CN107727949A - 基于dsp‑fpga的采样保护控制时序系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于DSP‑FPGA的采样保护控制时序系统及方法，DSP控制板发出片选信号选中保护DSP‑FPGA保护板，选中的DSP‑FPGA保护板发出准备信号，DSP‑FPGA保护板读取所述直流保护信号：若所述直流保护信号存在0位，则DSP‑FPGA保护板进入保护状态。本发明可以使大规模并行数据采样控制技术在传输过程的安全性大大提高，且保护动作迅速灵敏，保护效果完好。
Description
技术领域
本发明涉及数据采集保护控制技术领域，具体地，涉及一种基于DSP-FPGA的大规模并行数据采样保护控制时序系统及方法。
背景技术
在能源互联网技术迅猛发展的时代背景下，大规模的数据采样控制技术显得尤为关键。在大规模并行数据采样控制过程出现故障时及时、准确的做出保护动作，保障采集数据完好无损的传输完毕以及故障信息及时上报，是大规模数据采样控技术的保障。
常用的基于DSP的数据采样系统具有体积小、低功耗、低成本、高性能的特点，同时可以并行执行多个操作；而FPGA具有多路信号并行处理能力，此外还有速度快、灵活性高、设计周期短的特点。结合DSP与FPGA技术的大规模并行数据采样技术是目前应用较为广泛的方案之一，因此设计一种基于DSP-FPGA的大规模并行数据采样保护控制时序，使其保护控制安全可靠性较高，是目前市场的迫切技术需求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于DSP-FPGA的采样保护控制时序系统及方法。
根据本发明提供的一种基于DSP-FPGA的采样保护控制时序系统，包括：
系统采样压频转换部分：通过电压频率转换器将输入的交流信号转换成频率信号传输至DSP-FPGA保护板；
链节采样压频转换部分：包括A、B、C三相，每相均包括链式结构，每条链式结构包括1块链节采样压频转换板，每块链节采样压频转换板输出1路直流保护信号；
DSP控制系统：包括DSP控制板、DSP-FPGA保护板以及直流保护板，所述DSP控制板与所述DSP-FPGA保护板通信连接，所述直流保护信号通过所述直流保护板输入所述DSP-FPGA保护板；
DSP-FPGA保护时序模块：DSP控制板发出片选信号选中保护DSP-FPGA保护板，选中的DSP-FPGA保护板发出准备信号，DSP-FPGA保护板读取所述直流保护信号并进行判断：若所述直流保护信号存在0位，则DSP-FPGA保护板进入保护状态。
优选的，所述交流信号包括三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压，共10路交流信号。
优选的，所述链节采样压频转换部分每相包括12条链式结构，所述链节采样压频转换部分最多输出36路直流保护信号。
根据本发明一种基于DSP-FPGA的采样保护控制时序方法，提供上述的基于DSP-FPGA的采样保护控制系统，包括步骤：
步骤1：DSP控制板发出片选信号选中保护DSP-FPGA保护板；
步骤2：选中的DSP-FPGA保护板发出准备信号；
步骤3：DSP-FPGA保护板读取所述直流保护信号并进行判断：若所述直流保护信号存在0位，则DSP-FPGA保护板进入保护状态。
优选的，所述交流信号包括三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压，共10路交流信号。
优选的，所述链节采样压频转换部分每相包括12条链式结构，所述链节采样压频转换部分最多输出36路直流保护信号。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
采用本发明可以使大规模并行数据采样控制技术在传输过程的安全性大大提高，且保护动作迅速灵敏，保护效果完好。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的系统采样压频转换的流程图；
图2为本发明的链节采样压频转换部分的流程图；
图3为本发明的DSP控制系统原理图；
图4为本发明的原理图；
图5为本发明的DSP-FPGA保护时序图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供的一种基于DSP-FPGA的采样保护控制时序系统，包括：
系统采样压频转换部分：通过电压频率转换器将输入的交流信号转换成频率信号传输至DSP-FPGA保护板；
链节采样压频转换部分：包括A、B、C三相，每相均包括链式结构，每条链式结构包括1块链节采样压频转换板，每块链节采样压频转换板输出1路直流保护信号；
DSP控制系统：包括DSP控制板、DSP-FPGA保护板以及直流保护板，所述DSP控制板与所述DSP-FPGA保护板通信连接，所述直流保护信号通过所述直流保护板输入所述DSP-FPGA保护板；
DSP-FPGA保护时序模块：DSP控制板发出片选信号选中保护DSP-FPGA保护板，选中的DSP-FPGA保护板发出准备信号，DSP-FPGA保护板读取所述直流保护信号并进行判断：若所述直流保护信号存在0位则FPGA保护信号FPGA_Prot_Signa置0，DSP-FPGA保护板进入保护状态。
图1为本发明的系统采样压频转换流程图。如图1所示，通过电压频率转换器将输入的交流信号转换成频率信号。电压频率转换器通过采集三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压信号共10路频率信号通过光纤传输并通过系统采样板进行光电转换，分别发送给DSP-FPGA保护板采样。
图2为本发明的链节采样压频转换部分的流程图。如图2所示，链节采样压频转换部分每相由12条链式结构构成，每条链式结构有1块链节采样压频转换板，共A、B、C三相。链节采样压频转换板共36块。每块链节采样压频转换板位于链节的内部，各输出1路直流保护信号Udc。36块链节采样压频转换板共输出36路直流保护信号，通过光纤传至总控制器。总控制器再将36路直流保护信号分别输出到两块直流保护板(直流保护板#1和直流保护板#2)。直流保护板#1和直流保护板#2通过电平转换后将36路直流保护信号发送给DSP-FPGA保护板，DSP-FPGA保护板接收信息后完成自身工作。
图3为本发明的DSP控制系统原理图。如图3所示，DSP控制系统由DSP控制板、DSP保护系统、DSP其他系统三部分构成，其结构和功能如下：
(1)DSP控制板包括电源管理电路、电平转换电路、CAN通信电路、UART通信电路、JTAG调试接口电路、DSP板LED扫描电路和外接排针端子电路。
DSP控制板通过排针接口与其他系统进行连接，其中，通过CAN总线连接至母板CAN总线，通过16位数据总线、8位地址总线、9位控制总线与保护系统的FPGA进行通信，通过9个输入端口和9个输出端口与DSP I/O板进行连接。
DSP控制板接收到数据后，经过计算发送到触摸屏上显示，同时读取威纶屏上的设置参数保存至flash,一部分设置参数通过CAN总线发给DSP以实现设备的运行控制等。
(2)DSP保护系统由DSP-FPGA保护板和直流保护板、直流采样保护板构成。
图4为本发明的原理图。如图4所示，DSP保护系统由DSP-FPGA保护板和直流保护板、直流采样保护板构成。36路直流保护信号，来源于2块直流保护板。
DSP-FPGA保护板通过16位数据总线、6位控制总线与DSP控制板进行通信。检测外部36路直流保护信号，并将这些信号发给DSP控制板进行管理，当需要读取的信号低于以上路数可用0代替不足的路。
直流保护板共有2块，每块直流保护板通过光纤连接至主电路上的直流采样保护板，两块直流保护板共提供36路直流保护信号，通过排针接口经母板汇集至保护DSP-FPGA保护板I/O口。
图5为本发明的DSP-FPGA保护时序图。如图5所示，DSP-FPGA保护时序详细描述了DSP实施保护控制的具体过程，包括：
步骤1：DSP控制板发出CS2CS1为10的片选信号选中保护DSP-FPGA保护板；
步骤2：选中的DSP-FPGA保护板发出Ready2Ready1为10的准备信号；
步骤3：DSP-FPGA保护板读取所述直流保护信号并进行判断：若所述直流保护信号存在0位，则FPGA保护信号FPGA_Prot_Signa置0，DSP-FPGA保护板进入保护状态。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (6)
1.一种基于DSP-FPGA的采样保护控制时序系统，其特征在于，包括：
系统采样压频转换部分：通过电压频率转换器将输入的交流信号转换成频率信号传输至DSP-FPGA保护板；
链节采样压频转换部分：包括A、B、C三相，每相均包括链式结构，每条链式结构包括1块链节采样压频转换板，每块链节采样压频转换板输出1路直流保护信号；
DSP控制系统：包括DSP控制板、DSP-FPGA保护板以及直流保护板，所述DSP控制板与所述DSP-FPGA保护板通信连接，所述直流保护信号通过所述直流保护板输入所述DSP-FPGA保护板；
DSP-FPGA保护时序模块：DSP控制板发出片选信号选中保护DSP-FPGA保护板，选中的DSP-FPGA保护板发出准备信号，DSP-FPGA保护板读取所述直流保护信号并进行判断：若所述直流保护信号存在0位则DSP-FPGA保护板进入保护状态。
2.根据权利要求1所述的基于DSP-FPGA的采样保护控制时序系统，其特征在于，所述交流信号包括三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压，共10路交流信号。
3.根据权利要求1所述的基于DSP-FPGA的采样保护控制系统，其特征在于，所述链节采样压频转换部分每相包括12条链式结构，所述链节采样压频转换部分最多输出36路直流保护信号。
4.一种基于DSP-FPGA的采样保护控制时序方法，其特征在于，提供如权利要求1所述的基于DSP-FPGA的采样保护控制系统，包括步骤：
步骤1：DSP控制板发出片选信号选中保护DSP-FPGA保护板；
步骤2：选中的DSP-FPGA保护板发出准备信号；
步骤3：DSP-FPGA保护板读取所述直流保护信号并进行判断：若所述直流保护信号存在0位，则DSP-FPGA保护板进入保护状态。
5.根据权利要求4所述的基于DSP-FPGA的采样保护控制时序方法，其特征在于，所述交流信号包括三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压，共10路交流信号。
6.根据权利要求4所述的基于DSP-FPGA的采样保护控制时序方法，其特征在于，所述链节采样压频转换部分每相包括12条链式结构，所述链节采样压频转换部分最多输出36路直流保护信号。
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