基于AD7606的高性能電力線監測、繼電保護系統設計指南

　　AD7606系列共包含8通道、6通道和4通道三款同步采樣ADC器件，針對需要多通道系統應用，設計者可以分別采用8+4、8+6通道的靈活設計組合，在利用到ADI新ADC系列產品的高性能的同時，確保方案的低成本（四通道和六通道的AD7606-4、AD7606-6分別比雙8通道AD7606成本低19%及34%）。而且，這幾款器件之間管腳兼容，相同的電路設計可以適用于多種不同通道數的系統配置。

　　電路設計建議

　　大多數電力線監測系統都會采用多個AD7606器件以實現多通道同步采樣。為確保器件之間的性能良好匹配，這些器件必須采用對稱布局。AVCC電壓平面沿兩個器件的右側布置，VDRIVE電源走線沿兩個AD7606器件的左側布置。基準電壓芯片ADR421位于兩個AD7606器件之間，基準電壓走線向上布置到U2的引腳42，向下布設到U1的引腳42。使用實心接地層。這些對稱布局原則適用于含有兩個以上AD7606器件的系統。AD7606器件可以沿南北方向放置，基準電壓位于器件的中間，基準電壓走線則沿南北方向。

　　良好的去耦對于電力線監測系統整體性能表現非常重要，恰當的去耦配置可以便降低AD7606的電源阻抗及其電源尖峰幅度。REFIN/REFOUT引腳和REFCAPA、REFCAPB引腳的去耦電容是攸關性能的重要電容，應盡可能靠近相應的AD7606引腳。可能的話，應將這些電容放在電路板上與AD7606器件相同的一側。AD7606的去耦設計十分簡潔，僅需要9個低值陶瓷電容，包括2個10uF、2個1uF、5個0.1uF。在高通道系統中，良好的通道間和器件間性能匹配可以大大簡化校準過程。AD7606器件、模擬輸入通道和去耦電容的對稱布局有助于多個器件之間的性能匹配。

　　圖4：推薦的多通道應用中的電路布局。

　　（更詳細的設計建議，請參見“基于16位8通道DAS AD7606的可擴展多通道同步采樣數據采集系統的布局考慮”，http://www.analog.com/zh/CN0148）

　　AD7606+BF518的完整解決方案

　　為適應全球電力行業的迅速發展以及電力系統的復雜化和保護要求的提高，當前的繼電保護產品除了擁有傳統的繼電保護設備基本的測試功能外，還具有強大的數據處理能力和通信能力，而且對可靠性、選擇性、靈敏性和快速性都有很高的要求。而且，隨著IEC61580規范的逐步推行，必將對處理器的處理能力提出更高的要求，包括更高的通信能力、存儲能力、智能特性等。ADI與第三方北京億旗聯合開發了基于AD7606和Blackfin處理器BF518 實現的完整電力線監測解決方案。

　　Blackfin處理器是ADI公司的核心旗艦產品，強大的處理能力和匯聚式架構使得在繼電保護產品設計中無須增設單獨的通訊處理器，可以幫助客戶實現了總線不出芯片的方案，大大提高系統抗干擾能力，輕松滿足國際IEC-6100-4標準要求。BF518是目前已經在全球電力設備新產品中獲得廣泛應用的一款匯聚式處理器，該處理器內置了具有媒體獨立接口與簡化媒體獨立接口的以太網10/100 MAC，更首次在Blackfin處理器中引入了內置的PTP_TSYNC引擎，實現了硬件支持的IEEE1588（網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議）時鐘同步，與IEEE1588 version2標準完全兼容。電力行業的網絡化、智能化催生了繼電保護裝置的網絡化，而變電站通信網絡和系統國際標準IEC61850規約的推出反應了這種發展趨勢，支持IEEE1588協議的BF518處理器必將幫助電力設備企業在這種發展趨勢中占據更加主動的地位。

　　該方案在測試中表現出了卓越的性能。由于AD7606提供了過采樣、抗混疊濾波器和數字濾波等功能特性，該方案在實際應用中采樣精度最高可以達到19位。在高壓保護的應用中，AD7606具有更明顯的性能優勢，而且具有較高的單通道性價比。