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随着社会经济的发展以及科学技术的日新月异,智能电网方兴未艾。作为智能电网的重要环节,智能变电站受到了业界广泛的关注。数据集中器具有数据汇总、规约转换、数据分配等功能,在智能变电站的通讯中已经得到了大范围的应用,发挥着重要作用。
本文结合具体的工程实际,研究并设计了一种基于FPGA的智能变电站数据集中器,以满足某变电站主变保护装置采样值通讯的需求。首先分析了国网FT3、IEC61850-9-2等智能变电站常用的采样值通讯规约,并根据实际需求,提出了数据集中器的设计方案。其次,对比了几种常见的处理芯片,确定了FPGA、CPU协同工作的模式,以此为基础,给出了硬件平台的设计思路及实现方法,完成了FPGA与CPU的通讯接口,以及FPGA外围电源、时钟、I/O接口硬件电路设计。再次,确定了FPGA通讯接口、时钟管理模块、采样脉冲模块、FT3接受模块的总体划分,并给出了各模块的软件实现方法,完成了FT3采样数据接受、通过插值计算完成重构IEC61850-9-2采样数据的功能。最后,给出了数据集中器的调试过程及结果分析,试验结果验证了方案设计的正确性。
目前,该数据集中器已成功应用在某变电站,可靠、高效地满足了现场应用的需求,得到了电力用户的好评。