CN206178401U - 一种基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统 - Google Patents
一种基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统，包括FPGA和PowerPC，FPGA和PowerPC之间通过60X总线连接，FPGA采集传统模拟量和传统开关量，FPGA通过内嵌的以太网控制器采集GOOSE报文，并经PowerPC提取成GOOSE开关量，再发送至FPGA，FPGA根据同步采样脉冲将传统模拟量，传统开关量和GOOSE开关量同步后发送至CPU。本实用新型大大降低了传统采样、GOOSE采样的电力系统暂、常态录波装置或其他自动化装置在多CPU共享多种数据源时设计的复杂度和硬件成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统，属于电力自动化技术领域。
背景技术
在电力系统中，作为“黑匣子”的录波器是研究现代电网不可缺少的工具，其主要任务是记录系统大扰动如短路故障、系统震荡、电压崩溃等时候的一次系统电压、电力及其导出量。在目前的智能变电站发展过程中，传统采样和GOOSE采集的数据采集方式保证了二次设备数据源的可靠性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统，同步采集电力系统中的传统模拟量采样，传统开关量和GOOSE开关量。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统，包括FPGA和PowerPC，所述FPGA和PowerPC之间通过60X总线连接；
所述FPGA外连接三路采样电路，一路是FPGA通过内部总线连接A/D模数转换芯片，A/D模数转换芯片再连接二阶有源滤波回路，二阶有源滤波回路输入端接入传统模拟量；一路是FPGA通过内部总线连接开入隔离回路，开入隔离回路的输入端接入传统开关量；一路是FPGA内嵌以太网控制器，以太网控制器与外部PHY接口连接，GOOSE报文通过光口输入PHY接口；
所述FPGA内嵌两个SPI通讯控制器，两个SPI通讯控制器各提供一个SPI接口，所述SPI接口通过高速背板总线连接CPU；
所述PowerPC内配置同步节拍发生器。
前述的SPI的clock采用双数据线，每个clock向外传送两位采样值。
前述的FPGA采用EP4C55。
前述的A/D模数转换芯片采用ADS8556。
本实用新型所达到的有益效果：
本实用新型解决了多种数据源接入多CPU时，高速、实时、同步数据采集需要CPU较大开销，多种采样数据共享难于实现的难题，大大降低了传统采样、GOOSE采样的电力系统暂、常态录波装置或其他自动化装置在多CPU共享多种数据源时设计的复杂度和硬件成本。
附图说明
图1为本实用新型的基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统硬件示意图；
图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1和图2所示，本实用新型的基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统包括FPGA和PowerPC，FPGA和PowerPC之间通过60X总线连接。
FPGA外连接三路采样电路，包括，FPGA通过内部总线连接A/D模数转换芯片，A/D模数转换芯片再连接二阶有源滤波回路，FPGA通过内部连线产生A/D时序，控制A/D模数转换芯片采集传统模拟量；FPGA通过内部总线连接开入隔离回路，FPGA通过时序控制开入隔离回路，采集传统开关量；FPGA内嵌以太网控制器，以太网控制器与外部PHY接口连接，GOOSE报文通过光口输入PHY接口。
上述FPGA采集GOOSE报文后，PowerPC通过60X总线从FPGA那里获取GOOSE报文，并提取出开关量，然后再将GOOSE开关量传给FPAG。
FPGA内嵌两个SPI通讯控制器，两个SPI通讯控制器各提供一个SPI接口，SPI接口通过高速背板总线连接CPU。每个SPI接口均可将传统模拟量，传统开关量和GOOSE开关量传输至CPU。
PowerPC内配置同步节拍发生器，产生的同步采样脉冲，FPGA通过边沿检测技术实时检测外部的同步采样脉冲，将传统模拟量，传统开关量和GOOSE开关量进行同步，并将同步好的传统模拟量，传统开关量和GOOSE开关量传输至CPU。
本实用新型的SPI的时钟最高可工作在48M，并且采用双数据线，每个clock可向外传送两位，一个16位的采样值只需8个clock完成，两个SPI接口可同步向多CPU发送采样值，接收端只需要配以SPI接收模块即可获取传统模拟量、传统开关量和GOOSE开关量的采样值。
本实用新型的FPGA采用ALTERA公司的EP4C55，A/D模数转换芯片采用TI公司的ADS8556。
本实用新型用于暂、常态故障录波装置的双录波CPU，为暂态录波CPU和常态录波CPU共享采样回路提供高速、同步采样数据，或者用于其他电力系统自动化装置在多CPU冗余工作时，实现采样数据统一由采集系统提供。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统，其特征在于，包括FPGA和PowerPC，所述FPGA和PowerPC之间通过60X总线连接；
所述FPGA外连接三路采样电路，一路是FPGA通过内部总线连接A/D模数转换芯片，A/D模数转换芯片再连接二阶有源滤波回路，二阶有源滤波回路输入端接入传统模拟量；一路是FPGA通过内部总线连接开入隔离回路，开入隔离回路的输入端接入传统开关量；一路是FPGA内嵌以太网控制器，以太网控制器与外部PHY接口连接，GOOSE报文通过光口输入PHY接口；
所述FPGA内嵌两个SPI通讯控制器，两个SPI通讯控制器各提供一个SPI接口，所述SPI接口通过高速背板总线连接CPU；
所述PowerPC内配置同步节拍发生器。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统，其特征在于，所述SPI的clock采用双数据线，每个clock向外传送两位采样值。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统，其特征在于，所述FPGA采用EP4C55。
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA+PowerPC的数模混合采集系统，其特征在于，所述A/D模数转换芯片采用ADS8556。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109830931A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-05-31 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种适用于直流控制保护系统的嵌入式故障录波装置 |
| CN109840233A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-06-04 | 上海创景信息科技有限公司 | 基于fpga的60x总线桥接系统、方法及介质 |
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