[发明专利]带时间基准输出的多功能FPGA采集单元

权利要求书

1.一种带时间基准输出的多功能FPGA采集单元，所述FPGA采集单元的信号输入端接收变电站中的各类信号，所述FPGA采集单元的信号输出端与嵌入式工控机的信号输入端连接，其特征在于：所述FPGA采集单元包括接收模块、数据处理模块、时间处理模块和信号控制模块，所述接收模块的信号输入端接收所述变电站中的各类信号，所述接收模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端连接，所述数据处理模块的信号输出端与所述嵌入式工控机的信号输入端连接，所述数据处理模块的状态信号输出端通过所述信号控制模块与所述嵌入式工控机的状态信号输入端连接，所述时间处理模块的时间基准输出端分别与所述接收模块、所述数据处理模块和所述信号控制模块的时间基准输入端连接。

2.根据权利要求1所述的带时间基准输出的多功能FPGA采集单元，其特征在于：所述变电站中的各类信号为传统变电站中的模拟量、开关量信号和智能变电站中的SV、GOOSE、FT3报文信号，所述接收模块包括AD转换电路、光电隔离电路和报文接收电路，所述报文接收电路输入端设置有光纤接口，所述模拟量信号与所述AD转换电路的输入端连接，所述开关量信号与所述光电隔离电路的输入端连接，所述报文信号与所述报文接收电路输入端的光纤接口连接。

3.根据权利要求1所述的带时间基准输出的多功能FPGA采集单元，其特征在于：所述数据处理模块包括数据采集模块、数据缓存模块和数据发送模块，所述数据发送模块上设置有千兆以太网接口，所述信号控制模块上设置有串行接口。

4.根据权利要求1所述的带时间基准输出的多功能FPGA采集单元，其特征在于：所述时间处理模块的输入端接收光/电IRIG-B码或PTP报文信号，所述时间处理模块上设置有外部设备对接端口。

5.一种带时间基准输出的多功能FPGA采集单元的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)接收模块中的AD转换电路和光电隔离电路转换经调理后的二次侧模拟量信号和开关信号，报文接收电路转换经光纤接口接收的SV、GOOSE、FT3报文信号，并将转换后的信号传送至数据采集模块；

(2)数据采集模块接收转换后的信号，并对其以一定的采样频率进行实时同步采样，同时接收时间处理模块提供的时间基准信号，并将采样数据打上精确到微秒的时标；

(3)数据缓存模块将带时标的采样数据转换为标准格式的报文数据包，并将其封装为以太网数据包后缓存至数据缓存模块的内部存储器中；

(4)将以太网数据包组成8k的巨帧数据包，并通过数据发送模块上的千兆以太网接口将其发送至嵌入式工控机；

(5)嵌入式工控机对接收到的巨帧数据包进行解析，得到故障录波装置或网络报文记录分析装置所需要的数据，完成对数据的分析、处理、记录及存储。

6.根据权利要求5所述的带时间基准输出的多功能FPGA采集单元的实现方法，其特征在于：所述步骤(1)中采用时间处理模块提供的时间基准信号对多种数据进行同步校准。

7.根据权利要求6所述的带时间基准输出的多功能FPGA采集单元的实现方法，其特征在于：所述采样频率为20000点/秒，所述时标精确到1微秒，所述报文数据包采用PCAP标准格式。

8.根据权利要求6所述的带时间基准输出的多功能FPGA采集单元的实现方法，其特征在于：所述时间处理模块接收光/电IRIG-B码或PTP报文信号，并对其进行解析，获取时间基准信号，并向所述FPGA采集单元和所述嵌入式工控机提供时间基准，同时将其处理后输出IRIG-B码或秒脉冲信号至外部设备对接端口。

9.根据权利要求6所述的带时间基准输出的多功能FPGA采集单元的实现方法，其特征在于：所述采集单元的信号控制模块协助所述时间处理模块实现时间同步状态检测，并将状态量信息发送至嵌入式工控机，并通过接收时间基准信号实现插板间工作状态的实时交互。