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。所有必需的功能已嵌入到名为SMV订阅者IP的单个IP内核中。

SMV订阅者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。

SMV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

SMV订阅者可以灵活，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，SMV订阅者还可以配置：

• 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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