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跟着举世电网持续的成长,电力线监测、继电保护产品在赓续地更新换代并改变着设计模式。作为举世领先的高机能旌旗灯号处置惩罚办理规划供应商,ADI公司 ( )推出的系列高机能ADC不停引领该领域的技巧成长路线:第一代电力继电保护产品均采纳模拟开关,采纳单通道16位ADC(如AD976 ()、AD574)进行设计;后来呈现了应用16位的AD7656 ()和14位的AD7865 ()共同模拟开关的第二代继电保护产品,AD7656和AD7865在当前很多电力继电保护产品中仍有异常成功的利用案例;跟着技巧的更新和产品工艺的改进,尤其是其10V双极多通道同步输入等技巧特征,使AD7656成为上一代电力继电保护的主流选择,今朝该产品仍在大年夜量的电力监测及保护设备中发挥紧张感化。

跟着电网智能化治理成长趋势,电力线监测及保护产品设计面临越来越多的寻衅,多通道电流与电压监控系统的设计职员必要应对诸如双电源、有限的模拟输入范围、低模拟输入阻抗、以及采纳昂贵的分立器件所造成的高资源等一系列繁杂的设计寻衅。作为电力二次设备制造商的关键规划供给商,ADI公司深刻理解举世电力设备企业的技巧需求,在AD7656成功利用的履历根基之上,再次成功推出16位8通道同步采样AD7606 ()系列,赞助客户更好地应对智能电网期间开拓二次设备所面临的技巧寻衅。

图1:ADI公司高机能ADC产品成长路线图。

AD7606简化电力线监测系统设计

AD7606系列器件采纳单5V供电,并支持真正的10V和5V双极性旌旗灯号输入,每通道的采样率能达到200ksps。单芯片内集成多个通道可支持变电站自动化设备中三相电流、电压和零线的丈量。同步采样功能容许保留相位信息,同时可以在较宽的动态范围内,对双极性电压和电流进行采样。

AD7606系列的所有8个通道都能实现最高200 kSPS的采样速度。它内置低噪声188金宝搏亚洲真人、高阻抗输入和旌旗灯号调剂放大年夜器,可处置惩罚最高22 kHz的输入频率。AD7606的信噪比(SNR)高达90dB,选用片内数字滤波器可以进一步改良SNR机能、缩小误码、扩频并前进抗混叠抑制。转换历程与数据采集使用CONVST旌旗灯号和内部振荡器进行节制。经由过程两个CONVST引脚,可以对所有八路模拟输入或者两组模拟输入通道(四路模拟输入构成一组)同时进行采样,以顾及变压器之间的相位差。

图2:AD7606进一步简化电路设计(高低图分手为采纳AD7656和AD7606的电路示意图)。

AD7606内部的旌旗灯号疗养电路中已经包孕了低噪声、高输入阻抗的旌旗灯号疗养电路,其等效输入阻抗完全自力于采样率且固定为1M。同时,输入端集成了具有40 dB抗混叠抑制特点的滤波器,更是简化了前端设计,不再必要外部驱动和滤波电路。是以,二次互感器输出的旌旗灯号无需再颠末运放来缓冲就可以直接接入AD7606。AD7606内部集成了2.5V带隙电压基准和基准缓冲电路,设计利用中可根据系统要求选用内置基准或外部基准,在多片ADC的设计中,假如需求高绝对精度,则应采纳高初始精度和低温度系数的外部基准,以打消不合器件内置基准之间的差异而带来的偏差。保举选用初始精度0.04%,温度系数3ppm/℃的ADR421B。假如需求多片ADC通道之间的数值匹配,可设置第一片AD7606事情在内置基准模式,另外AD7606为外部基准模式,然后经由过程第一片AD7606的内置基准输出提供另外AD7606。从而在不加外部基准的环境下即可包管多个AD7606通道间数据的匹配性。

图3:AD7606凸起的机能上风让您的系统设计更简单。

而AD7606低至100mW的运行功耗和仅25mW的待机功耗维持了ADI公司在ADC低功耗技巧上的上风,分外是当一块电路板上有多少多通道ADC时(某些系统必要一块电路板上有多达上百个ADC通道),功耗是一项紧张考量身分,这种低功耗的特点是简化系统热设计、前进系统靠得住性的关键身分之一。

AD7606系列共包孕8通道、6通道和4通道三款同步采样ADC器件,针对必要多通道系统利用,设计者可以分手采纳8+4、8+6通道的机动设计组合,在使用到ADI新ADC系列产品的高机能的同时,确保规划的低资源(四通道和六通道的A188金宝搏亚洲真人D7606-4、AD7606-6分手比双8通道AD7606资源低19%及34%)。而且,这几款器件之间管脚兼容,相同的电路设计可以适用于多种不合通道数的系统设置设置设备摆设摆设。

电路设计建议

大年夜多半电力线监测系统都邑采纳多个AD7606器件以实现多通道同步采样。为确保器件之间的机能优越匹配,这些器件必须采纳对称结构。AVCC电压平面沿两个器件的右侧部署,VDRIVE电源走线沿两个AD7606器件的左侧部署。基准电压芯片ADR421位于两个AD7606器件之间,基准电压走线向上部署到U2的引脚42,向下布设到U1的引脚42。应用实心接地层。这些对称结构原则适用于含有两个以上AD7606器件的系统。AD7606器件可以沿南北偏向放置,基准电压位于器件的中心,基准电压走线则沿南北偏向。

优越的去耦对付电力线监测系统整体机能体现异常紧188金宝搏亚洲真人张,恰当的去188金宝搏亚洲真人耦设置设置设备摆设摆设可以便低落AD7606的电源阻抗及其电源尖峰幅度。REFIN/REFOUT引脚和REFCAPA、REFCAPB引脚的去耦电容是攸关机能的紧张电容,应尽可能接近响应的AD7606引脚。可能的话,应将这些电容放在电路板上与AD7606器件相同的一侧。AD7606的去耦设计十分简洁,仅必要9个低值陶瓷电容,包括2个10uF、2个1uF、5个0.1uF。在高通道系统中,优越的通道间和器件间机能匹配可以大年夜大年夜简化校准历程。AD7606器件、模拟输入通道和去耦电容的对称结构有助于多个器件之间的机能匹配。

图4:保举的多通道利用中的电路结构。

AD7606+BF518的完备办理规划

为适应举世电力行业的迅速成长以及电力系统的繁杂化和保护要求的前进,当前的继电保护产品除了拥有传统的继电保护设备基础的测试功能外,还具有强大年夜的数据处置惩罚能力和通信能力,而且对靠得住性、选择性、灵敏性和快速性都有很高的要求。而且,跟着IEC61580规范的慢慢执行,必188金宝搏亚洲真人将对处置惩罚器的处置惩罚能力提出更高的要求,包括更高的通信能力、存储能力、智能特点等。ADI与第三方北京亿旗联合开拓了基于AD7606和Blackfin处置惩罚器BF518 ()实现的完备电力线监测办理规划。

图5:由BF518及双AD7606实现的16通道电力线监测系统Demo。

Blackfin处置惩罚器是ADI公司的核心旗舰产品,强大年夜的处置惩罚能力和汇聚式架构使得在继电保护产品设计中无须增设零丁的通讯处置惩罚器,可以赞助客户实现了总线不出芯片的规划,大年夜大年夜前进系统抗滋扰能力,轻松满意国际IEC-6100-4标准要求。BF518是今朝已经在举世电力设备新产品中得到广泛利用的一款汇聚式处置惩罚器,该处置惩罚器内置了具有媒体自力接口与简化媒体自力接口的以太网10/100 MAC,更首次在Blackfin处置惩罚器中引入了内置的PTP_TSYNC引擎,实现了硬件支持的IEEE1588(收集丈量和节制系统的周详时钟同步协议)时钟同步,与IEEE1588 version2标准完全兼容。电力行业的收集化、智能化催生了继电保护装配的收集化,而变电站通信收集和系统国际标准IEC61850规约的推出反映了这种成长趋势,支持IEEE1588协议的BF518处置惩罚器必将赞助电力设备企业在这种成长趋势中盘踞加倍主动的职位地方。

该规划在测试中体现出了卓越的机能。因为AD7606供给了过采样、抗混叠滤波器和数字滤波等功能特点,该规划在实际利用中采样精度最高可以达到19位。在高压保护的利用中,AD7606具有更显着的机能上风,而且具有较高的单通道性价比。

图6:基于Blackfin处置惩罚器BF518与AD7606的完备办理规划功能框图。

责任编辑:gt

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