智能电网的数据采集系统方案

专业资料专业资料完善格式完善格式关键词：数据采集，智能电网现代观念的智能电网由高效、牢靠、随时保持有效的配电网络组成。为了到达这些目标，电网必需支持配电资源治理，例如太阳能和风能发电，据此，型电气设备能够获得所需的能源，例如，大量的电动汽车或实现这一愿景的关键是数据：高精度和动态可用性。全球范围的供电公司都承受智能电网设备，此类设备供给关于动态变化负荷的高精度、随时间变化的信息。为准确收集此类电力数据，必需同时采集全部电力线的电压和电流数据，供电公司即可了解不同相之间的时序，确保电网的正常运行时间。最关键的应用是测量三相功率，要求每条线路有多路时间对齐的模拟输入，用于测量电压和电流。本文回忆三相系统的功率测量要求，然后介绍称为 Petaluma的型子系统参考设计，该设计监测智能电网，同时收集三相模拟数据。Petaluma为更加智能的电网数据治理供给了保证。三相电功率测量根底学问：〔AC〕120°124线丫型专业资料专业资料3线丫4〔2中黑色线〕连接至丫型配置系统的中心点，供不平衡负载使用。假设负载恰好平衡，意味着各相电流一样，相电流彼此抵消，丄E*H/\SE丄E*H/\SEAPHASEBPHASECNEUTRAL图1•三相电波形。三相均为沟通电〔AC〕，频率一样，各相之间彼此相位差为120°2Y型配置。负载不平衡时，使用零线〔黑色〕。功率是负载上电压和电流的乘积。功率计包括电流表和电压表，起测量电力线上的功率。对于三相三线系统，测量总功耗至少需要两个功率计，如图3所示。总功率为两个功率计的瓦特数之和word完善格式专业资料专业资料完善格式完善格式图3线丫型系统负载。总功率为两个功率计的瓦特数之和。在这里，我们有必要对图3中的电路进展简要分析。以三相负载的中心0V参考点。贝卩：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现在，我们需要稍做修改。然而，仅使用两个功率计，是不能计算每相功率的；如图4所示，测量每相的功率根本要求三个功率计，每相一个，此时将零线用作地参考点。对于负载不平衡的4线三相系统，零线中有电流。尽管可对全部三相电流进展求和，从而计算得到通过零线的电流，但额外增加一个电流表来测量零线的电流更简洁此外，在发生电流故障时，这种方法供给的数据更有效。4.7路模拟输入的三相功率测量配置434〔衰减电压或电流〕ADC/电流信息转换为数字数据。中心把握单元负责处理这些数据并进展相应的响应。与此，ADC必需同时采样输入，以正确计算瞬态功率。一种方案是承受7个独立ADCADC但ADC之间有很多把握线，造10,把握器封装的尺寸可能ADQPetaluma子系统的解决方案。确保高精度三相监测：高精度三相功率监测必需同时采样全部模拟输入，以高精度计算瞬态功耗。

Petaluma〔MAXREFDES30#子系统参考设计〔5〕是高精度模拟输入前端〔AFE〕。Petaluma16和8通道操作，监测智能电网，同时收集三相模拟数据。每通道250ksps的高速采样率支持士10V输入信号，确保高精度捕获故障事件，供电公司可在单个周期内马上实行措施。 Petaluma子系统也优化用于要求多路高速、高精度、同时采样模拟输入的应用，例如多相电机控制和工业振动检测。IPETALUMA[MAXREFD£SH|Jc,UIPETALUMA[MAXREFD£SH|Jc,Ul”■,-tALA_£FIL 13EJ4C”JH11IjR44适用于配电自动化的低功耗、完备信号链，AFEPetaluma6所示，接下来我们做进一步分析争论6.Petaluma子系统设计方框图。Petaluma(MAX44252),对10VADC(MAX11046输入范围。运算放大器承受反相配置，所以信号的ADC输入的信号极性是反相的。ADC转换10-CODE/65536X20。MAX110468通道、250ksps、16ADCADC内部供给4.096VPetalumaMAX6126可MAX61260.02%,最大温度系数(tempco)为3ppm/oCMAX165MAX888稳压器分别供给后端稳压，产生5V和10V电源。MAX765DC-DLM337LDO产生-10V电源。PetalumaFMC兼容现场可编程门阵列(FPGA)/FMC3.3V12VZedBoardZedBoard平PetalumaXilinxZynq片上系统(SoC)内部的ARMCortex-A9XilinxSDKCEclipse储器。固件接收命令，配置ADC以支持250ksps最大采样率，通过虚拟COM端口将采样数据下载至标准终端程序。 平台文件包括代码文档。78ADCFFT250ksps据。这些动态测试结果说明，Petaluma子系统在信噪比和总谐波失真(THD)的直方图确定ADC系统的噪声。由于系统中存在噪声， ADC产生的结果将在主值附ADC90.711，格外好。此外，97.7%果，必需承受低失真信号源。承受PrecisionSYS-2722MitovSoftware的SignalLabFFTFFT

Audio-WOO--WOO--BOQO--1&DDO-fl.M報10030121MFFTFFT——Chwntl?专业资料专业资料7.7(AIN7)FFT,承受板载电源；-10V至+10V10kHz正弦波输入信号；250ksps采样率；Blackman-Harris窗；室FFTFrequeiicY{Wi”i8.7(AIN7)FFT，承受板载电源；-2.5VFFTFrequeiicY{Wi”i10kHz正弦波输入信号；250ksps采样率；Blackman-Harris窗；室9.7(AIN7)的直流直方图，承受板载电源；0Vword完善格式专业资料专业资料250ksps采样率；6553621LSB97.7%的编码在三个LSB0.711;室温。总结：当今的现代化智能电网是一套智能系统， 可监测配电网络，保证高效率供电，支持电网的能源替代。这是全球成功智能电网的惊奇愿景和使命。该使命的核心是数据收集。智能