半導(dǎo)體技術(shù)在智能電網(wǎng)中的熱點(diǎn)應(yīng)用-ADI

半導(dǎo)體技術(shù)在智能電網(wǎng)中的熱點(diǎn)應(yīng)用Analog

Devices亞德諾半導(dǎo)體技術(shù)（上海）有限公司市場(chǎng)經(jīng)理張松剛目錄及內(nèi)容簡(jiǎn)介ADI公司簡(jiǎn)介產(chǎn)品及行業(yè)市場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合完整的信號(hào)鏈提供商中國(guó)電力市場(chǎng)需求變化及半導(dǎo)體熱點(diǎn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化電力投資方向變化半導(dǎo)體熱點(diǎn)應(yīng)用ADI專注于中國(guó)輸配電二次設(shè)備及智能電網(wǎng)豐富的信號(hào)調(diào)理選擇--

ADC高性能的消耗處理器--多核處理器及混合信號(hào)處理器參考設(shè)計(jì)及相關(guān)資源系統(tǒng)方案精選1

–基于IEC61850的IED參考設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案精選2

–電能質(zhì)量分析參考設(shè)計(jì)參考設(shè)計(jì)推薦–

DTU設(shè)計(jì)方案ADI相關(guān)資源3ADI公司概覽

FY2013:$2.6B4產(chǎn)品及行業(yè)市場(chǎng)兩大核心團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作帶動(dòng)創(chuàng)新具有長(zhǎng)期積累的知識(shí)，專業(yè)技能和創(chuàng)造力

產(chǎn)品設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用5完整的信號(hào)鏈解決方案涵蓋各級(jí)系統(tǒng)整合方案的策略

數(shù)據(jù)來(lái)源：證卷公司報(bào)告中國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化三縱、三橫加一環(huán)“十二五”規(guī)劃未來(lái)五年電力流向電力投資開始傾向于配網(wǎng)中國(guó)電力投資中國(guó)配網(wǎng)投資比例過低投資發(fā)電1980200020012011投資電網(wǎng)建設(shè)投資智能電網(wǎng)及配網(wǎng)自動(dòng)化電力投資趨勢(shì)2012Future數(shù)據(jù)來(lái)源：證卷公司報(bào)告電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體應(yīng)用關(guān)注輸網(wǎng)：關(guān)注變電站內(nèi)應(yīng)用，包括智能化變電站關(guān)注一次設(shè)備配網(wǎng)：關(guān)注變電站所的改造關(guān)注分布式發(fā)電關(guān)注新應(yīng)用TransmissionGrid=>110kVDistributionGrid<=35kV8半導(dǎo)體在智能電網(wǎng)中熱點(diǎn)應(yīng)用輸電網(wǎng)智能化變電站—IEC61850及智能化電子設(shè)備（IED）直流輸電及柔性輸電智能化一次設(shè)備傳統(tǒng)電力保護(hù)的改造新能源—包括風(fēng)能太陽(yáng)能配電網(wǎng)分布式發(fā)電—并網(wǎng)太陽(yáng)能及儲(chǔ)能DTU/FTU/TTUSVG/SVC電能質(zhì)量分析及管理配網(wǎng)設(shè)備改造及配網(wǎng)自動(dòng)化智能化電能表ADI重點(diǎn)關(guān)注能源及電力市場(chǎng)的發(fā)展及變化10PrecisionAmplifiersandReferencesBlackfin?

andSHARC?DSPsInterfacePowerM’gmntiCoupler?DigitalIsolatorsVoltage/CurrentPower

LineMonitoringElectricMeteringAFEsRFTransceiversMEMSVibrationSensors#1WWMarketShare市場(chǎng)趨勢(shì)及變化電力應(yīng)用需求變化未來(lái)的電力設(shè)備不斷增加的互聯(lián)互通的需求（以太網(wǎng)、光纖、無(wú)線射頻及電力線載波）IEC61850協(xié)議及支持多以太網(wǎng)接口配網(wǎng)設(shè)備要求提高精度與降低成本采用高精度的ADC越來(lái)越多的四合一產(chǎn)品不斷增長(zhǎng)的分布式發(fā)電及對(duì)電能質(zhì)量管理的需求電能質(zhì)量分析功能變壓器在線監(jiān)測(cè)

--所有一次設(shè)備的健康狀況更高性能的ADC電力電子應(yīng)用及無(wú)功管理—優(yōu)化電網(wǎng)質(zhì)量ADI應(yīng)對(duì)IncreasedperformanceDSPsMulti-coreDSPandprocessorsDistributionAutomationmeasurementAFEsandHighprecisionADCMultichannelADC24bitSigma-DeltaADCDistributionAutomationmeasurementSOCs*DedicatedtoLowvoltageAFEMixedsignalprocessorsMixed-SignalProcessorsHighperformanceenbeddedADCMuiti-channelsPWMcontrolADI的芯片在二次設(shè)備及數(shù)字化變電站中的應(yīng)用12FaultRecorderRelayProtectionControl&MeasurementGridSafetyControlPowerQualityMeteringStationDC/ACPowerSupplyPrimarydeviceonlinemonitoringTerminalOnlinemonitoringdevicesIntelligentterminalIntelligentterminalMergingUnitSwitchandBreakerTransformerCapacitor&ReactorRealtimedatacollectionterminalNon-realtimedatacollectionterminalMeteringdatacollectionterminalProcessBusStationBusSubstationControlCenterCT/PTAD7606AD7988-1REF192DSPADSP-21469ADSP-BF60xADE7880AD779xAD7626AD95484種電力系統(tǒng)常用的信號(hào)調(diào)理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)13RefAMPPT/CT+/-10V+/-5VAMPPT/CTTopology1RefAMPPT/CT+/-10V+/-5VAMPPT/CTTopology2MUX+/-10V+/-5VTopology3Topology4PT/CTPT/CTRefPT/CTAMPPT/CTADCMUX+/-10V+/-5VAD7606/7607RefAD7656AD7865ADCADCAD7685AD7685AD7689AD760616位,8通道數(shù)據(jù)采集模擬前端

Features8-chsimultaneoussamplingSingle5Vsupplyoperation+/-10Vor+/-5VbipolarinputAnaloginputclampprotection1Meganaloginputimpedance2ndOrderFilterFlexibleDigitalfilter2.5VREFandreferencebufferSerialandParallelinterface.64leadLQFPPackagePerformance90dBSNR@200k95.5dBSNR@(OSx16)100mWPowerINL+/-2LSB,DNL+/-0.99LSB(max)InputClampsto+/-16.5VNFS/PFS32LSB(max)15ADI的多核處理器ADSP-BF607/6L2SRAMWithECC256kB(BF606128kB)L1SRAM

148kBWithParity112xGPIO+6xPINTPipelinedVisionProcessor

(PVP)HARDWAREPROCESSINGBF608/BF609OnlySystemCrossbarandDMASubsystemPERIPHERALSL3MEMORYINTERFACESL1SRAM

148kBWithParity2xTWIDDR2/LPDDR1ASYNC(SMC)168xTimers1xCounter2xPWM2xUART2xSPI3xSPORT+ACM4xLinkPort3xePPI1xEMMC/RSI2xEMAC15881xUSBOTGMPSYSTEMCONTROLTriggerRoutingWatch-pointsSystemDebugPowerMgtSystemProtectionDualCRCDualWatchdogBFCORE0BFCORE1L2MEMORYPixelCompositor

(PIXC)Pixel

Crossbar1xCAN16ADI的混合信號(hào)處理器--

CM40x16賣點(diǎn)：片內(nèi)ADC精度高（16位，13位的ENOB）2XCAN總線EventTrigger17其它廠家ADI方案及參考設(shè)計(jì)介紹基于IEC61850的IED參考設(shè)計(jì)電能質(zhì)量分析設(shè)備參考設(shè)計(jì)DTU/FTU參考設(shè)計(jì)ADI網(wǎng)站資源19ADI–IEC61850IED

參考方案ADSP-BF609SPORTMAC1EthernetPhy.RMIIVin4XPTIin4XPCTIin3XMCTUSBRS485ADM3202RS232DDR128MBDDRFlashSystemMemoryBusFPGA16chsDIDO,IRIG-BLCD240X128LinkPort1pps12VADP2384IOboardFT232JumperCANADM3053UART1CANMAC1UART2ADM2587ERMIIRMIIADP23843.3V5VADP2119ADP1715AD7606AD7606ADP71042.5V1.0V1.25VADP21195VAnalogADR421AD8275AD8657ADM13305SystemvoltagesupervisoryControllerboardppssignalfromIEEE1588ADI–IEC61850IED

參考方案硬件

一套參考設(shè)計(jì)套件（處理器板+IO板+LCD+電源+線纜）原理圖Layout文件、GerberBOMFPGA設(shè)計(jì)代碼（不含以太網(wǎng)的IPCore）硬件設(shè)計(jì)文檔軟件

在ADSP-BF60x上面的uCLinux完整移植說明SISCOMMSLite協(xié)議棧完整移植到本平臺(tái)的說明

一個(gè)簡(jiǎn)單的繼電保護(hù)測(cè)控的例子（測(cè)量三相+零序的電壓，電流，頻率和功率等通過SISCOMMS協(xié)議棧上傳；完成三相電流的過流檢測(cè)并保護(hù)，通過GOOSE發(fā)送跳閘指令；DIDO狀態(tài)量GOOSE發(fā)布）

裸核發(fā)送GOOSE報(bào)文實(shí)例

人機(jī)操作界面示例

備注：SISCO的MMSLite協(xié)議棧并不包含在改套件內(nèi)ADI–IEC61850IED

參考方案參考方案合作方–上海遠(yuǎn)景數(shù)字技術(shù)有限公司/22Core1Core0SystemCrossbarandDMASubsystemEthernet0Ethernet1uC-Linux:Nonereal-timetasks:MMSstack=>TCP/IPSinglethreadprogrammingReal-timetasks:RelayprotectionalgorithmL2MemoryMMSGOOSE（interlock）系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)1

–非實(shí)時(shí)GOOSE（要求不高的配網(wǎng)系統(tǒng)）ADCGOOSEviauCLinux->Easytoimplementedbutnon-realtime!23Core1Core0SystemCrossbarandDMASubsystemEthernet0Ethernet1uC-Linux:Nonereal-timetasks:MMSstack=>TCP/IPL2MemoryMMSGOOSE（interlock）ADCSinglethreadprogrammingReal-timetasks:RelayprotectionalgorithmGOOSE;系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)2

–實(shí)時(shí)GOOSE24Core1Core0SystemCrossbarandDMASubsystemEthernet0Ethernet1uC-Linux:Nonereal-timetasks:MMSstack=>TCP/IPSinglethreadprogrammingReal-timetasks:RelayprotectionalgorithmGOOSE;SMV?L2MemoryMMSGOOSESMV系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)3

–要求SMVFPGAEthernet2Ethernet3Ethernet4Ethernet5SYNCLP…電能質(zhì)量分析參考設(shè)計(jì)

整機(jī)

電源板DSP板ARM板連接板前面板25

原理結(jié)構(gòu)圖26

技術(shù)特點(diǎn)271.采用DSP+ARM結(jié)構(gòu)，DSP用于采樣和計(jì)算，ARM用于人機(jī)接口和協(xié)議通信；2.ARM采用Android操作系統(tǒng)作為軟件平臺(tái)；DSP無(wú)操作系統(tǒng)，完全用C語(yǔ)言編寫，按優(yōu)先級(jí)配置任務(wù)，保證實(shí)時(shí)性；3.數(shù)據(jù)采集通道采用2片AD7606完成，可實(shí)現(xiàn)16通道完全同步采樣，單通道單A/D設(shè)計(jì)，精度更高、速度更快，任何一路通道損壞不影響其它通道數(shù)據(jù)的正常采集；4.采用準(zhǔn)工頻同步采樣技術(shù)，防止了在電力系統(tǒng)頻率變化時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的影響，減少了頻譜“泄漏”；5.大容量的存儲(chǔ)空間，滿足電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)掉電不丟失。6.配置了GPS模塊，可實(shí)現(xiàn)同一變電站內(nèi)或不同變電站內(nèi)監(jiān)測(cè)裝置的同步采樣；7.配置了雙100M以太網(wǎng)口，和RS-232C/485通訊接口，同時(shí)配置了3G無(wú)線通信模塊，可選擇多種通訊方式與遠(yuǎn)方管理中心交互數(shù)據(jù)；8.采用六層PCB和SMT工藝