[發明專利]一種多路數據高速采集合并方法及裝置

有效

• 申請號: 201410023519.1
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103763085A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 魏欣;孫玥;尹玉軍;陳國平;陳凡
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04L7/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝;朱芳雄

技術領域

本發明涉及一種多路數據高速采集合并方法及裝置，尤其是一種用于數字化變電站中一次設備和二次設備之間的多路數據高速采集合并方法及裝置。

背景技術

近幾年來，隨著計算機，通信，自動化等技術在電力工業的應用，電網的智能化水平得到了極大地提升，全數字化變電站自動化系統即將得到廣泛的應用。數字化變電站是以標準的通信規約為基礎，通過電子式互感器（ECT/EVT）、智能化一次設備、網絡化二次設備分層構建，建立全站統一的數據模型和數據通信平臺，實現變電站內設備數字化通信和互操作、以及信息全網共享的現代化變電站。數字化變電站的關鍵點在于一次設備同步采集多路（最多12路）信號的幅值和相位數據后按照規定的格式發送給二次設備，這些數據一般都是來自不同間隔，而又必須保證這些數據是同步的。所以需要設計了一個具有多任務處理、通信流量大、高可靠性和強實時性等特點數據采集合并裝置，使其滿足對電子式互感器的接口要求。

現有的數據采集合并系統的實現方法主要有兩種：一種是基于FPGA+DSP結構的同步采樣方法；另一種是基于FPGA+ARM結構的同步采樣方法。這兩種方法都是利用FPGA進行采樣數據的接收和處理，利用DSP或ARM芯片實現通信的功能，將一次設備的采樣數據按格式打包發送給二次設備。為了保證數據的同步，兩種方法都采用了同步采樣法，即按設定的采樣速率由FPGA產生采樣脈沖發送給一次設備，一次設備接收到采樣信號后開始進行采樣動作并將數據發送給FPGA，再由FPGA將數據整理后才傳送至主控芯片。這兩種方法實現的合并單元有一定的局限性：（1）由FPGA+DSP或FPGA+ARM組成的系統雖然資源豐富，但與外圍接口電路很復雜，設備開發成本高、經濟性差；（2）由于采樣方式是同步采樣，一次設備和采集合并系統之間需要上行和下行兩條通信線路，增加了線路的架設成本；（3）同步采樣的可靠性不能保證，由于線路的延時不同，即使是FPGA向多個一次設備同時發送了同步采樣信號，但一次設備的采樣不能保證絕對的同步，為后面測量和保護數據的計算帶來了誤差。

發明內容

本發明要解決的是技術問題的提供一種同步性較好且成本較低的多路數據高速采集合并方法及裝置。

為了解決上述問題，本發明提供了一種多路數據高速采集合并方法，采用FPGA控制器與多路一次設備相連，再將合并后的數據發送給二次設備，FPGA控制器內部設有光串口通信模塊、數據同步處理模塊和數據發送模塊，光串口通信模塊內部又包括線路空閑檢測模塊、光串口數據接收模塊、串口數據緩存模塊和數據整理模塊，數據同步處理模塊內部又包括時標及通道數據檢測模塊、線性插值運算模塊和同步數據緩存模塊，多路數據高速采集合并方法包括如下步驟：

步驟1，由多路一次設備分別將采集的數據幀發送給線路空閑檢測模塊的不同輸入端，線路空閑檢測模塊對每個輸入端的狀態進行監測，如果某個輸入端的狀態為數據傳送態，表明與這個輸入端相連的一次設備有數據幀發送過來，于是將這路一次設備對應的數據幀轉發給光串口數據接收模塊，光串口數據接收模塊再將這路一次設備對應的數據幀存入串口數據緩存模塊；

步驟2，由數據整理模塊讀取串口數據緩存模塊中的每路一次設備對應的數據幀，并將每路一次設備對應的數據幀以1個狀態數據段、8個通道數據段和1個校驗數據段依次排列，每個數據段的位數相同，狀態數據段用于判斷每路一次設備對應的數據幀的有效性，校驗數據段用于判斷每路一次設備對應的數據幀的正確性，若判斷某路一次設備對應的數據幀有效且正確，則將這路一次設備對應的8個通道數據段作為通道數據發送給時標及通道數據檢測模塊，若判斷某路一次設備對應的數據幀無效或錯誤，則將預設的恒定值作為通道數據發送給時標及通道數據檢測模塊；