采集单元包括：CPU+FPGA采集板、硬盘板、开出板和电源板。本技术具体实施例中，模拟量板（高速AD采集板）包括AD转换器，所述AD转换器通过背板总线与FPGA采集板相连接。开关量板包括依次连接的光耦隔离、D触发器，D触发器通过背板总线与FPGA采集板相连接。CPU+FPGA采集板包括FPGA处理器、光模块、PHY物理芯片、DDR2控制器、GPS控制模块，以及基于X86平台的INTEL芯片、南桥、DDR3、固态盘、网口、PCIE时钟芯片、PCIE扩展芯片、硬盘接口。FPGA处理器与光模块、PHY物理芯片、DDR2控制器连接，另外也与GPS控制模块连接。基于X86平台的INTEL芯片分别与南桥、DDR3、固态盘、网口连接，使用PCIE时钟芯片，通过PCIE扩展芯片分别与硬盘和FPGA处理器连接。本技术具体实施例中，模拟量采集单元：AD芯片在FPGA的控制下，按照12.8KHz的频率，采集来自于外部PT/CT的二次电压和电流信号。12.8KHz频率，对于50HZ的交流信号即每个周波采样256个点，这个采样频率足够分析50次谐波。录波采集单元通过光口和模拟量采集单元通讯，其中下行报文（录波采集单元向模拟量采集单元发送的数据包）包含对时报文，该报文是两台机器之间实现对时的内部实时通讯协议，包含了精确的PPS时刻点、时间信息、配置的单元信息和使能光口接收等信息。模拟量采集单元收到该报文后，就可以取到时间信息。因为FPGA通讯的实时可控性和并行性，抖动很小，只存在固有的光纤线上物理延时，这个误差是可以保证这种对时报文的时间精确性，进而保证这两个装置之间的对时误差在1us之内。模拟量采集单元利用收到的对时报文处理本地的时钟，保证和录波采集单元同步，然后按此时钟倍频输出12.8KHz的脉冲信号作为采集触发信号。开关量数据在FPGA的控制下，进行采样。AD采样数据和开关量采样数据，通过FIFO缓存后，组成自定义的协议，再经过以太网MAC模块，通过光口发送给录波采集单元。录波采集单元：通过8个光模块，经过PHY物理芯片后，FPGA进行了采集和处理。分别对所接收的报文内容进行CRC校验、短帧、长帧的处理。FPGA对GPS模块进行解码，获取时间和PPS秒脉冲，然后进行守时处理，为整套装置提供基准时间。FPGA接收网络报文和GPS解码后，会对报文打上时标，组成自定义的协议，通过DDR2控制器存储在DDR2芯片里。然后通过PCIE总线接口，把缓存的大数据量的报文以直接内存写的方式发往CPU的内存。另外CPU也通过LPC接口与FPGA进行通信，主要是小数据量的简单寄存器的读写，如读取GPS时间内容、校验位、时间质量位、大小时间。录波采集单元的CPU板，主要部分在于基于X86硬件平台的NM10（南桥）对外围器件扩展。处理器系统是存储在固态盘中的，并由之引导启动。NM10通过PCIE总线接口与FPGA处理器相互通信，获取网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA和X86硬件平台的常规录波器，其特征在于，包括模拟量采集单元和录波采集单元，所述模拟量采集单元和所述录波采集单元通过光口连接进行双向通讯，所述模拟量采集单元包括：电源一、电源二、开关量板、模拟量板和FPGA采集板，所述录波采集单元包括：CPU+FPGA采集板、硬盘板、开出板和电源板。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA和X86硬件平台的常规录波器，其特征在于，包括模拟量采集单元和录波采集单元，所述模拟量采集单元和所述录波采集单元通过光口连接进行双向通讯，所述模拟量采集单元包括：电源一、电源二、开关量板、模拟量板和FPGA采集板，所述录波采集单元包括：CPU+FPGA采集板、硬盘板、开出板和电源板。2.根据权利要求1所述的基于FPGA和X86硬件平台的常规录波器，其特征在于，所述模拟量板包括AD转换器，所述AD转换器通过背板总线与FPGA采集板相连接。3.根据权利要求1所述的基于FPGA和X86硬件平台的常规录波器，其特征在于，所述开关量板包括依次连接的光耦隔离、D触发器，所述D触发器通过背板总线与FPGA采集板相连接。4.根据权利要求1所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵凯田，
申请(专利权)人：南京悠阔电气科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32