SMVsubscriber – IEC 61850采样测量值帧的硬件处理

IEC 61850-9-2标准引入了采样测量值(SMV或SV)过程总线概念。该标准建议将电流和电压互感器(CT,PT)的输出和其他信号在源头上进行数字化处理,然后使用基于以太网的局域网(LAN)与这些设备进行通信。

采样值作为多播以太网帧编码的数据集样本的高速数据流进行传输。该协议使用发布者/订阅者模型,其中发布者将未确认的数据传输给订阅者。例如,在IEC 61850-9-2 LE配置文件中,对于50Hz的电网频率,采样值以每秒4000帧的速率发布,而对于60Hz则以每秒4800帧的速率发布。

SoC-e开发了一项创新技术,可利用FPGA上的并行硬件处理优势,以确定性和极低的延迟处理大量SMV流。

SMVsubscriber分析传入流量并检测IEC 61850-9-2采样测量值(SMV)帧。根据几个配置参数,处理选定的SMV帧,提取四个相位(A,B,C和N)的电流和电压采样值。IP使用这些采样值来执行离散傅立叶变换(DFT)的计算,以获取每个相位的角度和大小以及均方根(RMS)。它还为样本提供用户定义的抽取率。

SMVsubscriber订阅者的主要功能是:

  • 第2层IEC 61850-9-2(SMV)帧处理
  • DFT计算模块的高性能实现,用于计算一次谐波的幅度和相位(50或60 Hz)
  • 高性能RMS计算模块(高达1562500计算/秒)
  • 最多支持128个并发SMV流(最多320个流,具体取决于过程窗口配置)
  • 完整计算6us的确定性等待时间
  • 状态,配置和统计计数器寄存器
  • 1000 Mbps AXI-Stream接口,用于无缝片上通信以及与SoC-e网络IP(HSR/PRP以太网TSN)的组合

SMVsubscriber可以灵活,轻松地进行定制(GUI界面),以根据所需的性能资源进行权衡来生成最佳实现。除其他参数外,SMVsubscriber还可以配置:

  • 支持的最大数据流个数
  • 硬件DFT处理模块的并行度
  • 可实施RMS处理模块的并行度
  • 发送给高级软件应用程序的RAW SMV帧的抽取率
  • 样本处理速率和窗口,用于调整计算DFT和RMS的每个流的频率
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