[发明专利]一种基于PXI总线的便携式模拟智能单元

权利要求书

1.一种基于PXI总线的便携式模拟智能单元，所述智能单元包括PXI机箱、网络接口板、授时单元板、模拟量采集板、开关量输入板和操作回路板，其特征在于，所述PXI机箱、网络接口板和授时单元板通过PXI总线均与模拟量采集板、开关量输入板和操作回路板连接；

所述网络接口板为基于FPGA的网络接口板，包括如下功能：①通过PXI总线接收模拟量采集板发来的采样值，网络接口板的SMV模块按照IEC61850-9-2格式将采样值数据打包后，以光以太网的形式输出给保护测控装置；②接收外部输入的GOOSE报文，解析后通过PXI总线传给系统控制器，并将系统控制器的GOOSE报文打包后以以太网的形式输出；

所述网络接口板包括总线控制器、第一FPGA模块、以太网PHY芯片、晶振、双倍速率同步动态随机存储器DDR和前面板接口；所述前面板接口与保护测控装置连接；所述前面板接口、以太网PHY芯片和第一FPGA模块依次连接；所述总线控制器分别与第一FPGA模块和PXI总线连接；所述第一FPGA模块与PXI总线连接；所述晶振和双倍速率同步动态随机存储器DDR均与第一FPGA模块连接；

所述第一FPGA模块包括由第一FPGA芯片控制的MAC地址模块、GOOSE模块、SMV模块、DDR控制器和扩展总线驱动；所述MAC地址模块分别与GOOSE模块和SMV模块连接。

2.如权利要求1所述的便携式模拟智能单元，其特征在于，所述PXI机箱包括相互连接的系统控制器和PXI平台，所述系统控制器为便携式模拟智能单元的主控制器，用于接收GOOSE报文，完成逻辑判断，驱动操作回路板，对出口继电器进行控制，读取开关量输入板的状态信息，并控制网络接口板和授时单元板的协同工作。

3.如权利要求1所述的便携式模拟智能单元，其特征在于，所述授时单元板包括第二FGPA模块，所述第二FGPA模块分别与卫星天线和恒温晶振连接；

所述第二FGPA模块包括由第二FPGA芯片控制的GPS模块、编码模块和守时模块；所述GPS模块和守时模块均与编码模块连接；所述GPS模块通过卫星天线接收卫星信号，输出秒脉冲信号和时间信息，编码模块按照规定的格式生成B码数据流，通过接口驱动电路输出光B码和RS485格式的B码；所述编码模块将秒脉冲分频为4000Hz的采样脉冲发给模拟量采集板，所述采样脉冲的第一个脉冲与秒脉冲严格同步；若不接卫星天线，所述GPS模块将不输出秒脉冲，所述守时模块将外部恒温晶振的秒冲信号分频后作为标准秒脉冲使用。

4.如权利要求1所述的便携式模拟智能单元，其特征在于，所述模拟量采集板用于将常规的电压/电流互感器的信号进行隔离调理后转换为数字信号，并通过PXI总线发送到网络接口板；

所述模拟量采集板包括依次连接的前面板接口、互感器、A/D芯片和第三FPGA模块；

所述第三FPGA模块包括由第三FPGA芯片控制的第一开关量扫描模块、计算模块、第一事件顺序记录模块和第一消抖模块；

所述第一开关量扫描模块用于扫描每个开关量的变化，打上时间戳；所述第一消抖模块用于对开入量的抖动做消抖处理，对于抖动小于消抖时间的开关量变化做无效处理；所述第一事件顺序记录模块用于对每个有效的开关量变化形成SOE记录，每条记录包括开关量的编号、变化开始的时间和变化后的电平状态；

从所述第三FPGA模块的外部端子引进的电压和电流信号通过互感器的隔离转换，再经过滤波和放大后，送到A/D芯片；由FPGA芯片接收来自于授时单元板的4000Hz同步采样脉冲，按照采样脉冲控制A/D芯片的采样时刻，计算模块收到A/D的采样值后，经过计算和打包后发给网络接口板，所述网络接口板以IEC61850-9-2的格式发给保护测控装置。

5.如权利要求1所述的便携式模拟智能单元，其特征在于，所述开关量输入板由依次连接的信号调理电路、隔离电路和第四FPGA模块组成；

所述第四FPGA模块包括由第四FPGA芯片控制的第二开关量扫描模块、第二消抖模块和第二事件顺序记录模块；

从端子输入的遥信信号，经过限流电路和光电隔离后，再经过滤波和整形后，送到第二开关量扫描模块，第四FPGA芯片扫描开关量的状态，做消抖处理后，再打上时间戳后生成SOE事件信息，通过PXI总线发给系统控制器。

6.如权利要求1所述的便携式模拟智能单元，其特征在于，所述操作回路板由操作回路、隔离电路和第五FPGA模块组成；所述隔离电路分别与操作回路和第五FPGA模块连接；所述第五FPGA模块包括由第五FPGA芯片控制的DO模块、第三消抖模块和第三事件顺序记录模块；

所述DO模块通过PXI总线接收系统控制器发来的控制信息，经过解码后，通过驱动电路控制相应的继电器，以实现断路器、刀闸设备的控制；并通过隔离电路，扫描电力系统一次设备的状态，通过第三消抖模块做消抖处理后，发给第三事件顺序记录模块生成SOE事件信息，最后通过PXI总线发给系统控制器。