半导体技术在智能电网中的热点应用--ADIPPT课件

半导体技术在智能电网中的热点应用 AnalogDevices亚德诺半导体技术 上海 有限公司市场经理张松刚 目录及内容简介 ADI公司简介产品及行业市场应用相结合完整的信号链提供商中国电力市场需求变化及半导体热点电网结构变化电力投资方向变化半导体热点应用ADI专注于中国输配电二次设备及智能电网丰富的信号调理选择 ADC高性能的消耗处理器 多核处理器及混合信号处理器参考设计及相关资源系统方案精选1 基于IEC61850的IED参考设计系统方案精选2 电能质量分析参考设计参考设计推荐 DTU设计方案ADI相关资源 2 3 ADI公司概览 FY2013 2 6B 4 产品及行业市场两大核心团队协同合作带动创新具有长期积累的知识 专业技能和创造力 产品设计 行业应用 5 完整的信号链解决方案涵盖各级系统整合方案的策略 数据来源 证卷公司报告 中国电网结构的变化 三纵 三横加一环 十二五 规划 未来五年电力流向 6 电力投资开始倾向于配网 中国电力投资 中国配网投资比例过低 数据来源 证卷公司报告 7 电网结构及半导体应用关注 输网 关注变电站内应用 包括智能化变电站关注一次设备 配网 关注变电站所的改造关注分布式发电关注新应用 TransmissionGrid 110kV DistributionGrid 35kV 8 半导体在智能电网中热点应用 输电网智能化变电站 IEC61850及智能化电子设备 IED 直流输电及柔性输电智能化一次设备传统电力保护的改造新能源 包括风能太阳能配电网分布式发电 并网太阳能及储能DTU FTU TTUSVG SVC电能质量分析及管理配网设备改造及配网自动化智能化电能表 9 ADI重点关注能源及电力市场的发展及变化 10 PrecisionAmplifiersandReferences Blackfin andSHARC DSPs Interface PowerM gmnt iCoupler DigitalIsolators Voltage CurrentPowerLineMonitoring ElectricMeteringAFEs RFTransceivers MEMSVibrationSensors 1WWMarketShare 市场趋势及变化 电力应用需求变化 未来的电力设备不断增加的互联互通的需求 以太网 光纤 无线射频及电力线载波 IEC61850协议及支持多以太网接口配网设备要求提高精度与降低成本采用高精度的ADC越来越多的四合一产品不断增长的分布式发电及对电能质量管理的需求电能质量分析功能变压器在线监测 所有一次设备的健康状况更高性能的ADC电力电子应用及无功管理 优化电网质量 ADI应对 IncreasedperformanceDSPsMulti coreDSPandprocessorsDistributionAutomationmeasurementAFEsandHighprecisionADCMultichannelADC24bitSigma DeltaADCDistributionAutomationmeasurementSOCs DedicatedtoLowvoltageAFEMixedsignalprocessorsMixed SignalProcessorsHighperformanceenbeddedADCMuiti channelsPWMcontrol 11 ADI的芯片在二次设备及数字化变电站中的应用 12 FaultRecorder RelayProtection Control Measurement GridSafetyControl PowerQuality Metering StationDC ACPowerSupply PrimarydeviceonlinemonitoringTerminal Onlinemonitoringdevices Intelligentterminal Intelligentterminal MergingUnit SwitchandBreaker Transformer Capacitor Reactor Realtimedatacollectionterminal Non realtimedatacollectionterminal Meteringdatacollectionterminal ProcessBus StationBus SubstationControlCenter CT PT AD7606 DSPADSP 21469 ADSP BF60 x ADE7880 12 4种电力系统常用的信号调理拓扑结构 13 Ref AMP PT CT 10V 5V AMP PT CT Topology1 Ref AMP PT CT 10V 5V AMP PT CT Topology2 MUX 10V 5V Topology3 Topology4 PT CT PT CT Ref PT CT AMP PT CT ADC MUX 10V 5V AD7606 7607 Ref AD7656AD7865 ADC ADC AD7685 AD7685 AD7689 AD760616位 8通道数据采集模拟前端 Features8 chsimultaneoussamplingSingle5Vsupplyoperation 10Vor 5VbipolarinputAnaloginputclampprotection1Meganaloginputimpedance2ndOrderFilterFlexibleDigitalfilter2 5VREFandreferencebufferSerialandParallelinterface 64leadLQFPPackagePerformance90dBSNR 200k95 5dBSNR OSx16 100mWPowerINL 2LSB DNL 0 99LSB max InputClampsto 16 5VNFS PFS32LSB max 14 15 ADI的多核处理器ADSP BF607 6 L2SRAMWithECC256kB BF606128kB L1SRAM148kBWithParity 112xGPIO 6xPINT PipelinedVisionProcessor PVP HARDWAREPROCESSINGBF608 BF609Only SystemCrossbarandDMASubsystem PERIPHERALS L3MEMORYINTERFACES L1SRAM148kBWithParity 2xTWI 8xTimers 1xCounter 2xPWM 2xUART 2xSPI 3xSPORT ACM 4xLinkPort 3xePPI 1xEMMC RSI 2xEMAC1588 1xUSBOTGMP SYSTEMCONTROL TriggerRouting Watch points SystemDebug PowerMgt SystemProtection DualCRC DualWatchdog BFCORE0 BFCORE1 L2MEMORY PixelCompositor PIXC PixelCrossbar 1xCAN ADI的混合信号处理器 CM40 x 16 卖点 片内ADC精度高 16位 13位的ENOB 2XCAN总线EventTrigger 17 其它厂家 ADI方案及参考设计介绍 基于IEC61850的IED参考设计电能质量分析设备参考设计DTU FTU参考设计ADI网站资源 18 19 ADI IEC61850IED参考方案 ADSP BF609 SPORT MAC1 EthernetPhy RMII Vin 4XPT Iin 4XPCT Iin 3XMCT USB RS485 ADM3202 RS232 DDR 128MBDDR Flash SystemMemoryBus FPGA LCD240X128 LinkPort 1pps 12V ADP2384 IOboard FT232 Jumper CAN ADM3053 UART1 CAN MAC1 UART2 ADM2587E RMII RMII ADP2384 3 3V 5V ADP2119 ADP1715 AD7606 AD7606 ADP7104 2 5V 1 0V 1 25V ADP2119 5VAnalog ADR421 AD8275 AD8657 ADM13305 Systemvoltagesupervisory Controllerboard ppssignalfromIEEE1588 ADI IEC61850IED参考方案 20 硬件一套参考设计套件 处理器板 IO板 LCD 电源 线缆 原理图Layout文件 GerberBOMFPGA设计代码 不含以太网的IPCore 硬件设计文档 软件在ADSP BF60 x上面的uCLinux完整移植说明SISCOMMSLite协议栈完整移植到本平台的说明一个简单的继电保护测控的例子 测量三相 零序的电压 电流 频率和功率等通过SISCOMMS协议栈上传 完成三相电流的过流检测并保护 通过GOOSE发送跳闸指令 DIDO状态量GOOSE发布 裸核发送GOOSE报文实例人机操作界面示例备注 SISCO的MMSLite协议栈并不包含在改套件内 ADI IEC61850IED参考方案 参考方案合作方 上海远景数字技术有限公司 21 22 Core1 Core0 SystemCrossbarandDMASubsystem Ethernet0 Ethernet1 SinglethreadprogrammingReal timetasks Relayprotectionalgorithm L2Memory MMS GOOSE interlock 系统架构设计1 非实时GOOSE 要求不高的配网系统 ADC GOOSEviauCLinux Easytoimplementedbutnon realtime 23 Core1 Core0 SystemCrossbarandDMASubsystem Ethernet0 Ethernet1 uC Linux Nonereal timetasks MMSstack TCP IP L2Memory MMS GOOSE interlock ADC 系统架构设计2 实时GOOSE 24 Core1 Core0 SystemCrossbarandDMASubsystem Ethernet0 Ethernet1 L2Memory MMS GOOSESMV 系统架构设计3 要求SMV FPGA Ethernet2 Ethernet3 Ethernet4 Ethernet5 SYNC LP 电能质量分析参考设计 整机 电源板DSP板ARM板连接板前面板 25 原理结构图 26 技术特点 27 1 采用DSP ARM结构 DSP用于采样和计算 ARM用于人机接口和协议通信 2 ARM采用Android操作系统作为软件平台 DSP无操作系统 完全用C语言编写 按优先级配置任务 保证实时性 3 数据采集通道采用2片AD7606完成 可实现16通道完全同步采样 单通道单A D设计 精度更高 速度更快 任何一路通道损坏不影响其它通道数据的正常采集 4 采用准工频同步采样技术 防止了在电力系统频率变化时对监测指标的影响 减少了频谱 泄漏 5 大容量的存储空间 满足电能质量监测装置对数据存储的要求 实时数据掉电不丢失 6 配置了GPS模块 可实现同一变电站内或不同变电站内监测装置的同步采样 7 配置了双100M以太网口 和RS 232C 485通讯接口 同时配置了3G无线通信模块 可选择多种通讯方式与远方管理中心交互数据 8 采用六层PCB和SMT工艺 装机结构采用 背插式 结构 便于装配和维修 ADI配网设备解决方案 DTU FTU 28 DTU FTU是目前国内很火的配电自动化的设备 很多厂家都开始进入这一领域 包括一些原来是做电能表的客户 DTU的模拟量路数可能很多 模拟前端设计有各种不同的拓扑结构 机箱尺寸从6U到4U不等 有人提出机箱小型化的趋势 甚至有些个别客户提出要做3U的机箱 DTU 机箱尺寸从6U 4U带来的问题 29 1 背板面积减小 几十路模拟量走线有问题2 处理器板面积也随之减小 多个ADC不好放 有人考虑用MUX 位于CT PT板 多通道ADC 位于处理器板 的方式来减少过背板的模拟