基于AD7606的高性能電力線監(jiān)測、繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南

　　AD7606系列共包含8通道、6通道和4通道三款同步采樣ADC器件，針對需要多通道系統(tǒng)應(yīng)用，設(shè)計(jì)者可以分別采用8+4、8+6通道的靈活設(shè)計(jì)組合，在利用到ADI新ADC系列產(chǎn)品的高性能的同時(shí)，確保方案的低成本（四通道和六通道的AD7606-4、AD7606-6分別比雙8通道AD7606成本低19%及34%）。而且，這幾款器件之間管腳兼容，相同的電路設(shè)計(jì)可以適用于多種不同通道數(shù)的系統(tǒng)配置。

　　電路設(shè)計(jì)建議

　　大多數(shù)電力線監(jiān)測系統(tǒng)都會(huì)采用多個(gè)AD7606器件以實(shí)現(xiàn)多通道同步采樣。為確保器件之間的性能良好匹配，這些器件必須采用對稱布局。AVCC電壓平面沿兩個(gè)器件的右側(cè)布置，VDRIVE電源走線沿兩個(gè)AD7606器件的左側(cè)布置?；鶞?zhǔn)電壓芯片ADR421位于兩個(gè)AD7606器件之間，基準(zhǔn)電壓走線向上布置到U2的引腳42，向下布設(shè)到U1的引腳42。使用實(shí)心接地層。這些對稱布局原則適用于含有兩個(gè)以上AD7606器件的系統(tǒng)。AD7606器件可以沿南北方向放置，基準(zhǔn)電壓位于器件的中間，基準(zhǔn)電壓走線則沿南北方向。

　　良好的去耦對于電力線監(jiān)測系統(tǒng)整體性能表現(xiàn)非常重要，恰當(dāng)?shù)娜ヱ钆渲每梢员憬档虯D7606的電源阻抗及其電源尖峰幅度。REFIN/REFOUT引腳和REFCAPA、REFCAPB引腳的去耦電容是攸關(guān)性能的重要電容，應(yīng)盡可能靠近相應(yīng)的AD7606引腳?？赡艿脑?，應(yīng)將這些電容放在電路板上與AD7606器件相同的一側(cè)。AD7606的去耦設(shè)計(jì)十分簡潔，僅需要9個(gè)低值陶瓷電容，包括2個(gè)10uF、2個(gè)1uF、5個(gè)0.1uF。在高通道系統(tǒng)中，良好的通道間和器件間性能匹配可以大大簡化校準(zhǔn)過程。AD7606器件、模擬輸入通道和去耦電容的對稱布局有助于多個(gè)器件之間的性能匹配。

　　圖4：推薦的多通道應(yīng)用中的電路布局。

　　（更詳細(xì)的設(shè)計(jì)建議，請參見“基于16位8通道DAS AD7606的可擴(kuò)展多通道同步采樣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的布局考慮”，http://www.analog.com/zh/CN0148）

　　AD7606+BF518的完整解決方案

　　為適應(yīng)全球電力行業(yè)的迅速發(fā)展以及電力系統(tǒng)的復(fù)雜化和保護(hù)要求的提高，當(dāng)前的繼電保護(hù)產(chǎn)品除了擁有傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備基本的測試功能外，還具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和通信能力，而且對可靠性、選擇性、靈敏性和快速性都有很高的要求。而且，隨著IEC61580規(guī)范的逐步推行，必將對處理器的處理能力提出更高的要求，包括更高的通信能力、存儲(chǔ)能力、智能特性等。ADI與第三方北京億旗聯(lián)合開發(fā)了基于AD7606和Blackfin處理器BF518 實(shí)現(xiàn)的完整電力線監(jiān)測解決方案。

　　Blackfin處理器是ADI公司的核心旗艦產(chǎn)品，強(qiáng)大的處理能力和匯聚式架構(gòu)使得在繼電保護(hù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中無須增設(shè)單獨(dú)的通訊處理器，可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)了總線不出芯片的方案，大大提高系統(tǒng)抗干擾能力，輕松滿足國際IEC-6100-4標(biāo)準(zhǔn)要求。BF518是目前已經(jīng)在全球電力設(shè)備新產(chǎn)品中獲得廣泛應(yīng)用的一款匯聚式處理器，該處理器內(nèi)置了具有媒體獨(dú)立接口與簡化媒體獨(dú)立接口的以太網(wǎng)10/100 MAC，更首次在Blackfin處理器中引入了內(nèi)置的PTP_TSYNC引擎，實(shí)現(xiàn)了硬件支持的IEEE1588（網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議）時(shí)鐘同步，與IEEE1588 version2標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。電力行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化催生了繼電保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化，而變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850規(guī)約的推出反應(yīng)了這種發(fā)展趨勢，支持IEEE1588協(xié)議的BF518處理器必將幫助電力設(shè)備企業(yè)在這種發(fā)展趨勢中占據(jù)更加主動(dòng)的地位。

　　該方案在測試中表現(xiàn)出了卓越的性能。由于AD7606提供了過采樣、抗混疊濾波器和數(shù)字濾波等功能特性，該方案在實(shí)際應(yīng)用中采樣精度最高可以達(dá)到19位。在高壓保護(hù)的應(yīng)用中，AD7606具有更明顯的性能優(yōu)勢，而且具有較高的單通道性價(jià)比。