高性能FPGA在合并单元中的应用:设计与实现
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更新于2024-08-12
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"基于高性能FPGA的合并单元设计与实现,主要探讨了FPGA在合并单元中的应用,包括高实时性、高精度和高可靠性。文章着重讲述了如何利用FPGA实现点对点SV报文的收发,时间同步及守时功能。此外,还涉及到IEC61850标准和时钟同步技术。"
在智能电网中,合并单元(MU)扮演着至关重要的角色,它负责收集多个互感器的测量数据并统一处理,为继电保护和自动化设备提供信息。本文针对高性能FPGA(Field-Programmable Gate Array)在合并单元的应用进行了深入研究。FPGA因其可编程性强、处理速度快、实时性能优秀等特点,成为实现合并单元理想选择。
论文详细阐述了FPGA实现点对点SV(Sampled Values,采样值)报文收发的机制。SV报文是智能变电站中用于传输实时测量数据的标准格式,FPGA通过控制DM9000C网络接口芯片接收并缓存这些报文,同时使用内部定时器为每个报文打上精确的时间戳。在发送报文时,FPGA协同CPU确保报文发送的精确性和离散性,控制在100ns以内,满足高速数据交换的需求。
时间同步是合并单元的另一个关键功能,论文介绍了FPGA如何处理IEEE 1588精准时间协议(PTP)和B码(BITS)对时信息。FPGA解析这些对时信息,使合并单元保持与主时钟的高度同步。在时间同步状态下,FPGA记录秒脉冲间隔,采用跟随算法确保时间的准确。当外部同步信号丢失时,FPGA内置的时间同步模块能够平滑切换到守时模式,即使在长时间无外部参考的情况下也能维持高精度的时间守时。
此外,该文还讨论了IEC61850标准在合并单元中的应用,这是智能电网通信的重要规范,定义了变电站自动化系统的通信协议和数据模型。FPGA在实现这一标准的过程中,有助于提高数据交换的效率和准确性,确保了整个系统的稳定运行。
这篇论文通过实例详细解析了高性能FPGA在实现合并单元功能中的关键技术,包括报文处理、时间同步和守时,对于理解和优化智能电网中的数据处理具有重要的理论和实践价值。
2021-09-06 上传
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