[发明专利]一种基于FPGA的A/D实时故障诊断方法

说明书

本发明涉及一种基于FPGA的A/D实时故障诊断方法，A/D芯片通过FPGA连接CPU；FPGA在采集A/D数据的同时完成A/D故障信息诊断，并记录A/D故障，将A/D故障信息和A/D数据生成一帧报文发送给对端CPU。本发明克服现有CPU软件不能对SV数据有效实时检测的不足，提供了一种基于FPGA的A/D实时故障诊断系统，实时性强，扩展性移植性好，不仅实现在采样源端对SV数据检测，也有助于定位发生故障的A/D芯片的问题所在。

技术领域

本发明涉及属于电力工程的继电保护自动化领域，尤其涉及一种基于FPGA的A/D实时故障诊断方法。

技术背景

智能变电站的实现是建立在智能设备信息的数字化采集基础之上，数字量采样是保护装置的基本功能。在智能变电站系统中，主要通过A/D采集模拟量来获取模拟量采样值(Sampled Value，SV)。A/D芯片是数字化采集的关键器件，其正常工作是关系着保护装置正常运行的前提。目前主要是CPU采用复杂的软件算法，来检测SV是否异常，费时费力且无法保证所有的非法SV都能检测出来，而且由软件检测SV数据实时性差。为了能够准确实时的检测SV数据的有效性，需开发一种适用继电保护自动化领域的硬件检测SV数据有效性的方法。

发明内容

本发明提出了一种基于FPGA的A/D实时故障诊断系统的设计方案并实现，从SV数据的采样源端检测数据的有效性，降低了CPU软件开发的难度。

一种基于FPGA的A/D实时故障诊断方法，A/D芯片通过FPGA连接CPU；FPGA在采集A/D数据的同时完成A/D故障信息诊断，并记录A/D故障，将A/D故障信息和A/D数据生成一帧报文发送给对端CPU；至少包括如下步骤：

1)A/D芯片开始工作后，FPGA实时检测A/D芯片的BUSY输出信号，记录BUSY信号的变化特征，以监测BUSY故障的发生；

2)FPGA实时检测A/D芯片的FIRSTDATA输出信号，记录FIRSTDATA信号的变化特征，以监测FIRSTDATA故障发生；

3)将A/D芯片的其中一个通道做A/D自检使用，该通道加直流电源VCC，FPGA检测VCC的采样值，以确定A/D自检故障；

4)、使用A/D品质因数来标识A/D故障信息，FPGA以报文的形式把A/D品质因数发送到对端CPU，将A/D芯片的工作状态通知对端CPU。

2，根据权利要求1所述的一种基于FPGA的A/D实时故障诊断方法，其特征在于，所述步骤4)报文由帧头字段、帧长字段、帧类型字段、A/D数据、A/D品质因数以及CRC校验码字段6部分组成。

帧长字段与A/D芯片通道个数有关，由FPGA根据实际A/D通道个数计算确定，即帧长度＝2*(帧类型+A/D数据+A/D品质因数+CRC校验码)。

A/D品质因数的长度跟实际A/D通道个数有关，一个bit标识一路A/D通道，A/D正常工作时，该A/D所有通道品质因数置1，反之置0；校验码由FPGA根据不同的校验方法计算生成。

本发明克服现有CPU软件不能对SV数据有效实时检测的不足，提供了一种基于FPGA的A/D实时故障诊断系统，实时性强，扩展性移植性好，不仅实现在采样源端对SV数据检测，也有助于定位发生故障的A/D芯片的问题所在。具体来说，其优点在于：

1)、本发明基于FPGA的并行处理特性，本实时性好，通用性强，可以很方便扩展到对多片A/D故障诊断。

2)、本发明FPGA用于SV数据进入继电保护系统前对A/D故障诊断，对A/D芯片的可靠性进行测试，降低了由于A/D芯片性能不满足要求而造成继电保护系统误动的风险，提高了继电保护系统的可靠性。