多路同步采樣ADC實(shí)現高性能多通道電網(wǎng)監測

摘要： 本文介紹了同步采樣ADC在電網(wǎng)監測中的應用，并對構建電力線(xiàn)測量系統時(shí)所要考慮的問(wèn)題進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞： ADC；電力線(xiàn)監測；放大器；數字隔離器

前言

電力工業(yè)的迅速擴展，在全球范圍內引發(fā)了加強現有傳輸和配電網(wǎng)絡(luò )以及建設新變電站的需求。微處理器技術(shù)方面的進(jìn)展以及支持人員的人力成本的上升，已經(jīng)成為電力公司設計新的、采用高精度集成化自動(dòng)控制系統的自動(dòng)化高壓變電站的關(guān)鍵性推動(dòng)因素。

變電站可以根據電壓高低分為兩類(lèi)：高壓類(lèi)包括500kV、330kV和部分220kV電站，而220kV的終端變電站、110kV和35kV的變電站則被視為中壓和低壓類(lèi)變電站。高壓(輸電)變電站屬于大型的室外建筑。而低壓(配電)變電站則是在市區的室內系統，以滿(mǎn)足高負載密度的供電需要。

信號處理技術(shù)的進(jìn)步使得人們能夠在下一代系統中實(shí)現優(yōu)于0.1%的測量精度，與目前系統的0.5%的典型精度值相比是一個(gè)巨大的改善，這主要是通過(guò)高性能的同步采樣ADC(模數轉換器)來(lái)實(shí)現的；它們可以提供未來(lái)系統所需要的分辨率和性能。

系統架構

圖1示出了典型的3相測量系統中的波形。每一相電源都有一個(gè)電流互感器(CT)和功率變壓器(PT)。整個(gè)系統包括3對這樣的器件。系統在任意時(shí)刻的平均功率可以通過(guò)如下的流程來(lái)快速求出：對每個(gè)變換器的輸出進(jìn)行大量采樣，對采樣數據進(jìn)行離散傅立葉變換(DFT)，然后執行所需的乘法和加法。

圖1 典型的3相系統的波形

ADC對于3個(gè)CT和3個(gè)PT輸出進(jìn)行32次同時(shí)采樣，并將獲得的32組結果存入RAM中。系統可以對全部6路輸出進(jìn)行DFT，并按照實(shí)數和虛數分量來(lái)顯示結果(A + jB)。每個(gè)變換器的幅值和相位信息可以以如下的方式來(lái)計算：

設A + jB 和 C + jD 表示CT1和PT1的，則幅值(Mi)和相位(Pi)分別表示為:
M1(CT1)=，P(CT1)= tan-1(B/A)=j,
M2(PT1)= ，P(PT)=tan-1(D/C)=q

流過(guò)PT1/CT1 對的功率為
1= M1