基于 FPGA 的光纤纵差保护同步接口的设计与实现

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1、基于FPGA的光纤纵差保护同步接口的设计与实现伍小刚丁敏俞波(国电自动化研究院，江苏省南京市210003)摘要：同步接口是光纤纵差保护装置的重要组成部分，本文介绍了CycloneIIFPGA在光纤纵差保护同步接口中的应用，详细地阐述了FPGA实现光纤纵差保护同步通信接口的原理。大规模可编程逻辑技术使得光纤保护同步接口硬件简单高效，软件模块配置灵活，从而提高了光纤纵差保护装置通信的可靠性和稳定性。该设计可作为光纤纵差保护同步通信接口的典型方案而在电力系统中得到越来越广泛的应用。关键词：光纤纵差保护；FPGA；同步接口DesignandImplem

2、entationoftheFiber-opticalCurrentDifferentialProtectionSynchronousInterfaceBasedonFPGAWuXiaogang，DingMing，YuBo(NanjingAutomationResearchInstitute,Nanjing210003,China)Abstract:Synchronousinterfaceisoneofthemostimportantpartsofthefiber-opticalcurrentdifferentialprotection.Inth

3、ispaper,TheapplicationofCycloneIIFPGAinthefiber-opticalcurrentdifferentialprotectionsynchronousinterfaceisdiscussed,theprincipleofthesynchronousinterfacerealizedwithFPGAisalsogivenoutindetail.Itisshownthatnotonlytheinterfacehardwarecanbesimpleandhigh-poweredbutalsotheinterfa

4、cesoftwarecanbeconfiguredflexiblybyusingaprogrammablelogicdevieinthedesignoffiber-opticalprotection,bythatmeans,thecommunicationperformanceandreliabilitycanbeimproved.Thedesigncanbeusedmoreandmorewidelyinthepowersystemastypicalschemeofthefiber-opticalcurrentdifferentialprote

5、ctionsynchronousinterface.Keywords:fiber-opticalcurrentdifferentialprotection；FPGA；synchronousinterface0引言继电保护是电力系统安全稳定运行的重要保障，而光纤通信技术的发展使得光纤在继电保护中得到越来越广泛的应用，以光纤为媒质的电流纵差保护因有其他保护形式无法比拟的各种优点正受到越来越多的关注和推广应用。光纤纵差保护中，两侧装置如何可靠、准确的同步是设计中的焦点，因此光纤纵差保护[1]中同步接口的设计非常关键，另外，如何改善通信的可靠性也是大家

6、关注的重点问题。当保护装置直连时，须配置光纤数字同步接口；当保护装置通过PCM交换机或者PDH/SDH设备进行远距离传输数据时，必须提供符合ITU-TG.703的同向64Kbit/s接口器或者2.048Mbit/s接口器（即E1接口器），这两种接口也是数字同步接口，一般放在与主保护装置配套的光端机中实现。传统的保护同步接口电路设计是采用许多相关的芯片堆砌电路，这不但降低了通信的可靠性，同时也难以灵活满足保护系统的要求。而灵活运用大规模可编程逻辑技术，设计出完善的符合要求的专用电路，[4]不但大大改善了通信的性能，而且使得整个同步接口系统通信可靠

7、、灵活、维护方便。1光纤纵差保护的系统构成和通信方式1.1光纤纵差保护的系统构成光纤纵差保护的基本原理是通过交换线路两侧的模拟量，比较两侧电流方向或大小来判断被保护线路上是否发生了短路，以决定保护是否动作。纵差保护原理的理论基础是基尔霍夫电流定律的，对于电力系统高压、超高压输电线路保护来说，它具有良好的“天然”选相能力和良好的网络拓扑适应能力（能适应第1页共10页任何型式的输电线路），对于提高电力系统的安全稳定性和输电供电的灵活性为目标的电网的建设，具有非同寻常的意义。图1是两端光纤电流纵差保护装置构成线路保护的典型示意图。图1光纤电流纵差保护

8、系统构成Fig.1Thestructureoffiber-opticalcurrentdifferentialprotectionssystem1.2