高速同步數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

摘要：針對(duì)工礦企業(yè)變電站自動(dòng)化項(xiàng)目中需要進(jìn)行全廠電力同步監(jiān)控，故障檢測的要求，文章通過采甩FPGA與DSP實(shí)現(xiàn)了64路最高通信速率達(dá)40MByte的傳感器采集平臺(tái)，時(shí)間同步不大于50 μs。傳感器采集平臺(tái)運(yùn)行良好，有很好的應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：高速；同步；數(shù)據(jù)采集；傳感器采集平臺(tái)

1 系統(tǒng)應(yīng)用背景
國家大力推廣的智能電網(wǎng)技術(shù)是電力行業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向，數(shù)字化變電站技術(shù)是其重要組成部分。完全意義上的數(shù)字化變電站的系統(tǒng)將有較好的性能，通過采用電子式互感器，可以消除電流互感器二次開路及飽和、電壓互感器二次短路及鐵磁諧振、低功耗、安全環(huán)保；采用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互操作；二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，通信網(wǎng)絡(luò)取代復(fù)雜的控制電纜，降低了鋪設(shè)電纜帶來的電磁兼容等問題。但完全實(shí)現(xiàn)以上標(biāo)準(zhǔn)的變電站的投資成本據(jù)估算約是常規(guī)變電站的3倍。目前110kV以下的中小變電站數(shù)量眾多，自動(dòng)化程度較低，對(duì)其進(jìn)行改造是投資的重點(diǎn)之一，但采用全數(shù)字化變電站的高成本限制了其推廣應(yīng)用。本文提出了采用低成本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站功能的平臺(tái)，利用DSP、FPGA等技術(shù)做到數(shù)字化變電站中的全站傳感器同步數(shù)據(jù)采集，保留了傳統(tǒng)的電流電源互感器接口，從而在實(shí)現(xiàn)變電站信息化的同時(shí)顯著降低了其成本，僅為常規(guī)變電站的1．5倍。此高速數(shù)據(jù)同步采集與控制平臺(tái)除可以用于低成本的數(shù)字化變電站系統(tǒng)外，還可應(yīng)用在其他需要同步監(jiān)控的系統(tǒng)，如大型風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)、大型鍋爐控制系統(tǒng)等。

2 系統(tǒng)硬件組成
高速數(shù)據(jù)同步采集與控制平臺(tái)整個(gè)系統(tǒng)的組成主要可以分成三個(gè)部分，分別是實(shí)時(shí)保護(hù)計(jì)算機(jī)、高速數(shù)據(jù)合并器、傳感器數(shù)據(jù)采集器。根據(jù)具體的應(yīng)用系統(tǒng)，在傳感器數(shù)據(jù)采集器前增加不同的傳感器，即可實(shí)現(xiàn)不同功能的傳感器網(wǎng)絡(luò)，這里主要對(duì)平臺(tái)三個(gè)部分進(jìn)行說明。系統(tǒng)的工作模式為：在信號(hào)調(diào)理電路后由數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)，上傳至合并器，合并器將數(shù)據(jù)發(fā)送至實(shí)時(shí)保護(hù)處理計(jì)算機(jī)，由于實(shí)時(shí)保護(hù)計(jì)算機(jī)采用的是通用的工業(yè)計(jì)算機(jī)，在此不做說明，下面主要對(duì)另外兩部分進(jìn)行說明。系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。