高速同步數(shù)據(jù)采集平臺的實現(xiàn)

摘要：針對工礦企業(yè)變電站自動化項目中需要進行全廠電力同步監(jiān)控，故障檢測的要求，文章通過采甩FPGA與DSP實現(xiàn)了64路最高通信速率達40MByte的傳感器采集平臺，時間同步不大于50 μs。傳感器采集平臺運行良好，有很好的應用價值。
關鍵詞：高速；同步；數(shù)據(jù)采集；傳感器采集平臺

1 系統(tǒng)應用背景
國家大力推廣的智能電網(wǎng)技術是電力行業(yè)的技術發(fā)展方向，數(shù)字化變電站技術是其重要組成部分。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標準，實現(xiàn)不同廠家設備的互操作；二次設備網(wǎng)絡化，通信網(wǎng)絡取代復雜的控制電纜，降低了鋪設電纜帶來的電磁兼容等問題。但完全實現(xiàn)以上標準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，自動化程度較低，對其進行改造是投資的重點之一，但采用全數(shù)字化變電站的高成本限制了其推廣應用。本文提出了采用低成本實現(xiàn)數(shù)字化變電站功能的平臺，利用DSP、FPGA等技術做到數(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，從而在實現(xiàn)變電站信息化的同時顯著降低了其成本，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除可以用于低成本的數(shù)字化變電站系統(tǒng)外，還可應用在其他需要同步監(jiān)控的系統(tǒng)，如大型風機控制系統(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整個系統(tǒng)的組成主要可以分成三個部分，分別是實時保護計算機、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，即可實現(xiàn)不同功能的傳感器網(wǎng)絡，這里主要對平臺三個部分進行說明。系統(tǒng)的工作模式為：在信號調(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)送至實時保護處理計算機，由于實時保護計算機采用的是通用的工業(yè)計算機，在此不做說明，下面主要對另外兩部分進行說明。系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。