利用高性能同時采樣ADC降低高級電力線監(jiān)測系統(tǒng)的成本
圖2. MAX11046等多通道同時采樣ADC可有效簡化高級電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計
小尺寸封裝
在許多電網(wǎng)監(jiān)測應(yīng)用中需要考慮物理尺寸問題,因?yàn)橄到y(tǒng)通常需要監(jiān)測多路多相電源,特別是在電力分配中心。對于不同方案,ADC每個通道占用的電路板面積也不同,例如:MAX11040每個通道占用的面積是15.9mm2,尺寸只有其它廠商方案的一半。ADC較高的封裝密度允許在PCB板上容納更多通道,有助于減小整體測量系統(tǒng)的尺寸、功耗及成本。
過壓保護(hù)
優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計還必須避免系統(tǒng)在過壓或其它電力線干擾下出現(xiàn)失效,MAX11040以及該系列的其它器件集成了過壓保護(hù)功能(類似于ESD保護(hù)),保護(hù)電路使用了6V鉗位二極管和內(nèi)部邏輯電路,邏輯電路檢測到過壓時能夠?qū)⒐收衔恢梦?。其它ADC供應(yīng)商采用了自己的保戶架構(gòu),但多數(shù)需要使用外部二極管。
使用ADC時,檢測電網(wǎng)的短路和開路故障是這類保護(hù)系統(tǒng)最重要的功能。通過觀察ADC的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。制定在什么條件下觸發(fā)繼電保護(hù)是一個復(fù)雜問題,很大程度上取決于監(jiān)測系統(tǒng)廠商。盡管如此,比較公認(rèn)的一種看法是:故障條件下觸發(fā)繼電器保護(hù)與不觸發(fā)的結(jié)果同樣糟糕。
結(jié)論
人們對電力需求的增長使得電力傳輸基礎(chǔ)架構(gòu)或“智能電網(wǎng)”的投資迅速增長,通過集成功率監(jiān)測、負(fù)載均衡、保護(hù)以及表計功能,構(gòu)建高級電力線監(jiān)測系統(tǒng),電力公司(和用戶)能夠更有效地監(jiān)測、傳輸、使用并控制電網(wǎng)。
標(biāo)準(zhǔn)的多樣性以及不同企業(yè)提出的種種要求一方面增加了電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)難度,另一方面也需要這些設(shè)備得到更普遍的認(rèn)可。一些較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),例如:EN 50160、IEC 62053和IEC 61850,規(guī)定了較高的能量檢測精度,給出了嚴(yán)格的下限要求;這些標(biāo)準(zhǔn)還要求采樣速率滿足實(shí)時電力傳輸監(jiān)測、故障檢測以及動態(tài)負(fù)載均衡的要求。標(biāo)準(zhǔn)為現(xiàn)代多通道監(jiān)測系統(tǒng)所使用的ADC制定了嚴(yán)格、清晰的原則。其它考慮因素,包括:有效輸入阻抗(ZIN)、信號相位調(diào)節(jié)以及小尺寸封裝等,也會影響ADC的選擇。目前,高性能、同時采樣ADC通常針對三相電(和零相)的監(jiān)測及測量系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,這些器件也成為高密度設(shè)計的首選方案,在提供高性能指標(biāo)的同時還能夠降低整體系統(tǒng)的成本,使電路板面積最小。
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