[发明专利]一种基于FPGA的多原理继电保护芯片及其方法

摘要

本发明涉及一种基于FPGA的多原理继电保护芯片及其方法，所述芯片包括数据采集模块、FPGA模块、MCU模块和通信外设接口；所述数据采集模块、FPGA模块、MCU模块和通信外设接口依次连接。所述方法包括将输入的电压、电流模拟量转换为电压信号；将电压信号输入到多路选择器和AD单元；将AD单元转换后的数字信号发送至FFT单元中进行运算；将FFT单元运算后得到的信号发送到测量单元和硬件保护算法单元中；将FFT单元、测量单元和硬件保护算法单元的运算结果发送到数据缓冲区；数据缓冲区的继电器动作信号发送给输出控制和MCU模块中调度控制单元；MCU模块将相关控制数据与调度控制单元进行交互。

主权项

1.一种基于FPGA的多原理继电保护芯片，其特征在于，所述芯片包括数据采集模块、FPGA模块、MCU模块和通信外设接口；所述数据采集模块、FPGA模块、MCU模块和通信外设接口依次连接；所述数据采集模块包括模拟量输入单元、信号调理电路、多路选择器和AD单元；所述FPGA模块包括FFT单元、硬件保护算法单元、测量单元、输出控制单元、数据缓冲区和多路选择控制单元；所述MCU模块包括调度控制单元和通信单元；所述通信外设接口包括EEPROM接口、液晶屏接口、键盘接口和RS485接口；基于FPGA的多原理继电保护方法包括：步骤(1)将输入的电压、电流模拟量转换为电压信号；步骤(2)将电压信号输入到多路选择器和AD单元；步骤(3)将AD单元转换后的数字信号发送至FFT单元中进行运算；步骤(4)将FFT单元运算后得到的信号发送到测量单元和硬件保护算法单元中；步骤(5)将FFT单元、测量单元和硬件保护算法单元的运算结果发送到数据缓冲区；步骤(6)数据缓冲区区将继电器动作信号发送给输出控制单元；MCU模块中调度控制单元控制数据缓冲区；步骤(7)MCU模块将相关控制数据与调度控制单元进行交互，通过通信外设接口完成与外设的通信；所述步骤(4)包括将FFT单元运算后得到的信号同时发送到测量单元和硬件保护算法单元中，其中测量单元用于测量其各通道的实时幅值，硬件保护算法单元用于实现复压过流、反时限过流和差动保护、三段式过流保护、低周减载保护和零序过流和零序过压保护的算法；所述步骤(1)包括通过互感器、滤波电路和电压转换电路，数据采集模块中信号调理电路将输入的16路电压、电流模拟量转换为低于2.5V的电压信号。