原创论文：以FPGA为核心实现继电保护装置的片内系统架构及保护算法实现策略（续2）

4. 结语

以FPGA为核心实现继电保护装置，将CPU、DSP架构下的“运算能力天花板”抬升到了前所未有的高度，为各种新算法的开发、实现提供了坚实的基础。采取“以硬件资源换性能”的策略提高保护装置的性能，需要各方面技术人员的通力协作，尤其需要保护算法设计师在设计理念上进行一定程度的调整，需要电力系统故障分析师、保护算法设计师、FPGA应用研发设计师、PCB设计师密切配合，甚至可能需要借鉴大型机系统架构设计师的经验，需要多方协作进行大量的理论探索、算法研究、实践验证，不可能一蹴而就。这个过程尽管困难重重、成本高昂，但其率先成功实施者的产品将在性能上取得显著的优势。

同时，实践“以硬件资源换性能”的策略，将不可避免地增加FPGA芯片的成本。对此，笔者认为：首先，鉴于继电保护装置在电力系统中所起的重要作用，相对于其性能提升所带来的经济效益、社会效益来说，几千元、上万元的芯片成本应该是可以考虑的；其次，在进行FPGA应用研发过程中，可以采取各种技术手段以尽可能控制硬件资源占用量；最后，这样的成本是否物有所值，应该由用户、市场做出最终的仲裁。

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感谢：在此特别感谢我的同事魏欣先生，他在我构思此方案时提供了重要的继电保护专业知识，补充了我在这方面的不足，为本文成稿提供了重要帮助。

参考文献：

[1] 张桂青等. 继电保护系统级专用芯片的设计，电力系统自动化，2001-25

[2] 何人望等.  FPGA在基于IEC61850的馈线保护中的应用，华东交通大学学报，2010-27

[3] 阮建国等. 基于FPGA的数字保护中卡尔曼滤波的实现，电力系统保护与控制，2009-37

[4] 张桂青等. 基于IP核的智能化电器SOC设计与实现，电工技术学报，2003-18

[5] 陈志敏等. 电力系统继电保护的FPGA方案设计与研究，华中电力，2007-20

[6] 李英明等. 一种智能变电站合并单元关键环节的实现方法，电力系统自动化，2013-37

[7] 胡国等. 数字化变电站新型合并单元的研制，电力系统自动化，2010-34

[8] 徐成斌等. 智能变电站SV网数据交换装置设计，电力系统自动化，2013-37

英文标题及摘要：

The on-chip system architecture and algorithm’s implementing method of digital protection device based on FPGA

Abstract: Implementing digital protection algorithm based on FPGA, using massive distributed calculating-resource provided by FPGA, dividing process of data processing by means of pipeline and letting every grade and every kind of algorithms working as parallel as possible, all these provide digital protection algorithm engineers with more ability of calculation, let them never limited by running time of CPU or DSP which is available, provide them with ability of organizing existing algorithms as reasonable as possible. It also provides them with method of “more hardware resource and better performance” and possibility of developing digital protection algorithm with more comprehensive performance in a new way. An on-chip system architecture of digital protection device based on FPGA is illustrated. An algorithm implementing method of digital protection device based on FPGA is also illustrated. These works provide improvement of digital protection device now and development of new digital protection algorithm with reference.

Key words: digital protection; FPGA; algorithm of digital protection; intelligent substation

敝文《以FPGA为核心实现继电保护装置：暂态保护--多种小波基实时处理多路采样值》已经发布在本版，请参阅，

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有位网友告知：挑战杯竞赛中已经有人做出了相关的尝试，项目名称是：一种基于FPGA的新型微机继电保护装置。

笔者没找到原文，但从挑战杯官网的介绍（在其官网搜索FPGA即能找到）来看，这个项目应该能够作为“FPGA可以适用于继电保护装置”的一个实例，具有重要的参考价值。

这一成果结合本人提出的“以硬件资源换性能”的设计原则、用FPGA实现继电保护算法的总体策略，相信会有助于大家深入理解本人着重强调的“FPGA技术之于保护算法开发的开创性意义”、“FPGA必将淘汰DSP”的命题、深入理解本人提出的“将更多资源投入到这一充满创新机会的领域”这一倡议。

希望有影响力的业内人士能藉此充分认识到这一倡议的重要性、紧迫性。

敝文《以FPGA为核心实现继电保护装置：暂态信号可定制实时时频精细分析算法及实现》已经发布在本版，请参阅，

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敝文《以FPGA为核心实现继电保护装置：算法实现--从DSP到FPGA、从FPGA到DSP》已经在本坛发布。

这一篇比较适合习惯于用DSP的继电保护技术人员阅读，请参阅。

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天津大学王成山教授今年1、2月份在《中国电机工程学报》上发表了两篇论文：《基于FPGA的配电网暂态实时仿真研究（一）：功能模块实现》、《基于FPGA的配电网暂态实时仿真研究（二）：系统架构与算例验证》。

尽管王教授的工作针对的是配电网暂态实时仿真，在算法特征上与继电保护算法有一定程度的区别，但这两篇论文在基于FPGA的电力系统计算方面做了很多工作，验证了用FPGA实现比较复杂的算法的可行性，对于评估“以FPGA为核心实现继电保护装置”这一技术方向具有重要的借鉴意义。

建议对此感兴趣的网友查阅王教授的这两篇论文。