[发明专利]基于FPGA的过程层数据采样板卡与电子装置

说明书

本申请提供了一种基于FPGA的过程层数据采样板卡与电子装置。该数据采样板卡包括：FPGA核心板，具有PCIe总线接口，用于实现对SV报文的读取、解析和数据抽取，用于实现交流采样算法，FPGA核心板通过PCIe总线接口将采集的数据和计算的数据传送给工控机的CPU；PHY芯片，与FPGA核心板电连接；电口，与PHY芯片电连接；光口，与PHY芯片电连接。本方案结合光纤通信技术、FPGA和PCIe计算机接口技术，利用FPGA的高速信号处理能力实现SV数据帧的实时读取、解析和数据抽取，使得过程层数据采样板卡具有高效数据处理功能，实现IEC61850过程层SV格式数据帧的采样、缓存、计算和传输功能。

技术领域

本申请涉及智能变电站领域，具体而言，涉及一种基于FPGA的过程层数据采样板卡与电子装置。

背景技术

SV(Sample Value)，是智能变电站过程层传输的数字化采样数据的简称。基于以太网IEEE802.3的SV以太网数据，传输采样频率等于或大于4000Hz/s，其特点是：数据量特别大，有周期性，对数据的实时性、稳定性、可靠性要严格要求，要求接收方有较强的数据处理能力。

基于Linux操作系统的工控机，由于其接口资源丰富、计算控制能力强，同时设计开发过程简单等特点，在电力控制领域广泛的使用。但是由于Linux属于分时操作系统，无法及时响应4000Hz/s采样事件，所以基于Linux操作系统的工控机无法直接进行智能变电站的电量数据的采样和计算。

随着智能变电站的推广，包括很多发电厂的升压站，越来越多的智能变电站都开始采用IEC 61850的通信方式，数据采集都采用SV报文形式的数字传输，没有传统硬接线的电压互感器和电流互感器。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种基于FPGA的过程层数据采样板卡与电子装置，以解决现有技术中智能变电站的工控机不容易实现IEC 61850通信功能的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于FPGA的过程层数据采样板卡，包括：FPGA核心板，具有PCIe总线接口，用于实现对SV报文的读取、解析和数据抽取，用于实现交流采样算法，所述FPGA核心板通过PCIe总线接口将采集的数据和计算的数据传送给工控机的CPU；PHY芯片，与所述FPGA核心板电连接；电口，与所述PHY芯片电连接；光口，与所述PHY芯片电连接。

进一步地，所述数据采样板卡还包括：存储器，所述存储器与所述FPGA核心板电连接，用于对SV采样数据进行缓存。

进一步地，所述存储器为SDRAM，所述FPGA核心板还包括MAC数据接口和SDRAM接口，所述FPGA核心板通过所述MAC数据接口与所述PHY芯片连接，所述FPGA核心板通过所述SDRAM接口与所述SDRAM连接。

进一步地，在所述FPGA核心板中，对所述SV报文进行数据抽取后，采用所述交流采样算法进行计算，所述交流采样算法包括快速傅里叶变换和快速频率算法。

进一步地，所述电口为RJ45接口。

进一步地，所述SV报文在网络上传输时采用的是OSI模型，所述OSI模型中的应用层定义协议数据单元，经过表示层编码后，直接映射到数据链路层和物理层。

根据本申请的另一个方面，提供了一种电子装置，包括任意一种所述的数据采样板卡。