[实用新型]高集成并行运算配电监测与控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高集成并行运算配电监测与控制系统，主要针对10kV以下配电网配电监测与控制而开发的基于FPGA可编程芯片的高集成并行运算配电监测与控制系统。

背景技术

目前常见的智能配电监测系统一般以单片机、PLC或DSP数字信号处理器为运算核心，实现对配电网中电压、电流、功率、谐波等信号的监测。本实用新型为以FPGA可编程芯片为运算核心的智能配电监测系统，利用FPGA芯片的可编程能力，在同一块芯片上构造不同电路，同时实现DSP数字信号处理器和PLC的功能。在现有专利中，以单片机为运算核心的较典型的如实用新型专利《CN201441023Y数字化智能配电装置》，以DSP数字信号处理器为运算核心的较典型的如实用新型专利《CN201830019U一种智能配电自动化终端FTU》。在对配电网进行监控时往往需要对若干条线路上的电压、电流信号进行同步监测和运算处理，以上专利的共同特点是在运算核心上通过程序，依次读取各电压、电流传感器测得的信号并顺序进行运算处理。如此则会带来片上程序结构复杂、需多次重复调用同一程序而导致的即时处理能力下降等问题。以PLC为运算核心的较典型的如实用新型专利《CN202197026U一种智能配电箱》则通过PLC的硬件在一定程度上避免了以上问题，但同时又产生了单位成本较高，运算处理能力较弱的缺点。另外，主要以DSP数字信号处理器为核心则一般需要PLC设备辅助实现开关量输出，而主要以PLC为核心则系统运算处理能力有限，难以实现对多路信号的同步运算分析。

实用新型内容

本实用新型是针对上述现有专利的缺点而改进，利用FPGA芯片的硬件可编程能力，可在同一块芯片上同时实现DSP和PLC的功能，具有处理速度快、运算能力强、成本较低、集成度较高以及可对多路信号进行并行处理，实现即时监控的优点。

一种以可编程芯片为核心的高集成并行运算配电监测与控制系统，它由通用传感器、模数转换芯片、FPGA可编程芯片、以及光电耦合器组成，且共同安装于一块PCB板；

通用传感器采集配电网的信号并将其转换为DC0～10V或4～20mA模拟量信号输出；

通用传感器输出的模拟量信号将经信号线接入PCB板上的模数转换芯片，并由模数转换芯片转换为数字信号输入FPGA可编程芯片；

利用FPGA可编程芯片的硬件可编程能力，在芯片内构成若干组独立数字运算与逻辑输出回路，以替代DSP和PLC；

每一回路均可独立对一组信号进行处理，并将处理结果通过光电耦合器输出；

部分开关量信号可直接接入FPGA可编程芯片。

进一步的，所述通用传感器是电压传感器、电流传感器和温度传感器中的一种。

进一步的，所述通用传感器所采集配电网的信号是电压、电流和温度信号中的一种。

进一步的，所述PCB板上同时保留通讯用的RS485接口及以太网接口，以供实现与上位机的通讯。

本系统具有以下特点：1、利用FPGA可编程芯片的硬件可编程能力，在芯片内部写入多路独立运行的逻辑电路，每一路均可对一组信号实现独立处理，实现对多路信号的并行处理；2、利用FPGA可编程芯片的硬件可编程能力，在芯片内部直接写入控制运算电路，替代DSP数字信号处理器来实现对所采集信号的高速即时处理；3、利用FPGA可编程芯片的硬件可编程能力，在芯片内部写入逻辑输出电路，替代PLC实现数字量输出；4、将以上所述电路全部直接在同一块FPGA芯片上实现，达到高度集成，减小系统尺寸，提高可靠性。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的高集成并行运算配电监测与控制系统功能原理图。

具体实施方式

图1示出了本实用新型具体实施例的，高集成并行运算配电监测与控制系统功能原理图，由通用传感器1、模数转换芯片2、FPGA可编程芯片3、光电耦合器4、RS485接口5以及以太网接口6组成。