智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案

專業(yè)資料專業(yè)資料完善格式完善格式關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集，智能電網(wǎng)現(xiàn)代觀念的智能電網(wǎng)由高效、牢靠、隨時(shí)保持有效的配電網(wǎng)絡(luò)組成。為了到達(dá)這些目標(biāo)，電網(wǎng)必需支持配電資源治理，例如太陽能和風(fēng)能發(fā)電，據(jù)此，型電氣設(shè)備能夠獲得所需的能源，例如，大量的電動(dòng)汽車或?qū)崿F(xiàn)這一愿景的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)：高精度和動(dòng)態(tài)可用性。全球范圍的供電公司都承受智能電網(wǎng)設(shè)備，此類設(shè)備供給關(guān)于動(dòng)態(tài)變化負(fù)荷的高精度、隨時(shí)間變化的信息。為準(zhǔn)確收集此類電力數(shù)據(jù)，必需同時(shí)采集全部電力線的電壓和電流數(shù)據(jù)，供電公司即可了解不同相之間的時(shí)序，確保電網(wǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間。最關(guān)鍵的應(yīng)用是測(cè)量三相功率，要求每條線路有多路時(shí)間對(duì)齊的模擬輸入，用于測(cè)量電壓和電流。本文回憶三相系統(tǒng)的功率測(cè)量要求，然后介紹稱為 Petaluma的型子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)智能電網(wǎng)，同時(shí)收集三相模擬數(shù)據(jù)。Petaluma為更加智能的電網(wǎng)數(shù)據(jù)治理供給了保證。三相電功率測(cè)量根底學(xué)問：〔AC〕120°124線丫型專業(yè)資料專業(yè)資料3線丫4〔2中黑色線〕連接至丫型配置系統(tǒng)的中心點(diǎn)，供不平衡負(fù)載使用。假設(shè)負(fù)載恰好平衡，意味著各相電流一樣，相電流彼此抵消，丄E*H/\SE丄E*H/\SEAPHASEBPHASECNEUTRAL圖1?三相電波形。三相均為溝通電〔AC〕，頻率一樣，各相之間彼此相位差為120°2Y型配置。負(fù)載不平衡時(shí)，使用零線〔黑色〕。功率是負(fù)載上電壓和電流的乘積。功率計(jì)包括電流表和電壓表，起測(cè)量電力線上的功率。對(duì)于三相三線系統(tǒng)，測(cè)量總功耗至少需要兩個(gè)功率計(jì)，如圖3所示?？偣β蕿閮蓚€(gè)功率計(jì)的瓦特?cái)?shù)之和word完善格式專業(yè)資料專業(yè)資料完善格式完善格式圖3線丫型系統(tǒng)負(fù)載?？偣β蕿閮蓚€(gè)功率計(jì)的瓦特?cái)?shù)之和。在這里，我們有必要對(duì)圖3中的電路進(jìn)展簡(jiǎn)要分析。以三相負(fù)載的中心0V參考點(diǎn)。貝卩：Power=(l/d*la)+(Vb*Zb)+(Uc?Ic)Va-Vc^VIyb=Vc+V2Ic=—(la+lb)la—Atlb=A2r=c+)*]+c)*月]—*Power=V1^A1+V2^A2現(xiàn)在，我們需要稍做修改。然而，僅使用兩個(gè)功率計(jì)，是不能計(jì)算每相功率的；如圖4所示，測(cè)量每相的功率根本要求三個(gè)功率計(jì)，每相一個(gè)，此時(shí)將零線用作地參考點(diǎn)。對(duì)于負(fù)載不平衡的4線三相系統(tǒng)，零線中有電流。盡管可對(duì)全部三相電流進(jìn)展求和，從而計(jì)算得到通過零線的電流，但額外增加一個(gè)電流表來測(cè)量零線的電流更簡(jiǎn)潔此外，在發(fā)生電流故障時(shí)，這種方法供給的數(shù)據(jù)更有效。4.7路模擬輸入的三相功率測(cè)量配置434〔衰減電壓或電流〕ADC/電流信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。中心把握單元負(fù)責(zé)處理這些數(shù)據(jù)并進(jìn)展相應(yīng)的響應(yīng)。與此，ADC必需同時(shí)采樣輸入，以正確計(jì)算瞬態(tài)功率。一種方案是承受7個(gè)獨(dú)立ADCADC但ADC之間有很多把握線，造10,把握器封裝的尺寸可能ADQPetaluma子系統(tǒng)的解決方案。確保高精度三相監(jiān)測(cè)：高精度三相功率監(jiān)測(cè)必需同時(shí)采樣全部模擬輸入，以高精度計(jì)算瞬態(tài)功耗。

Petaluma〔MAXREFDES30#子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)〔5〕是高精度模擬輸入前端〔AFE〕。Petaluma16和8通道操作，監(jiān)測(cè)智能電網(wǎng)，同時(shí)收集三相模擬數(shù)據(jù)。每通道250ksps的高速采樣率支持士10V輸入信號(hào)，確保高精度捕獲故障事件，供電公司可在單個(gè)周期內(nèi)馬上實(shí)行措施。 Petaluma子系統(tǒng)也優(yōu)化用于要求多路高速、高精度、同時(shí)采樣模擬輸入的應(yīng)用，例如多相電機(jī)控制和工業(yè)振動(dòng)檢測(cè)。IPETALUMA[MAXREFD￡SH|Jc,UIPETALUMA[MAXREFD￡SH|Jc,Ul”■,-tALA_￡FIL 13EJ4C”JH11IjR44適用于配電自動(dòng)化的低功耗、完備信號(hào)鏈，AFEPetaluma6所示，接下來我們做進(jìn)一步分析爭(zhēng)論6.Petaluma子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖。Petaluma(MAX44252),對(duì)10VADC(MAX11046輸入范圍。運(yùn)算放大器承受反相配置，所以信號(hào)的ADC輸入的信號(hào)極性是反相的。ADC轉(zhuǎn)換10-CODE/65536X20。MAX110468通道、250ksps、16ADCADC內(nèi)部供給4.096VPetalumaMAX6126可MAX61260.02%,最大溫度系數(shù)(tempco)為3ppm/oCMAX165MAX888穩(wěn)壓器分別供給后端穩(wěn)壓，產(chǎn)生5V和10V電源。MAX765DC-DLM337LDO產(chǎn)生-10V電源。PetalumaFMC兼容現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)/FMC3.3V12VZedBoardZedBoard平PetalumaXilinxZynq片上系統(tǒng)(SoC)內(nèi)部的ARMCortex-A9XilinxSDKCEclipse儲(chǔ)器。固件接收命令，配置ADC以支持250ksps最大采樣率，通過虛擬COM端口將采樣數(shù)據(jù)下載至標(biāo)準(zhǔn)終端程序。 平臺(tái)文件包括代碼文檔。78ADCFFT250ksps據(jù)。這些動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果說明，Petaluma子系統(tǒng)在信噪比和總諧波失真(THD)的直方圖確定ADC系統(tǒng)的噪聲。由于系統(tǒng)中存在噪聲， ADC產(chǎn)生的結(jié)果將在主值附ADC90.711，格外好。此外，97.7%果，必需承受低失真信號(hào)源。承受PrecisionSYS-2722MitovSoftware的SignalLabFFTFFT

Audio-WOO--WOO--BOQO--1&DDO-fl.M報(bào)10030121MFFTFFT——Chwntl?專業(yè)資料專業(yè)資料7.7(AIN7)FFT,承受板載電源；-10V至+10V10kHz正弦波輸入信號(hào)；250ksps采樣率；Blackman-Harris窗；室FFTFrequeiicY{Wi”i8.7(AIN7)FFT，承受板載電源；-2.5VFFTFrequeiicY{Wi”i10kHz正弦波輸入信號(hào)；250ksps采樣率；Blackman-Harris窗；室9.7(AIN7)的直流直方圖，承受板載電源；0Vword完善格式專業(yè)資料專業(yè)資料250ksps采樣率；6553621LSB97.7%的編碼在三個(gè)LSB0.711;室溫?？偨Y(jié)：當(dāng)今的現(xiàn)代化智能電網(wǎng)是一套智能系統(tǒng)， 可監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)絡(luò)，保證高效率供電，支持電網(wǎng)的能源替代。這是全球成功智能電網(wǎng)的驚奇愿景和使命。該使命的核心是數(shù)據(jù)收集。智能