基于A(yíng)DS855x的智能電網(wǎng)全景監控模塊設計

　　對電網(wǎng)進(jìn)行全景監控是實(shí)現智能化調度和輔助決策的基礎，以高速浮點(diǎn)DSP和ADS855x為核心器件設計了一種新型的智能電網(wǎng)監控模塊。介紹了該監控模塊的整體結構和功能劃分，利用ADS855x系列AD芯片實(shí)現了16位、14位和12位ADC的軟硬件全面兼容，兼顧了電網(wǎng)不同環(huán)節對數據采集精度的不同需求。詳細闡述了交流模擬量采集電路的設計，包括互感器選擇，ADS855x芯片管腳設置等。最后對監控功能軟件的整體結構和模擬量有效值計算算法進(jìn)行了介紹。

　　引言

　　目前，我國電力系統已經(jīng)進(jìn)入智能電網(wǎng)的全面建設階段，要實(shí)現電網(wǎng)的智能化調度、輔助決策以及分布式能源的智能化管理，首要技術(shù)問(wèn)題是對整個(gè)電網(wǎng)實(shí)施全景式監控，以準確地獲取電網(wǎng)實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，從而實(shí)現智能電網(wǎng)自愈、優(yōu)化、互動(dòng)、集成等關(guān)鍵特征和建設目標[1]。

　　電力系統中的能量傳輸過(guò)程可分為發(fā)電、輸電、變電、配電和供用電等5個(gè)基本環(huán)節，典型的智能電網(wǎng)結構如圖1所示。實(shí)現智能電網(wǎng)的全景式監控是指利用智能電子設備(Intelligent Electronic Device，IED)，在電力生產(chǎn)、傳輸和消費的各個(gè)環(huán)節，實(shí)現對電網(wǎng)實(shí)時(shí)運行狀態(tài)的全方位測量與控制[2]。智能電網(wǎng)的全景監控模塊集成了先進(jìn)的電子通信技術(shù)和數字信號處理技術(shù)，以高速浮點(diǎn)DSP和高精度ADC為核心，實(shí)現對電網(wǎng)穩態(tài)、暫態(tài)和動(dòng)態(tài)過(guò)程中的各種電氣量和狀態(tài)量的數據監測。

　　體系結構概述

　　智能電網(wǎng)全景監控模塊的整體結構如圖2所示，按功能可劃分為4個(gè)主要部分：主處理器及存儲擴展電路;數據采集及控制輸出;對外交互接口和其他輔助電路。主處理器采用了TI公司的32位高速浮點(diǎn)DSP芯片TMS320C6713[3]，以滿(mǎn)足高速數據處理需求，保證電網(wǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程中的監控實(shí)時(shí)性;數據采集電路可以直接采集傳統電磁式互感器的電壓、電流信號，也可通過(guò)數字模擬量接收子模塊接收由電子式互感器發(fā)送的數字化采樣值，控制輸出實(shí)現對斷路器的操作;對外交互接口包括對外通信接口和液晶顯示/鍵盤(pán)操作。

　　相比傳統電力系統中的應用，智能電網(wǎng)中的監控模塊需要更強的數據采集和處理能力，然而對于細分領(lǐng)域的應用往往有著(zhù)需求上的細微差別[4]，以ADC為例，在對發(fā)輸電環(huán)節的監控一般需要16位ADC芯片以保證較高的采集精度，在供配電領(lǐng)域考慮到綜合性?xún)r(jià)比只需要14位或12位ADC即可。這就為監控模塊的系列化設計提出了更高要求[5]，本文設計的監控模塊采用TI公司的ADS855x系列ADC芯片，可以很好地滿(mǎn)足這種平臺化硬件設計需求。