高速同步数据采集平台的实现

摘要：针对工矿企业变电站自动化项目中需要进行全厂电力同步监控，故障检测的要求，文章通过采甩FPGA与DSP实现了64路最高通信速率达40MByte的传感器采集平台，时间同步不大于50 μs。传感器采集平台运行良好，有很好的应用价值。
关键词：高速；同步；数据采集；传感器采集平台

1 系统应用背景
国家大力推广的智能电网技术是电力行业的技术发展方向，数字化变电站技术是其重要组成部分。完全意义上的数字化变电站的系统将有较好的性能，通过采用电子式互感器，可以消除电流互感器二次开路及饱和、电压互感器二次短路及铁磁谐振、低功耗、安全环保；采用IEC 61850标准，实现不同厂家设备的互操作；二次设备网络化，通信网络取代复杂的控制电缆，降低了铺设电缆带来的电磁兼容等问题。但完全实现以上标准的变电站的投资成本据估算约是常规变电站的3倍。目前110kV以下的中小变电站数量众多，自动化程度较低，对其进行改造是投资的重点之一，但采用全数字化变电站的高成本限制了其推广应用。本文提出了采用低成本实现数字化变电站功能的平台，利用DSP、FPGA等技术做到数字化变电站中的全站传感器同步数据采集，保留了传统的电流电源互感器接口，从而在实现变电站信息化的同时显著降低了其成本，仅为常规变电站的1．5倍。此高速数据同步采集与控制平台除可以用于低成本的数字化变电站系统外，还可应用在其他需要同步监控的系统，如大型风机控制系统、大型锅炉控制系统等。

2 系统硬件组成
高速数据同步采集与控制平台整个系统的组成主要可以分成三个部分，分别是实时保护计算机、高速数据合并器、传感器数据采集器。根据具体的应用系统，在传感器数据采集器前增加不同的传感器，即可实现不同功能的传感器网络，这里主要对平台三个部分进行说明。系统的工作模式为：在信号调理电路后由数据采集器采集数据，上传至合并器，合并器将数据发送至实时保护处理计算机，由于实时保护计算机采用的是通用的工业计算机，在此不做说明，下面主要对另外两部分进行说明。系统的整体框图如图1所示。