基于AD7606的高性能電力線監(jiān)測、繼電保護系統(tǒng)設計指南

　　隨著全球電網(wǎng)持續(xù)的發(fā)展，電力線監(jiān)測、繼電保護產(chǎn)品在不斷地更新?lián)Q代并改變著設計模式。作為全球領先的高性能信號處理解決方案供應商，ADI公司)推出的系列高性能ADC一直引領該領域的技術發(fā)展路線：第一代電力繼電保護產(chǎn)品均采用模擬開關，采用單通道16位ADC（如AD976 、AD574）進行設計；后來出現(xiàn)了使用16位的AD7656 和14位的AD7865 配合模擬開關的第二代繼電保護產(chǎn)品，AD7656和AD7865在當前很多電力繼電保護產(chǎn)品中仍有非常成功的應用案例；隨著技術的更新和產(chǎn)品工藝的改進，尤其是其±10V雙極多通道同步輸入等技術特點，使AD7656成為上一代電力繼電保護的主流選擇，目前該產(chǎn)品仍在大量的電力監(jiān)測及保護設備中發(fā)揮重要作用。

　　隨著電網(wǎng)智能化管理發(fā)展趨勢，電力線監(jiān)測及保護產(chǎn)品設計面臨越來越多的挑戰(zhàn)，多通道電流與電壓監(jiān)控系統(tǒng)的設計人員需要應對諸如雙電源、有限的模擬輸入范圍、低模擬輸入阻抗、以及采用昂貴的分立器件所造成的高成本等一系列復雜的設計挑戰(zhàn)。作為電力二次設備制造商的關鍵方案提供商，ADI公司深刻理解全球電力設備企業(yè)的技術需求，在AD7656成功應用的經(jīng)驗基礎之上，再次成功推出16位8通道同步采樣AD7606 系列，幫助客戶更好地應對智能電網(wǎng)時代開發(fā)二次設備所面臨的技術挑戰(zhàn)。

　　AD7606簡化電力線監(jiān)測系統(tǒng)設計

　　AD7606系列器件采用單5V供電，并支持真正的±10V和±5V雙極性信號輸入，每通道的采樣率能達到200ksps。單芯片內(nèi)集成多個通道可支持變電站自動化設備中三相電流、電壓和零線的測量。同步采樣功能允許保留相位信息，同時可以在較寬的動態(tài)范圍內(nèi)，對雙極性電壓和電流進行采樣。

　　AD7606系列的所有8個通道都能實現(xiàn)最高200 kSPS的采樣速率。它內(nèi)置低噪聲、高阻抗輸入和信號調(diào)整放大器，可處理最高22 kHz的輸入頻率。AD7606的信噪比(SNR)高達90dB，選用片內(nèi)數(shù)字濾波器可以進一步改善SNR性能、縮小誤碼、擴頻并提高抗混疊抑制。轉(zhuǎn)換過程與數(shù)據(jù)采集利用CONVST信號和內(nèi)部振蕩器進行控制。通過兩個CONVST引腳，可以對所有八路模擬輸入或者兩組模擬輸入通道(四路模擬輸入構(gòu)成一組）同時進行采樣，以顧及變壓器之間的相位差。

　　AD7606內(nèi)部的信號調(diào)理電路中已經(jīng)包含了低噪聲、高輸入阻抗的信號調(diào)理電路，其等效輸入阻抗完全獨立于采樣率且固定為1MΩ。同時，輸入端集成了具有40 dB抗混疊抑制特性的濾波器，更是簡化了前端設計，不再需要外部驅(qū)動和濾波電路。因此，二次互感器輸出的信號無需再經(jīng)過運放來緩沖就可以直接接入AD7606。AD7606內(nèi)部集成了2.5V帶隙電壓基準和基準緩沖電路，設計應用中可根據(jù)系統(tǒng)要求選用內(nèi)置基準或外部基準，在多片ADC的設計中，如果需求高絕對精度，則應采用高初始精度和低溫度系數(shù)的外部基準，以消除不同器件內(nèi)置基準之間的差異而帶來的誤差。推薦選用初始精度0.04%，溫度系數(shù)3ppm/℃的ADR421B。如果需求多片ADC通道之間的數(shù)值匹配，可設置第一片AD7606工作在內(nèi)置基準模式，其余AD7606為外部基準模式，然后通過第一片AD7606的內(nèi)置基準輸出供給其余AD7606。從而在不加外部基準的情況下即可保證多個AD7606通道間數(shù)據(jù)的匹配性。

　　圖3：AD7606突出的性能優(yōu)勢讓您的系統(tǒng)設計更簡單。

　　而AD7606低至100mW的運行功耗和僅25mW的待機功耗保持了ADI公司在ADC低功耗技術上的優(yōu)勢，特別是當一塊電路板上有若干多通道ADC時（某些系統(tǒng)需要一塊電路板上有多達上百個ADC通道），功耗是一項重要考量因素，這種低功耗的特性是簡化系統(tǒng)熱設計、提高系統(tǒng)可靠性的關鍵因素之一。