从传统变电站转向智能变电站

—— 电力公司专注于绿色电力、提高效率和采用智能电网技术，传统变电站正在升级到数字变电站。

作者：Kallikuppa Sreenivasa 德州仪器时间：2019-04-23来源：电子产品世界收藏

解决合并单元设计挑战

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/201904/399789.htm

德州仪器（TI）的集成电路和参考设计可帮助设计人员应对这些挑战。图4所示为合并单元中的功能块。

合并单元包括下述的多个子系统，这些子系统互连，以执行信号缩放/捕获、处理和通信功能。德州仪器推荐器件的独特特性和功能（加括号）简化了关键组件的选择，并最大限度地减少了设计工作量。

•处理器模块（使用AM3359或AM4372或AM5706或AM6548）使用可编程实时单元工业通信子系统（PRU-ICSS）连接到ADC，并包括用于处理电气参数和算法的数字信号处理器（DSP）内核和Arm®Cortex®-A15微处理器子系统，用于外部通信、用户界面和变电站通信协议的执行。

•使用光纤电缆或铜线的以太网接口（DP83822、DP83840）连接到使用媒介独立接口（MII）或简化MII和基于硬件辅助IEEE 1588 PTP的时间的主机，以100 Mbps的速度进行通信同步。

•AC/DC（使用UCC28600、UCC28740、UCC24630）宽输入、高效率、基于同步整流器的电源。

•DC/DC电源树（使用LMZM33604、TPS82085），其包括具有小尺寸的高效电源模块、集成电感和> 2-A负载电流，具有快速瞬态响应和由于集成一个封装中的控制器、高侧和低侧FET及电感器导致的降低的电磁干扰（EMI）。

图4.合并单元框图。

图5.与非传统仪表变压器连接的合并单元。

•内存终止（使用TPS51200、TPS51116），其使用符合JEDEC标准的源或汇型双倍数据速率（DDR）终端LDO或带有同步降压控制器、LDO和缓冲基准的一体式DDR电源管理器件。

•交流模拟输入模块（使用OPA4188、THS4541、ADS8588S、ADS8688、AMC1306x），包括交流电压和电流输入，用于保护、监控和测量。增益放大器将传感器的输出缩放为ADC输入范围。16位、18位或24位精度逐次逼近寄存器或delta-sigma ADC采用每周期80或256（或更高）采样速率采集样本，使用每秒脉冲或范围间仪表组同步到全局时间参考。

•直流模拟输入或RTD模块（ADS1248、ADS124S08），用于双向或单向直流电压或电流控制操作，用于器件之间的远程通信。24位精度delta-sigma ADC可改善测量范围和精度。

•用于监控电池的二进制输入模块（ADS7957、ISO7741、ISOW7841），提供器件之间的互锁并指示配置更改和状态。与基于光耦合器和齐纳二极管的设计相比，ADC和基于数字隔离器的架构可提高测量精度，并降低因使用较少器件而导致的电路复杂性。

•继电器或高速型数字输出模块（使用TPS7407、DRV8803）用于报警和外部断路器操作。

•防瞬态的模拟输入的板载保护（使用TVS3300或TVS3301）和板级诊断（使用HDC2010，TMP423和TMP235）用于测量环境温度/湿度，以进行测量漂移补偿。

合并单元与不同类型的变压器连接进行测量，包括传统的仪表变压器、NCIT（如光学电流互感器）或电流用Rogowski和电压用电阻电容式电压互感器（RCVT））。连接到合并单元的NCIT，如图5所示，为单个器件提供计量、保护和控制精度的选项。NCIT技术可减少变压器尺寸和重量，从而节省空间和成本。

NCIT提供：

•提高了测量精度，具有来自传感器非饱和效应的宽动态范围。

•测量瞬态和谐波时的精度更高。

•由于降低了内部电弧和二次开路故障的风险，提高了安全性。

结论

合并单元是公用设施从传统变电站转移到数字变电站的关键器件。它通过减少铜线数量简化了安装的复杂性，并提高了测量精度，因为它安装在靠近主器件的位置。合并单元还可与NCIT连接。NCIT更安全、更小、更准确、测量范围更广、成本更低。光纤通信接口提高了对抗开关站中存在的干扰的能力，最大限度地减少了通信故障。

其他合并单元的优点包括延长主要器件寿命、提高主要器件的可靠性和可用性。德州仪器的模拟、电源、接口、时钟和嵌入式处理器产品、功能和参考设计可帮助合并单元设计人员减少工作量并优化成本。