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

半導(dǎo)體技術(shù)在智能電網(wǎng)中的熱點(diǎn)應(yīng)用 AnalogDevices亞德諾半導(dǎo)體技術(shù) 上海 有限公司市場經(jīng)理張松剛 目錄及內(nèi)容簡介 ADI公司簡介產(chǎn)品及行業(yè)市場應(yīng)用相結(jié)合完整的信號(hào)鏈提供商中國電力市場需求變化及半導(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 2 3 ADI公司概覽 FY2013 2 6B 4 產(chǎn)品及行業(yè)市場兩大核心團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作帶動(dòng)創(chuàng)新具有長期積累的知識(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)來源 證卷公司報(bào)告 中國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化 三縱 三橫加一環(huán) 十二五 規(guī)劃 未來五年電力流向 6 電力投資開始傾向于配網(wǎng) 中國電力投資 中國配網(wǎng)投資比例過低 數(shù)據(jù)來源 證卷公司報(bào)告 7 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 110kV DistributionGrid 35kV 8 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)能太陽能配電網(wǎng)分布式發(fā)電 并網(wǎng)太陽能及儲(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 9 ADI重點(diǎn)關(guān)注能源及電力市場的發(fā)展及變化 10 PrecisionAmplifiersandReferences Blackfin andSHARC DSPs Interface PowerM gmnt iCoupler DigitalIsolators Voltage CurrentPowerLineMonitoring ElectricMeteringAFEs RFTransceivers MEMSVibrationSensors 1WWMarketShare 市場趨勢及變化 電力應(yīng)用需求變化 未來的電力設(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越來越多的四合一產(chǎn)品不斷增長的分布式發(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 所有一次設(shè)備的健康狀況更高性能的ADC電力電子應(yīng)用及無功管理 優(yōu)化電網(wǎng)質(zhì)量 ADI應(yīng)對(duì) IncreasedperformanceDSPsMulti coreDSPandprocessorsDistributionAutomationmeasurementAFEsandHighprecisionADCMultichannelADC24bitSigma DeltaADCDistributionAutomationmeasurementSOCs DedicatedtoLowvoltageAFEMixedsignalprocessorsMixed SignalProcessorsHighperformanceenbeddedADCMuiti channelsPWMcontrol 11 ADI的芯片在二次設(shè)備及數(shù)字化變電站中的應(yīng)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種電力系統(tǒng)常用的信號(hào)調(diào)理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 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 14 15 ADI的多核處理器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的混合信號(hào)處理器 CM40 x 16 賣點(diǎn) 片內(nèi)ADC精度高 16位 13位的ENOB 2XCAN總線EventTrigger 17 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 18 19 ADI IEC61850IED參考方案 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參考方案 20 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 BF60 x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)簡單的繼電保護(hù)測控的例子 測量三相 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 21 22 Core1 Core0 SystemCrossbarandDMASubsystem Ethernet0 Ethernet1 SinglethreadprogrammingReal timetasks Relayprotectionalgorithm L2Memory MMS GOOSE 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) ADC GOOSEviauCLinux Easytoimplementedbutnon realtime 23 Core1 Core0 SystemCrossbarandDMASubsystem Ethernet0 Ethernet1 uC Linux Nonereal timetasks MMSstack TCP IP L2Memory MMS GOOSE interlock ADC 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)2 實(shí)時(shí)GOOSE 24 Core1 Core0 SystemCrossbarandDMASubsystem Ethernet0 Ethernet1 L2Memory MMS GOOSESMV 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)3 要求SMV FPGA Ethernet2 Ethernet3 Ethernet4 Ethernet5 SYNC LP 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) 27 1 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無操作系統(tǒng) 完全用C語言編寫 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 裝機(jī)結(jié)構(gòu)采用 背插式 結(jié)構(gòu) 便于裝配和維修 ADI配網(wǎng)設(shè)備解決方案 DTU FTU 28 DTU FTU是目前國內(nèi)很火的配電自動(dòng)化的設(shè)備 很多廠家都開始進(jìn)入這一領(lǐng)域 包括一些原來是做電能表的客戶 DTU的模擬量路數(shù)可能很多 模擬前端設(shè)計(jì)有各種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 機(jī)箱尺寸從6U到4U不等 有人提出機(jī)箱小型化的趨勢 甚至有些個(gè)別客戶提出要做3U的機(jī)箱 DTU 機(jī)箱尺寸從6U 4U帶來的問題 29 1 背板面積減小 幾十路模擬量走線有問題2 處理器板面積也隨之減小 多個(gè)ADC不好放 有人考慮用MUX 位于CT PT板 多通道ADC 位于處理器板 的方式來減少過背板的模擬