集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台及处理方法与流程

本发明涉及电力继电保护领域，特别涉及一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台及处理方法。

背景技术

继电保护装置和测控装置均是电力系统里面重要的二次设备，在保障电力系统稳定运行方面意义重大。

电力系统的继电保护装置能反应电气设备的故障和不正常工作状态，并自动迅速地、有选择性地动作于断路器将故障设备从系统中切除，保证无故障设备继续正常运行，将事故限制在最小范围，提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全、连续供电。

电力系统的测控装置用于采集电力系统中的各种参数的信息，并将采集到的信息传输至后台以便电力调度，还用于控制电力系统。

现阶段，电力系统的继电保护装置和测控装置都是独立的，使用不同的硬件平台，两者不能通用，电力系统的继电保护装置重在实现继电保护功能，测控装置重在实现对电力系统的测量控制功能。由于电力系统中继电保护装置和测控装置的需求量比较大，因此电力系统在这方面的成本比较高。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台，基于该一体化硬件平台的电力装置接入电力系统中就可以实现继电保护、测控以及录波功能，从而代替原有的电力系统的继电保护装置和测控装置，大大节约硬件成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台，将基于该一体化硬件平台的电力装置连接于电力系统中能够实现对所述电力系统的继电保护、测控以及录波功能，该一体化硬件平台包括：adc单元，包括一路或多路adc，用于将所述电力系统的模拟信号转化为数字信号；fpga单元，与所述adc单元相连，用于处理所述adc单元输出的数字信号，所述处理过程包括将该数字信号进行存储；以及通过继电保护算法及测控算法对该数字信号进行处理；mac网口单元，是所述一体化硬件平台与所述电力系统之间的通信接口，用于输出所述fpga单元处理后的信号从而对所述电力系统进行继电保护、测控或录波；cpu单元，与所述fpga单元相连，用于控制所述adc单元、所述fpga单元以及所述mac网口单元。

在一优选的实施方式中，所述fpga单元包括算法单元，与所述adc单元相连，用于执行继电保护算法以及测控算法；adc控制器，与所述adc单元相连，用于设置所述adc单元中每路adc的采样精度和采样速率；mac网口控制器，与所述mac网口单元相连，用于控制所述mac网口单元的通信过程。

在一优选的实施方式中，所述adc控制器包括dma单元，用于将所述adc单元输出的数据进行存储。

在一优选的实施方式中，所述mac网口单元包括至少两个mac网口，在通信时，所述mac网口控制器将通信数据进行复制并通过多个mac网口传输至目的地。

本发明还提供了一种集成继电保护、测控以及录波功能的处理方法，包括：步骤1，通过adc将电力系统的模拟信号转化为数字信号；步骤2，通过继电保护算法以及测控算法对该数字信号进行处理；步骤3，输出上述处理后的数字信号。

在一优选的实施方式中，所述步骤1之前还包括：设置adc的采样精度和采样速率。

在一优选的实施方式中，所述步骤3还包括：将上述处理后的数字信号进行复制，再通过多个网口输出。

与现有技术相比，根据本发明的集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台以及处理方法具有如下有益效果：通过adc单元将电力系统的模拟信号转化为数字信号，fpga单元处理该数字信号，处理过程包括将该数字信号通过adc控制器中的dma直接搬运至存储单元进行存储，还包括将该数字信号进行继电保护算法和测控算法，mac单元输出经过fpga处理后的信号，该信号作用于电力系统，就可以实现对电力系统的继电保护、测控以及录波。基于该一体化硬件平台的电力装置接入电力系统中，能够代替原有的电力系统的继电保护装置和测控装置，大大节约硬件成本。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台示意图；

图2是根据本发明一实施方式的双mac接口的示意图；

图3是根据本发明一实施方式的集成继电保护、测控以及录波功能的处理方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

本发明提供了一种集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台。基于该一体化硬件平台的电力装置接入电力系统中，能够代替原有的电力系统的继电保护装置和测控装置，大大节约硬件成本。

图1是根据本发明一实施方式的集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台的示意图。该集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台包括：cpu单元10、存储单元11、fpga(可编程逻辑阵列)单元12、adc(模数转换器)单元13，mac(物理地址)网口单元14。

cpu单元10为该一体化硬件平台的核心单元，控制整个一体化硬件平台的各个单元协调工作，优选地，cpu单元10包括一个或多个cpu。

存储单元11包括ram(随机存储器)和rom(只读存储器)。

fpga单元12(可编程逻辑单元)集成了算法单元12a、adc控制器12b、mac网口控制器12c。以fpga实现算法单元12a、adc控制器12b、mac网口控制器12c的功能，可以提高该集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台的信息处理速度。

算法单元12a用于实现继电保护算法及测控算法。

adc控制器12b用于控制adc单元13。adc单元13包括一路或多路模数转换器，用于将电力系统的模拟电压电流信号以高精度采样点形式转化为数字信号，该信号可用于继电保护，测量控制处理以及故障录波存储。故障录波就是在电力系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作。adc控制器12b对adc单元13的控制过程包括设置adc单元中每路adc的采样精度、每路adc的采样速率。通过adc控制器12b的控制实现adc单元13的多路数据采样以及不同采样精度的差异输出。优选地，可以设置16位及以上的高精度采样。优选地，adc控制器12b还可以处理adc单元13转化的数字信号，adc控制器12b内部设有专用dma(直接内存访问)模块，当adc单元13采样工作时，dma可以不通过cpu单元10直接将数据搬运至存储单元12中，从而提高数据处理效率，通过该存储过程还可以实现故障录波功能。

fpga单元12中的mac网口控制器12c用于控制mac网口单元14，优选地，mac网口单元14的网口数量多于两个，mac网口控制器12c使mac网口单元14具有交换架构的功能，优选地，在通信时，mac网口控制器12c会将报文信息复制，沿多个方向沿环内节点传递至目的地。图2是根据本发明一实施方式的双mac接口架构图。当mac_1收到数据后可直接转发至mac_2，当mac_2收到数据后可直接转发至mac_1，完成报文双发双收功能，且在网络故障时实现零切换时间的效果。

本发明还提供了一种集成继电保护、测控以及录波功能的处理方法。图3是根据本发明一实施方式的集成继电保护、测控以及录波功能的处理方法的流程图。该处理方法包括以下步骤：1、模数转换；2、数字信号处理；3、输出处理后的数字信号。

1，模数转换。通过adc将电力系统的模拟信号转化为数字信号，模数转化前可以设置adc的采样精度和采样速率。优选地，将该数字信号进行存储从而实现对电力系统进行录波。

2，数字信号处理。通过继电保护算法以及测控算法对该数字信号进行处理。

3，输出处理后的数字信号。将处理后的数字信号输出至电力系统，实现对电力系统的继电保护或测控。优选地，可以将处理后的数字信号进行复制，通过多个网口进行传输，提高通信的可靠性。

综上，所述集成继电保护、测控以及录波功能的一体化硬件平台及处理方法通过adc单元将电力系统的模拟信号转化为数字信号，fpga单元处理该数字信号，包括将该数字信号通过adc控制器中的dma直接搬运至存储单元进行存储，还包括将该数字信号进行继电保护算法和测控算法，mac单元输出经过fpga处理后的信号，该信号作用于电力系统，就可以实现对电力系统的继电保护、测控以及录波。将基于该一体化硬件平台的电力装置接入电力系统中，能够代替原有的电力系统的继电保护装置和测控装置，大大节约硬件成本。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。