基于ADS855x的智能电网全景监控模块设计

　　对电网进行全景监控是实现智能化调度和辅助决策的基础，以高速浮点DSP和ADS855x为核心器件设计了一种新型的智能电网监控模块。介绍了该监控模块的整体结构和功能划分，利用ADS855x系列AD芯片实现了16位、14位和12位ADC的软硬件全面兼容，兼顾了电网不同环节对数据采集精度的不同需求。详细阐述了交流模拟量采集电路的设计，包括互感器选择，ADS855x芯片管脚设置等。最后对监控功能软件的整体结构和模拟量有效值计算算法进行了介绍。

　　引言

　　目前，我国电力系统已经进入智能电网的全面建设阶段，要实现电网的智能化调度、辅助决策以及分布式能源的智能化管理，首要技术问题是对整个电网实施全景式监控，以准确地获取电网实时运行状态，从而实现智能电网自愈、优化、互动、集成等关键特征和建设目标[1]。

　　电力系统中的能量传输过程可分为发电、输电、变电、配电和供用电等5个基本环节，典型的智能电网结构如图1所示。实现智能电网的全景式监控是指利用智能电子设备(Intelligent Electronic Device，IED)，在电力生产、传输和消费的各个环节，实现对电网实时运行状态的全方位测量与控制[2]。智能电网的全景监控模块集成了先进的电子通信技术和数字信号处理技术，以高速浮点DSP和高精度ADC为核心，实现对电网稳态、暂态和动态过程中的各种电气量和状态量的数据监测。

　　体系结构概述

　　智能电网全景监控模块的整体结构如图2所示，按功能可划分为4个主要部分：主处理器及存储扩展电路;数据采集及控制输出;对外交互接口和其他辅助电路。主处理器采用了TI公司的32位高速浮点DSP芯片TMS320C6713[3]，以满足高速数据处理需求，保证电网动态过程中的监控实时性;数据采集电路可以直接采集传统电磁式互感器的电压、电流信号，也可通过数字模拟量接收子模块接收由电子式互感器发送的数字化采样值，控制输出实现对断路器的操作;对外交互接口包括对外通信接口和液晶显示/键盘操作。

　　相比传统电力系统中的应用，智能电网中的监控模块需要更强的数据采集和处理能力，然而对于细分领域的应用往往有着需求上的细微差别[4]，以ADC为例，在对发输电环节的监控一般需要16位ADC芯片以保证较高的采集精度，在供配电领域考虑到综合性价比只需要14位或12位ADC即可。这就为监控模块的系列化设计提出了更高要求[5]，本文设计的监控模块采用TI公司的ADS855x系列ADC芯片，可以很好地满足这种平台化硬件设计需求。