應(yīng)對(duì)當(dāng)前智能電網(wǎng)中瘋狂無序增長的模擬輸入和輸出信號(hào)

今天智能電網(wǎng)的一大特點(diǎn)就是極大地增加了電網(wǎng)中不同智能電子器件（IED）之間的互聯(lián)互通。這些IED包括保護(hù)性繼電器、斷路器和遠(yuǎn)程終端單元（RTU），不一而足。
　　從發(fā)電到電力傳輸和配電路徑，保護(hù)性繼電器在整個(gè)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中都有應(yīng)用。它一般是作為本地智能器件向電路斷路器發(fā)送開閉信號(hào)。保護(hù)性繼電器的基本用途是在故障發(fā)生時(shí)保護(hù)電網(wǎng)（及其下游設(shè)備）。保護(hù)性繼電器通過監(jiān)視電網(wǎng)上特定線路的電流和電壓來保護(hù)電網(wǎng)。斷路器位于線路上。輸入保護(hù)性繼電器的一般是來自線路上傳感器的電流和電壓，以及其他來自電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)輔助設(shè)備或傳感器的任一通信信號(hào)，例如溫度和壓力傳感器發(fā)來的變壓器狀態(tài)信息。它的輸出則包括進(jìn)入斷路器的信號(hào)（使其打開或關(guān)閉）和發(fā)給電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信信號(hào)。保護(hù)性繼電器檢測到一個(gè)故障時(shí)，會(huì)命令斷路器打開線路，從而保護(hù)線路上所有在它之后的下游器件。在整個(gè)智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中還使用了遠(yuǎn)程終端單元，其用途是記錄與發(fā)電機(jī)、電機(jī)或變壓器等設(shè)備的健康狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)信息。
　　從自動(dòng)閉環(huán)控制到用于統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)記錄等操作，任何控制形式的實(shí)現(xiàn)都需要電壓、電流或其他一系列參數(shù)的準(zhǔn)確測量值，諸如溫度、壓力以及電源系統(tǒng)設(shè)備震動(dòng)等。測量這些參數(shù)的方法有很多，包括直接讀數(shù)儀表和電子測量變送器。
　　變送器產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)確的直流模擬輸出（電壓或電流），這一輸出與被測量參數(shù)相對(duì)應(yīng)。變送器的輸出用途十分廣泛，從為操作員簡單顯示測量值，到幫助網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)決定控制策略。多功能保護(hù)性繼電器和RTU也產(chǎn)生模擬輸出，可以將諸如電能的任一參數(shù)傳送給普通RTU或保護(hù)性繼電器。這些模擬輸出還為模擬儀表系統(tǒng)提供所需的輸入來源。基于電流的輸入/輸出的示例可在4至20mA范圍內(nèi)，或者是0至20mA區(qū)間內(nèi)，甚至是+/-20mA的范圍內(nèi)?；陔妷旱妮斎?輸出可以在0至10V或者是+/-10V范圍內(nèi)。
　　TI的模擬IO參考設(shè)計(jì)（TIDA-00310）顯示了多種電壓和電流輸入的管理方式。處理模擬輸入的一個(gè)重要方面就是準(zhǔn)確讀取快速變化的信號(hào)的能力。為了達(dá)到這一目的，此參考設(shè)計(jì)使用運(yùn)行速度能夠達(dá)到500kSPS的16位逐次逼近（SAR）ADC，ADS8684。
　　這款參考設(shè)計(jì)的另外一個(gè)有價(jià)值的方面在于其靈活性。模擬輸出既可被配置為電流輸出也可為電壓輸出。這樣就可按照需要選擇功能。此外，這款模塊與處理器的接口可由SPI端口實(shí)現(xiàn)。
　　最后，這一解決方案還包括一個(gè)中繼驅(qū)動(dòng)器，用于需要高電流驅(qū)動(dòng)的解決方案。
　　
　　這個(gè)解決方案顯示出在智能電網(wǎng)的常見IED類型應(yīng)用中，如何有效地管理不同類型的模擬輸入和輸出。此方案不但可以處理基于電流和電壓的信號(hào)，還可以通過可配置性實(shí)現(xiàn)靈活性。此外，這個(gè)解決方案顯示出信號(hào)檢測能夠達(dá)到的最高的準(zhǔn)確度。
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