[發明專利]一種模擬量多采樣率轉換方法及裝置

有效

• 申請號: 201811048968.6
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN110890890B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 趙玉燦;文繼峰;劉國偉;李響;汪濤;李彥;蔡菠;許宗光
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種模擬量多采樣率轉換方法，該方法使用一個模擬量采樣數據源，由FPGA進行“抽點?濾波?同步插值”處理，輸出多種不同采樣率的模擬量采樣數據，支持多重應用；每種采樣率的轉換對應一個處理支路，各處理支路數據流和參數相互獨立；處理支路增減靈活；可同時實現多通道模擬量的同步，消除通道間角差；該方法的全部運算由FPGA實現，速度快、延時小，簡化了系統結構，降低了CPU或DSP處理器的計算負荷。本發明還公開了相應的轉換裝置。

技術領域

本發明涉及電力系統保護、測量與控制領域，尤其涉及一體化模擬量處理技術。

背景技術

傳統模擬量采樣率轉換由“低通濾波-抽取-插值”三個環節構成，且由DSP或者CPU完成計算，一個模擬量采樣數據源僅能支持一個應用。隨著數字化智能變電站及就地化技術的發展，出現了單一模擬量采樣源需要支持多重應用的多采樣率的需求，其相關待解決的問題也凸顯出來，表現為以下幾個方面：

1)多采樣率轉換問題。一方面，不同的應用對模擬量的采樣率有不同的要求，如測控應用所需的模擬量采樣率與保護應用所需的采樣率并不相同；另一方面，不同的應用所跟蹤的目標系統頻率也可能會不相同，如同步相量測量所跟蹤的目標系統頻率為秒脈沖的頻率，其所需的1.2KHz采樣率與保護所需的1.2KHz采樣率自然也不相同。

2)相同間隔內或關聯多間隔間的各路電壓、電流信號的同步測量問題。有功功率、無功功率等量的計算都依賴對原始采樣數據的同步測量，而現實中多通道模擬量在進行采樣時往往存在通道間角差。

3)采用DSP或CPU進行同步和頻率轉換時計算負荷重、效率低等問題。由于DSP或CPU串行執行指令的特征，在進行多通道大數據量的數字信號處理時，存在計算延時大、速度慢等缺陷，最終可能導致系統響應變慢。

發明內容

本發明的目的在于，為了解決上述問題，提供一種模擬量多采樣率轉換方法及裝置，使用一個模擬量采樣數據輸入源，根據目標應用所需的不同采樣率，分成若干并行處理支路，并利用FPGA并行計算的特點，將全部處理支路放在FPGA內部實現，輸出可供多重應用直接使用的模擬量采樣數據。

為實現上述技術目的，本發明通過以下技術方案實現：一種模擬量多采樣率轉換方法，同一個模擬量采樣數據輸入源，在FPGA內部經過多條抽點-低通濾波-同步插值處理支路，所述處理支路各輸出一種采樣率的模擬量采樣數據。

上述方案中，所有處理支路的運算全部在FPGA內部完成。

上述方案中，每條處理支路的輸入是共同的模擬量采樣數據輸入源，各處理支路并行工作，參數和數據流相互獨立。

上述方案中，每條處理支路的抽點環節是對原始模擬量采樣數據進行下采樣。

上述方案中，所述抽點環節，在根據應用需求將較高頻率的原始采樣率進行降頻處理時，下采樣率參數可配置；當配置成1時，等效于旁路該環節。

上述方案中，每條處理支路的低通濾波環節是對對抽點處理后的數據進行低通濾波處理。

上述方案中，每條處理支路低通濾波環節的濾波器長度和參數可配置。

上述方案中，每條處理支路的同步插值環節是根據插值中斷，將輸入的所有通道的模擬量采樣數據進行同步插值，輸出插值結果。

上述方案中，所述插值中斷由FPGA內部產生或者由外部輸入。

上述方案中，所述同步插值環節，將模擬量采樣數據通過插值運算，計算出插值中斷所對應的時間斷面上的該處理支路上的所有模擬通道的采樣值，實現通道間同步。

上述方案中，所述同步插值環節，通過調整插值中斷的周期，實現采樣率的調整。

上述方案中，所述模擬量采樣數據輸入源為本地采樣或者是接收到的遠方數據。