采用Cyclone FPGA，实现智能电网自动化

• 关键词：Altera,Cyclone,FPGA
• 摘要：要实现对新的或者更新后的智能电网的最优控制，需要端到端通信和高效的供电网络，特别是传输和分配(T&D)子站。为能够支持自动化，设备应具有监视和控制功能，确保能够实时高效的管理电网，满足峰值负载要求。Altera FPGA技术在复杂智能电网辅助支持系统中扮演了关键角色。

　　要实现对新的或者更新后的智能电网的最优控制，需要端到端通信和高效的供电网络，特别是传输和分配(T&D)子站。为能够支持自动化，设备应具有监视和控制功能，确保能够实时高效的管理电网，满足峰值负载要求。Altera FPGA技术在复杂智能电网辅助支持系统中扮演了关键角色。

图1.典型子站自动化体系结构

　　在子站和公用设施自动化应用中，以太网承载IEC 61850的IEC 62439-3 Clause 4并行冗余协议(PRP)和Clause 5高可用性无缝冗余(HSR)标准很快成为智能电网系统中高可用性网络的基础。设计人员在处理必须实时支持关键任务系统并具有较长生命周期的子站设备时，面临很大的挑战，应满足可靠性、可更新和可互换功能要求。

　　冗余网络中的实时交换要求非常适合由FPGA来满足实现。我们的低成本Cyclone® V FPGA和Cyclone V SoC支持PRP/HSR冗余以及不断发展的PRP/HSR标准，满足了千兆以太网数据流的性能要求。

FPGA中的无阻塞PRP/HSR以太网交换

　　为方便您实现智能电网设计，我们与业界领先的网络设备和知识产权(IP)供应商Flexibilis进行了合作，采用千兆交换功能——Flexibilis的冗余交换(FRS)，同时支持了PRP和HSR协议标准。我们的FPGA与FRS IP相结合，为您开发PRP/HSR交换功能提供了简单方便的高性价比方法：

　　没有许可协商
　　没有前端许可成本
　　没有单片版税报告

图2.Flexibilis的Cyclone V FPGA和Cyclone V SoC冗余交换

FRS IP的关键特性：

　　在我们的Cyclone IV、Cyclone V和Cyclone V SoC器件上可灵活的实现3到8个端口
　　所有端口全双工1000 Mbps (GMII1)和10/100 Mbps (MII2)
　　线速数据包转发
　　无阻塞工作
　　通过数据完整性检查实现可靠的存储转发操作
　　HSR冗余盒(RedBox)、HSR端节点以及HSR四倍端口器件(QuadBox)；PRP RedBox和PRP的双路附加节点(DANP)。
　　符合IEEE 1588精确时间协议(PTP)透明时钟要求