一种智能变电站的数据处理方法与流程

本发明涉及智能变电站领域，特别涉及一种智能变电站的数据处理方法。

背景技术：

智能变电站采用智能设备实现全站信息数字化、通信平台网络化以及信息共享标准化，是智能电网的关键节点。合并单元是智能变电站的基础支撑设备，用于实现电力系统电流电压的信息数字化。现有合并单元采用单处理器完成各项运算及通信，在信号处理与传输过程造成较长的延时，对信号传输的时效性造成不良影响。另外，与常规变电站相比，智能变电站的保护装置等相关设备的缺陷率较高，尤其以合并单元最多，其所占比例过半，严重影响智能变电站的正常运行。

因此，如何提高合并单元的运算速度，减少信号处理时长，提高信号传输时效性是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能变电站的数据处理方法，可有效提高合并单元的运算速度，能够减少信号处理时长，提高信号传输时效性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能变电站的数据处理方法，包括：

通过fpga辅助处理器接收多路采样数据并对所述采样数据进行有效性校验处理，且当所述采样数据校验有效时对所述采样数据进行排序及采样时刻同步处理；以及进行逻辑判别处理；其中，所述采样数据包括两路采样电流，一路测量电流以及一路测量电压；

通过arm主处理器将所述fpga辅助处理器处理完成的数据发送至相关的变电设备。

可选的，通过所述fpga辅助处理器对所述采样电流进行有效性校验，包括：

将所述两路采样电流做差得到电流差值；

比较所述电流差值与预设阈值的大小；

若所述电流差值小于所述预设阈值，则所述采样电流有效。

可选的，还包括：

若所述采样电流校验无效的次数达到预设值，所述fpga辅助处理器则将对应的远端设备的状态标识为工作异常。

可选的，所述fpga辅助处理器对所述采样数据进行排序，包括：

依照预设顺序将所述采样数据写入fifo队列，并设置相关标志位。

可选的，还包括：

若在预设等待时间内未接收到一路或多路所述采样数据，所述fpga处理器则将所述fifo队列中对应的所述采样数据写为零。

可选的，所述fpga辅助处理器对所述采样数据进行采样时刻同步处理，包括：

接收同步信号，通过差值算法将不同采集器发送的所述采样数据同步至相同的采样时刻；

接收不同合并单元的各采集器发送的所述采样数据，并在判断所述采样数据的起始帧正确时生成对应的时标；当完成采样数据接收后，将所述采样数据及所述时标发送至所述arm主处理器，以使所述arm主处理器根据所述时标得到采样延时并根据所述采样延时，通过相位补偿实现采样时刻同步。

可选的，还包括：

若所述同步信号失效，所述fpga辅助处理器则启动内部晶振分频产生同步脉冲，并发送报警信号至二次设备。

可选的，所述fpga辅助处理器进行逻辑判别，包括：

通过过程总线获取相关设备的goose信息；

分析所述goose信息，根据预设逻辑判别机制进行电压并列与切换。

本发明所提供的智能变电站的数据处理方法，包括通过fpga辅助处理器接收多路采样数据并对所述采样数据进行有效性校验处理，且当所述采样数据校验有效时对所述采样数据进行排序及采样时刻同步处理；以及进行逻辑判别处理；其中，所述采样数据包括两路采样电流，一路测量电流以及一路测量电压；通过arm主处理器将所述fpga辅助处理器处理完成的数据发送至相关的变电设备。

相比较于通过单处理器完成运算与通信的传统技术方案，本发明所提供的数据处理方法，采用fpga辅助处理器与arm主处理器的主从式处理器架构，通过fpga辅助处理器进行数据接收、校验、采样同步以及逻辑判别处理，通过arm主处理器实现数据传输。该数据处理方法充分利用fpga辅助处理器丰富的i/o接口与快速的并行处理速度以及arm主处理器高效的数据处理能力。可有效提高运算速度，减少信号处理时长，提高信号传输时效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种智能变电站的数据处理方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种智能变电站的数据处理方法，可有效提高运算速度，能够减少信号处理时长，提高信号传输时效性。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种智能变电站的数据处理方法的流程示意图；参考图1可知，该数据处理方法包括：

s100：通过fpga辅助处理器接收多路采样数据并对:采样数据进行有效性校验处理，且当采样数据校验有效时对采样数据进行排序及采样时刻同步处理；以及进行逻辑判别处理；其中，采样数据包括两路采样电流，一路测量电流以及一路测量电压；

具体的，fpga辅助处理器置于arm主处理器前端，接收采集器发送的多路采样数据，包括两路采样电流，一路测量电流以及一路测量电压；并对各路采样数据进行有效性校验处理，包括对各路采样数据进行循环冗余校验，以及对采样电流进行采样值有效性校验。且当采样数据有效时，对采样数据进行排序及采样时刻同步处理；以及进行逻辑判别处理。

具体而言，可通过fpga辅助处理器的数据接收模块接收多路采样数据并对采样数据进行有效性校验处理，且当采样数据有效时对采样数据进行排序；当采样数据有效时，通过fpga辅助处理器的同步处理模块对采样数据进行采样时刻同步处理；以及可以通过fpga辅助处理器的逻辑判别模块进行逻辑判别处理。通过模块化设计，可有效提高合并单元的稳定性与可靠性，同时便于运维管理与检修。

在一种具体的实施方式中，通过fpga辅助处理器对采样电流进行有效性校验可以包括：将两路采样电流做差得到电流差值；比较该电流差值与预设阈值的大小；若电流差值小于预设阈值，则采样电流有效。

具体的，两路模拟通道具有相同的增益和元件，其中的模拟信号经a/d采样后通过光纤传输至fpga辅助处理器。fpga辅助处理器实时判断两路采样电流的大小得到二者的有效性。具体将两路采样电流做差得到二者的电流差值，并进一步比较该电流差值与预设阈值的大小，可首先取该电流差值的绝对值，进而判断该绝对值是否小于预设阈值，若小于，则采样电流有效，远端设备工作正常；相反，若不小于，则采样电流无效，远端设备异常。

其中，对于上述预设阈值的具体数值，本发明不做唯一限定，可以根据实际需要进行差异性设置。

进一步，可选的，还可以包括：若采样电流校验无效的次数达到预设值，则将对应的远端设备的状态标识为工作异常。

具体的，为达到及时提醒工作人员进行设备更换，以确保智能变电站的正常运行，fpga辅助处理器还可以在两路采样电流的电流差值持续越线，即采样电流校验无效的次数达到预设值时，将对应的远端设备的状态标识为工作异常，以提示工作人员远端设备存在故障。

同样，对于上述预设值的大小，本发明不做具体限定，可以结合实际情况设置合适的数值。

另外，可选的，fpga辅助处理器对采样数据进行排序可以包括：依照预设顺序将采样数据写入fifo队列，并设置相关标志位。

具体的，不同数据通道传输数据时相互独立，各路采样数据到达合并单元的先后并不固定，于是，fpga辅助处理器接收各路采样数据并进行有效性校验后，进一步还可以依照预设顺序将各路采样数据写入fifo队列，并设置相应的标志位，以表示该采样数据待读取。

进一步，可选的，还可以包括：若在预设等待时间内未接收到一路或多路采样数据，则将fifo队列中对应的采样数据写为零。

具体的，针对可能存在采样数据无法到达合并单元的情况，本实施例中，fpga辅助处理器还可以判断在预设等待时间内是否接收到各路采样数据，若在该预设等待时间内未接收到一路或多路采样数据，则将fifo队列中对应的该路采样数据写为零。进一步还可以发出告警，以表示对应的数据通道故障。

可选的，fpga辅助处理器对采样数据进行采样时刻同步处理可以包括：接收同步信号，通过差值算法将不同采集器发送的采样数据同步至相同的采样时刻；接收不同合并单元的各采集器发送的采样数据，并在判断采样数据的起始帧正确时生成对应的时标；当完成采样数据接收后，将采样数据及时标发送至arm主处理器，以使arm主处理器根据时标得到采样延时并根据采样延时，通过相位补偿实现采样时刻同步处理。

具体的，fpga辅助处理器将多路采样数据同步到相同的采样时刻，从而确保供给二次设备的电流或电压数据在时序上一致。具体包括不同采样器间的同步处理与不同合并单元间的同步处理。对于前者，fpga辅助处理器可根据同步信号，通过差值算法将不同采集器发送的采样数据同步至相同的采样时刻。对于后者，fpga辅助处理器接收不同合并单元的各采集器发送的采样数据，并在判断采样数据的起始帧正确时生成对应的时标；当完成采样数据接收以及利用上述差值算法进行差值同步后，将采样数据以及时标发送至arm主处理器。从而，arm主处理器根据时标得到采样延时并进一步根据采样延时，通过相位补偿实现采样时刻同步。对于差值算法以及相位补偿的具体实施过程，参照现有技术即可，本发明不做赘述。

进一步，可选的，还可以包括：若同步信号失效，则启动内部晶振分频产生同步脉冲，并发送报警信号至二次设备。

具体的，为确保同步处理能够实现，当同步信号失效时，fpga辅助处理器还可以启动内部晶振分频产生同步脉冲，并发送报警信号至二次设备。

可选的，fpga辅助处理器进行逻辑判别可以包括：通过过程总线获取相关设备的goose信息；分析该goose信息，根据预设逻辑判别机制进行电压并列与切换。

具体的，fpga辅助处理器可通过过程总线获取相关设备，如断路器、刀闸状态的goose信息，并分析该goose信息，根据预设逻辑判别机制进行电压并列与切换，以选择合适母线电子式电压互感器的电压发送至间隔层的保护、测控、计算等智能电子设备，并在发生故障时发送告警信息。

s200：通过arm主处理器将fpga辅助处理器处理完成的数据发送至相关的变电设备。

具体的，arm主处理器主要用于数据发送，具体可通过其中的数据发送模块将前端的fpga辅助处理器处理完成的数据，按照iec61850-9-2标准规定的通信规约进行应用数据单元组帧，并通过以太网实时发出至相关的变电设备。其中，上述变电设备可以为保护装置、母差保护装置、测控装置等，从而实现采样数据的多装置共享。此外，还可以通过无线网络传输至领近变电站，以实现数据的多方共享以及紧急情况的应急联动。

综上所述，本发明所提供的智能变电站的数据处理方法，采用fpga辅助处理器与arm主处理器的主从式处理器架构，通过fpga辅助处理器进行数据接收、校验、采样同步以及逻辑判别处理，通过arm主处理器实现数据传输。充分利用fpga辅助处理器丰富的i/o接口与快速的并行处理速度的特点以及arm主处理器高效的数据处理能力。可有效提高运算速度，减少信号处理时长，提高信号传输时效性。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的智能变电站的数据处理方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。