基于ZYNQ的智能变电站嵌入式小型继电保护平台设计

本文主要探讨了一种基于Xilinx ZYNQ系列嵌入式小型化继电保护平台的设计与实现。ZYNQ是一款集成双ARM内核和FPGA的片上系统（SoC），专为智能变电站中的继电保护设备设计。这种平台选择ZYNQ 7000的原因在于其具备的成本效益、高效的数据处理速度、低功耗以及良好的可扩展性，能满足就地安装继电保护设备的严格需求。 文章首先强调了智能电网建设背景下，继电保护装置需适应网络信息技术等多种先进技术的发展，对软硬件设计提出了新的挑战。为了满足小型化和就地化的趋势，设计团队采用了ZYNQ的双核ARM处理器作为主CPU，它提供了800MHz的主频，具备强大的处理能力和多样的通信接口，如PCIe、12C、SD/MMC，这使得平台在处理复杂信号和抗干扰方面表现出色。 平台的整体框架设计充分考虑了户外安装环境的严苛条件，包括电磁干扰、工作环境稳定性和结构强度的要求。通过将ZYNQ的可处理系统（PS）ARM和可编程逻辑（PL）部分分开，实现了硬件的高效协同工作。在硬件实现部分，详细介绍了如何利用ZYNQ的PL进行实时信号处理和FPGA的定制逻辑设计，以及如何通过ARM内核进行系统控制和数据管理。 此外，作者还提到了平台的软件设计，虽然具体内容未在文中详述，但可以推测，嵌入式软件开发将围绕ZYNQ的双核架构进行，可能涉及到实时操作系统(RTOS)的选择，以及与硬件紧密集成的算法优化。同时，可能涉及数据采集、故障诊断、保护算法执行和通信协议栈的构建。 最后，文章指出该平台的设计方法不仅满足了智能电网对于继电保护装置的高要求，而且也为未来进一步的技术升级和扩展预留了空间。整个设计既考虑了性能，又兼顾了成本和功耗，体现了现代电力系统中对小型化、智能化和高效能保护设备的追求。 本文通过对基于ZYNQ的嵌入式小型化继电保护平台的全方位介绍，展现了如何通过先进技术应对智能电网建设中继电保护设备设计的新挑战，为业界提供了一个实用且具有前瞻性的解决方案。