新型电能质量多指标数据处理模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型电能质量多指标数据处理模块，其技术特点是：由FPGA芯片构成，控制采样过程，得到的采样数据通过正弦表、两个实部运算乘法器和实部加法器进行实部计算，通过余弦表、两个虚部运算乘法器和虚部加法器进行虚部计算，实部运算加法器和虚部运算加法器的输出端构成一个复数并存放到DPRAM中的DFT结果存储区，该DPRAM的DFT结果存储区和采样数据存储区共同输出到DSP中进行电能质量分析处理。本实用新型专利技术设计合理，在FPGA内部采用并行处理方式，不需要很高的时钟频率就可以完成很大的数据处理量，具有实时性好、速度快等特点，本实用新型专利技术与DSP配合使用，提高了系统的集成化程度，使得高速电能质量数据的处理可以简单方便地实现。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电能质量监测领域，尤其是ー种新型电能质量多指标数据处理模块。
技术介绍
随着我国电网建设的快速发展，对电网电能质量的要求越来越高。要解决电网电能质量问题，就必须要对电网的电能质量状况实施有效的监测和 对监测信息的进行有效管理、分析和评估。电能质量的评估以測量数据为基础，对其计算和统计分析而得出评估结论的，而电能质量监测是评估数据的直接来源，是电能质量评估中的重要前提。由于电能质量监测涉及多项指标、多个运算过程，其中谐波计算与电压闪变分析运算量最大，为了保证电カ參数的实时、准确的采集与数据分析能力，在线实时监测中若采用单一 DSP做数据处理将会因DSP负荷过重而引发时序冲突，因此，必须要使用很高的处理速度和较宽总线结构的DSP芯片，増加了设备复杂程度和设备成本。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、集成度高、处理速度快的新型电能质量多指标数据处理模块。本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的ー种新型电能质量多指标数据处理模块，由FPGA芯片构成，在该FPGA内设有用于存储采样数据的SRAM存储器、正弦表、余弦表、两个实部运算乘法器、两个虚部运算乘法器、一个实部加法器、一个虚部加法器和DPRAM存储器，SRAM存储器的输出端分别连接到两个实部运算乘法器、两个虚部运算乘法器的一个输入端，同时SRAM存储器的采样数据送入到DPRAM存储器的采样数据存储区，两个实部运算乘法器的另ー个输入端分别与正弦表相连接，两个虚部运算乘法器的另ー个输入端分别与余弦表相连接，两个实部运算乘法器的输出端与实部加法器相连接，两个虚部运算乘法器的输出端与虚部加法器相连接，实部运算加法器和虚部运算加法器的输出端构成ー个复数并存放到DPRAM中的DFT结果存储区，该DPRAM包括两个DFT结果存储区和采样数据存储区，DPRAM中的两个存储区共同输出到DSP中进行电能质量分析处理。而且，所述的SRAM存储器采用乒乓双缓冲区结构，每个缓冲区存储10周波采样数据。本技术的优点和积极效果是本技术利用FPGA的灵活可编程特点，在FPGA内部设计了多个功能模块，这些模块各自独立运行，共同完成所赋予的各项功能，完全满足高速电能质量数据处理要求。由于在FPGA内部采用并行处理方式，所以单个模块不需要很高的时钟频率就可以完成很大的数据处理量，频率余量也很大，实时性好，速度快。本技术与DSP配合使用，有效地减轻了 DSP的负担，提高了系统的集成化程度，使得高速电能质量数据的处理可以简单方便地实现。附图说明图I是本技术的电路图。具体实施方式以下结合附图对本技术实施例做进ー步详述ー种新型电能质量多指标数据处理模块，如图I所示，由FPGA芯片构成，在本实施 例中，FPGA芯片采用Altera公司EP3C5E144芯片。在FGPA内部包括用于存储10周波采样数据的SRAM存储器、正弦表、余弦表、两个实部运算乘法器、两个虚部运算乘法器、ー个实部加法器、一个虚部加法器和DPRAM存储器。在本实施例中，SRAM存储器采用乒乓双缓冲区结构，当前采样数据暂存在A区，此时FPGA可以对B区的10周波采样数据进行运算；当A区存满10周波以后，B区的数据已经计算完毕，采样数据改为存到B区，这时可以对A区的10周波数据进行运算，并以此循环，SRAM存储器的输出端分别连接到两个实部运算乘法器、两个虚部运算乘法器的一个输入端，同时SRAM存储器的采样数据送入到DPRAM存储器的采样数据存储区，两个实部运算乘法器的另ー个输入端分别与正弦表相连接，两个虚部运算乘法器的另ー个输入端分别与余弦表相连接，两个实部运算乘法器的输出端与实部加法器相连接，两个虚部运算乘法器的输出端与虚部加法器相连接，实部运算加法器和虚部运算加法器的输出端构成ー个复数并存放到DPRAM中的DFT结果存储区，该DPRAM包括两个DFT结果存储区和采样数据存储区，DPRAM中的两个存储区共同输出到DSP中进行下ー步处理。本技术充分利用FPGA的高性能、高灵活性、友好的开发环境、可在线编程等特点，使得基于FPGA的设计满足了高速数字信号处理的要求。为了提高处理速度，在FPGA内部设有2条流水线，一条用DFT计算实部，一条用DFT计算虚部，2条流水线用同一数据源(SRAM的采样数据)同时处理。在FPGA与DSP之间通过双ロ RAM(DPRAM)进行数据交换，可以有效提高处理速度，同吋，DPRAM将DFT结果与采样数据分别存放在不同的存储区可有效地防止数据冲突。本技术处理过程为FPGA控制采样过程，读取采样数据并存放到SRAM中，采样数据一方面通过DPRAM送到DSP中，另ー方面通过实部计算和虚部计算等DFT计算过程，将DFT结果(谐波值)通过DPRAM送入到DSP中，DSP根据DFT结果及采样数据做电能质量相关指标分析处理。需要强调的是，本技术所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本技术并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本技术的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本技术保护的范围。权利要求1.ー种新型电能质量多指标数据处理模块，其特征在于由FPGA芯片构成，在该FPGA内设有用于存储采样数据的SRAM存储器、正弦表、余弦表、两个实部运算乘法器、两个虚部运算乘法器、一个实部加法器、一个虚部加法器和DPRAM存储器，SRAM存储器的输出端分别连接到两个实部运算乘法器、两个虚部运算乘法器的一个输入端，同时SRAM存储器的采样数据送入到DPRAM存储器的采样数据存储区，两个实部运算乘法器的另ー个输入端分别与正弦表相连接，两个虚部运算乘法器的另ー个输入端分别与余弦表相连接，两个实部运算乘法器的输出端与实部加法器相连接，两个虚部运算乘法器的输出端与虚部加法器相连接，实部运算加法器和虚部运算加 法器的输出端构成ー个复数并存放到DPRAM中的DFT结果存储区，该DPRAM包括两个DFT结果存储区和采样数据存储区，DPRAM中的两个存储区共同输出到DSP中进行电能质量分析处理。2.根据权利要求I所述的新型电能质量多指标数据处理模块，其特征在于所述的SRAM存储器采用乒乓双缓冲区结构，每个缓冲区存储10周波采样数据。专利摘要本技术涉及一种新型电能质量多指标数据处理模块，其技术特点是由FPGA芯片构成，控制采样过程，得到的采样数据通过正弦表、两个实部运算乘法器和实部加法器进行实部计算，通过余弦表、两个虚部运算乘法器和虚部加法器进行虚部计算，实部运算加法器和虚部运算加法器的输出端构成一个复数并存放到DPRAM中的DFT结果存储区，该DPRAM的DFT结果存储区和采样数据存储区共同输出到DSP中进行电能质量分析处理。本技术设计合理，在FPGA内部采用并行处理方式，不需要很高的时钟频率就可以完成很大的数据处理量，具有实时性好、速度快等特点，本技术与DSP配合使用，提高了系统的集成化程度，使得高速电能质量数据的处理可以简单方便地实现。文档编号G01R31/00GK202404180SQ20122000109公开日2012年8月29日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日专利技术者刘美静,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李国栋，周胜军，王同勋，安哲，刘颖英，罗开信，张树民，郭浩，崔健，刘美静，
申请(专利权)人：天津市电力公司，中国电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：