[实用新型]一种使用可编程逻辑器件实时接收多路IEC61850-9-2采样值的装置

说明书

本发明涉及一种使用可编程逻辑器件实时接收多路IEC61850‑9‑2采样值数据的装置，适用于电力系统数字化变电站、智能化变电站等场合需要实时接收多路IEC61850‑9‑2采样值数据的智能设备。 

由于光纤以太网传输具有高可靠性、传输速度快、布线方便成本低的优点，在智能化变电站中，光纤以太网取代大部分电缆成为必然。IEC国际组织对于使用光纤以太网传输变电站模拟量采样值提出了IEC61850‑9‑2标准，其物理层就是使用100M光纤以太网接口。 

由于数字化保护或录波器等智能变电站二次设备一般都要采集多路模拟量信号，这些模拟量的采集传输如果用IEC61850‑9‑2标准的话将会对应多路100M光纤以太网接口输入。传统的做法是在装置中使用以太网交换芯片将多路以太网数据合并到一路中然后送入处理器的以太网接口，或者是直接使用带多路以太网接口的处理器。这两种方案都有弊端，第一种方案由于使用了以太网交换芯片，将会导致每路以太网数据接收延迟的不确定性，而且抵御网络风暴的能力也会有问题，第二种方案做到了每路以太网数据的隔离，但带有多路以太网接口的处理器一般都比较昂贵并且外围电路设计复杂，而且此方案也存在抵御网络风暴能力不强的缺点。 

本发明的目的是：提供一种使用可编程逻辑器件实时接收多路IEC61850‑9‑2采样值数据的装置，并做到可以完全抵御系统中可能存在的网络风暴异常情况。 

本发明提供的技术解决方案为：一种使用可编程逻辑器件实时接收多路IEC61850‑9‑2采样值的装置，其特征在于：它包括100M‑FX光纤接收器、100M以太网PHY、可编程逻辑器件、MCU/DSP，所述100M‑FX光纤接收器和100M以太网PHY为两路以上，所述每路100M以太网PHY均通过单独MII接口模块连接至所述可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件通过MII接口模块和并行总线接口模块与所述MCU/DSP相连。 

所述可编程逻辑器件内部具有一个64位时标计数器和多个MAC模块，所述MAC模块与MII接口模块一一对应。 

所述可编程逻辑器件内部具有一个64位时标计数器和多个MAC模块，所述MAC模块与MII接口模块一一对应。 

装置还包括IRIG‑B码光纤接收模块，所述IRIG‑B码光纤接收模块把B码对时信号发送给所述可编码逻辑器件，解码后将时间信息同步给64位时标计数器，用于数据包打上接收到的绝对时间值。 

图1是采用以太网交换芯片的方式将多路IEC61850‑9‑2采样值数据汇集到一路上，然后发送个处理器的以太网控制器的方案示意图。 

图2是采用带有多个以太网控制器的网络处理器直接接收多路IEC61850‑9‑2采样值数据的方案示意图。 

图3是本发明实施的使用可编程逻辑器件实时接收多路IEC61850‑9‑2采样值数据的方案示意图。 

图4是本发明实施的使用可编程逻辑器件实时接收多路IEC61850‑9‑2采样值数据的方案中，可编程逻辑器件内部具体实现的功能模块图。 

下面结合附图和具体实施方法对本发明进一步详细说明。 

下面结合附图和具体实施方法对本发明进一步详细说明。 

如图1、图2所示，是现有技术中采用以太网交换芯片的方式将多路IEC61850‑9‑2采样值数据汇集到一路上，然后发送个处理器的以太网控制器的方案示意图（图1）；和采用带有多个以太网控制器的网络处理器直接接收多路IEC61850‑9‑2采样值数据的方案示意图（图2）。 

本发明实施的使用可编程逻辑器件实时接收多路IEC61850‑9‑2采样值数据的装置，使用大规模可编程逻辑器件如FPGA等，如图3所示，为每路以太网输入单独实现MII接口模块以接收光纤输入的IEC61850‑9‑2以太网采样值数据包，然后将接收到的数据包通过MAC模块解包并计算CRC校验值，如果校验值正确则将解码后的数据包连同数据包接收时刻64位时标值一同放入FIFO中，等待IEC61850‑9‑2数据包实时处理模块的处理。此64位时标值是为了实现接收采样值数据包的实时性，特意在FPGA内部实现了一个64位时间计数器的计数值，此计数器的计数精度为20ns，足以满足IEC61850‑9‑2数据包实时特性的需要。同时，为了做到节省CPU以太网接口带宽并且有效的抵御异常情况下的网络风暴情况，MAC模块还会判断当前接收的数据包是否是IEC61850‑9‑2数据包，如果不是则立即抛弃，硬件上杜绝了网络风暴对于系统功能的影响。