[發明專利]基于DSP 與FPGA 的開關設備在線監測系統

有效

• 申請號: 201110315773.5
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102508467A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 彭攀;石楠;曾林翠;白世軍
• 申請（專利權）人: 中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 田洲

技術領域

本發明屬于實時數據采集與處理技術領域，特別涉及一種基于DSP與FPGA的開關設備在線監測系統。

背景技術

數據采集與處理技術是信息科學的一個重要分支，它研究信息數據的采集、存儲、處理以及控制等過程中的技術。在計算機廣泛應用的今天，數據采集在多個領域有著十分重要的應用，它是計算機與外部物理世界連接的橋梁。尤其是在對信息實時性要求較高或者惡劣的環境中更突出其應用的必要性。由于數據采集與處理技術的應用范圍越來越寬，所涉及的信號源類型越來越多，被采集的數據是已被轉換為電信號的各種物理量，如溫度、壓力、密度、速度、電流、電壓等，可以是模擬量，也可以是數字量。

在電力系統中，需要監測開關本體的各種狀態且監測項目種類繁多且數據量龐大：如斷路器機械特性，分合閘速度及電流，觸頭溫度和電機輸出軸扭矩，全封閉式開關氣室內SF₆的溫度、密度、壓力，局部放電等狀態。另外，電力系統中開關狀態的監測需要很高的實時性，一旦出現異常，測控保護裝置應立即作出反應。目前開關在線監測系統由于采用單一處理器，采集的信號量和處理速度有限，需要高性能的CPU來完成龐大的數據量處理算法，新的項目需對系統重新設計，不能擴展，且裝置出現問題需更換整套設備。

發明內容

針對現有裝置的不足，本發明的目的在于提供一種能夠實現多通道采集、可擴展、實時性高和數據處理能力強的基于DSP與FPGA的開關設備在線監測系統。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于DSP與FPGA的開關設備在線監測系統，包括模擬信號調理模塊、A/D轉換模塊、FPGA數據采集模塊、預留通道、DSP模塊、串轉并模塊和通信模塊；所述模擬信號調理模塊、A/D轉換模塊、FPGA采集模塊、DSP模塊和通信模塊依次連接，所述串轉并模塊、FPGA采集模塊通過數據總線、地址總線和控制線與DSP模塊進行信息交互，所述預留通道與FPGA數據采集模塊直連。

所述開關設備在線監測系統還包括電流傳感器、電壓傳感器、光柵編碼器和SF₆狀態監測模塊，所述電流傳感器、電壓傳感器連接所述模擬信號調理模塊，所述光柵編碼器連接所述FPGA數據采集模塊，所述SF₆狀態監測模塊連接所述串轉并模塊。

所述SF₆狀態監測模塊包括檢測SF₆氣體的溫度傳感器、密度傳感器和壓力傳感器；所述溫度傳感器、密度傳感器和壓力傳感器均連接所述串轉并模塊。

所述開關設備在線監測系統還包括SRAM、SDRAM、NOR?FLASH和NAND?FLASH；所述FPGA采集模塊連接所述SRAM；所述DSP模塊連接所述SDRAM、NOR?FLASH和NAND?FLASH。

所述DSP模塊采用型號為TMS320VC5509A的芯片，所述FPGA數據采集模塊采用型號為EP2C8Q208I8的芯片，所述SRAM采用型號為IS61WV25616BLL/BLS的芯片，所述A/D轉換芯片采用型號為MAX11046的芯片，所述SDRAM采用型號為MT48LC4M16A2的芯片，所述NOR?FLASH采用型號為S29AL008J的芯片，所述NAND?FLASH采用型號為K9F2G08U0B的芯片，所述通信模塊采用型號為DM9000的芯片。

SF₆狀態監測模塊輸出的數據以MOUBUS串行通訊協議送入串轉并模塊。

由上述技術方案可知，本發明積極進步效果在于：一、采用FPGA和DSP采取數據總線、地址總線和控制線進行信息交互，模塊化程度高、通用性強，預留通道的設計思想使系統可擴展，只要FPGA的I/O管腳豐富，可以實現目前開關的所有在線監測項目，配置靈活，且哪個模塊出現問題只需更換該模塊而不對整個系統造成影響，利于設備維護與修理；二、DSP發揮其數據處理優勢，滿足電力系統在線監測專家算法和實時性要求；三、模擬信號與數字信號分開處理，避免了模擬信號對數字信號的干擾，增強了數據采集的可靠性。