关于ADI新型配电自动化解决方案，您应该知道的二三事。。。。。 by ADI_Amy
在现代智能电网系统中，配电自动化系统不断的更新换代，更具智能的电子设备被用以监控电能质量并快速隔离任何会影响电网整体运行的故障。智能终端，如DTU/FTU/TTU等，正在迅速发展并改变着电网架构。此类设备主要由处理器、多通道ADC、信号调理电路、电源和通信接口组成。可靠性和成本是设备供应商面临的主要压力。作为混合信号处理的全球技术领导者，ADI公司是配电系统领域的主要电子系统解决方案供应商，将为业界提供所需的解决方案。
配电系统的价值所在
ADI 提供一流的专业优质产品，帮助设计人员构建自己的系统。
• 公司在集成电能测量方面具有卓越的专业经验——采用ADI公司计量技术的电表已达3亿块。
• 通过高精度转换器和放大器实现电流和电压的精密测量。
• 利用高性能处理技术帮助实现可靠的电力网络。
• 全世界所有电网设备中有50%采用ADI公司转换器。
• 混合信号转换和处理简化设计、节省成本并缩短产品面市时间。
• 紧凑的设计和更小的体积导致需要考虑新的系统级架构。
系统设计考虑和主要挑战
• 类似配电终端(DTU)类型应用要求高通道数，若采用传统系统架构，会增加处理器的负荷。
• 同一个电流互感器的输出被既用作保护也用作测控用途，因而在后端的信号处理的设计中要在更大的动态范围满足高精度的要求。
• 终端设备集成谐波测量功能，需要更高的模拟采样速率以及更高的后期处理计算密度。
• 配电自动化设备的通讯需求变得越来越重要，可能在不久的将来配电自动化设备也需要符合IEC 61850标准。
• 高可靠性的要求，比如在设计中需要考虑过压保护，EMC/EMI的保护，超出普通工业标注的工作温度范围已经超长使用寿命的要求。
• 成本与功能的平衡将是配电自动化设备的一个关键点。
为什么使用ADI解决方案
ADI的ADSP-CM40x系列处理器有性能优秀的16位ADC和丰富的接口资源以及超大的片上存储器，有利于实现经凑的布局和缩短设计周期。
• 利用内置16位高精度ADC配合和低成本、高性能的运算放大器来降低系统总成本。
• 片内提供额外特别设计的硬件加速模块——HAE(谐波分析引擎)来执行电能计量和FFT等后信号处理算法，从而降低MCU的负荷。为客户提供一种简便的方法来实现“计量”和“保护”的自动化设备。
• 支持两条CAN总线以增强背板通信，从而提高通信带宽或提供系统级冗余。
• 采用“差分型”通信接口以增强基于背板的系统级可靠性。
• 集成以太网MAC，支持IEEE1588。
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系统框图
• DTU系统架构
• 信号采集子系统
• HAE功能框图
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设计资源
参考设计/演示设计
ADI授权代理商WPI和Excelpoint设计的数据采集板，采用ADSP-CM40x处理器及其它ADI产品，可覆盖整个信号链。同时，板上集成电压和电流传感器，从而实现更紧凑的布局。
应用笔记/文章/参考电路
• 最大化ADSP-CM40x混合信号控制处理器的ADC采样速率—www.analog.com/zh/EE-365
• ADSP-CM40x电源晶体管选择指南—www.analog.com/zh/EE-361
• 利用触发路由单元实现系统级同步—www.analog.com/zh/EE-360
• ADSP-CM40x串行闪存片内执行技术—www.analog.com/zh/EE-363
• ADSP-CM403 HAE在太阳能应用中的谐波分析—www.analog.com/zh/MS-2543
• LVDS和M-LVDS电路实施指南—www.analog.com/zh/AN-1177
• 可靠的完全隔离式电流检测电路集成隔离式电源，适用于太阳能光伏转换器 —www.analog.com/zh/CN0280
设计工具
• www.analog.com/zh/evaluation/cm40x-ez/eb.html
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解决方案推荐——ADSP-CM408F配电自动化解决方案
设计简介
ADSP-CM40X 系列处理器芯片是 ADI公司最新推出的基于 ARM Cortex M4 内核的产品。该产品处理器主频高达 240Mhz，集成了高性能的 16bits ADC，谐波分析引擎（HAE）以及丰富的内存及外部接口资源，十分适合于中低压的继电保护产品及配电自动化终端、电机伺服驱动控制等应用。
本参考设计有助于用户评估 ADSP-CM40x的功能和性能，快速开发以 ADSP-CM40x 为核心的配电自动化终端、电能质量分析装置等产品。设计方案采用配电自动化最小保护系统，外部三相电压、三相电流及零序电流信号经电压互感器（PT）、电流互感器（CT）变换后，通过精密放大器 AD8604 进行信号调理电路变换，调理电路输出被ADSP-CM408F 内部两个高性能 16 位 SAR结构 ADC进行同步采样，实现同相的电压、电流同步采样。单个采样通道（包含放大电路）实测ENOB可以达到 13bits。电压、电流的采样值送入ADSP-CM408F 的谐波分析引擎（HAE），可以对电压电流原始采样值进行高达 56 次谐波（基于 50Hz 基波）分析。
由于在硬件上加入了电压互感器和电流互感器且在软件上实现了 3相电压、电流采样和谐波分析等，该参考平台特别适合于低压电力保护装置、配网自动化中端 DTU/FTU、电机保护器、电能质量分析装置等领域的制造商参考。
电路板实物图
硬件设计
•采用ADSP-CM408F 处理器芯片
•外部三相电压、三相电流及零序电流信号通过电压、电流互感器输入
•通过精密放大器 AD8604 进行信号调理电路变换
•隔离通讯接口 ：2个 CAN接口、1个 RS-232、1 个 RS-485 接口
•USB OTG 接口、一个 100 M 以太网接口
软件设计
软件通过USB转串口线缆连接电路板，主要功能包括：
•波形显示功能
•原始采集数据显示功能
•谐波分析结果显示功能
•参数设定功能
•串口数据监视功能
源代码及资料下载
详细资料及软件下载包括：
•用户手册
•电路原理图、PCB及BOM
•PC应用程序
下载完整资源包请点击：http://form.analogdevices.com.cn/adi_apm/download.php?d=20150401