本實(shí)用新型屬于風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置及控制技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著新能源技術(shù)水平不斷進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)作用下，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)獲得高速發(fā)展，截止到2015年底，中國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量為145104MW，占據(jù)全球風(fēng)電裝機(jī)容量的33.6%。風(fēng)能具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，使得風(fēng)電并網(wǎng)后對(duì)整個(gè)大電網(wǎng)的可靠性和電能質(zhì)量具有很大影響。由于風(fēng)電場(chǎng)從發(fā)電到并網(wǎng)過(guò)程會(huì)消耗大量的無(wú)功功率，導(dǎo)致含風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)較大、頻率偏差、功率因數(shù)偏低等問(wèn)題。目前，風(fēng)電無(wú)功問(wèn)題通過(guò)改善風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出特性和增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置多需要人為控制投切量的大小和投切時(shí)間，研究風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置及控制技術(shù)是風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：

本實(shí)用新型提供一種風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置，其目的是解決以往所存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)含風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)無(wú)功功率的智能化調(diào)節(jié)。

技術(shù)方案：

一種風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置，該裝置包括DSP最小系統(tǒng)、高精度傳感器組、信號(hào)處理模塊、觸發(fā)模塊、補(bǔ)償模塊、上位機(jī)、通訊模塊、電網(wǎng)和報(bào)警模塊，其中高精度傳感器組的測(cè)量端與電網(wǎng)相連接，高精度傳感器組的信號(hào)輸出端與信號(hào)處理模塊的輸入端相連接，信號(hào)處理模塊的輸出端與DSP最小系統(tǒng)信號(hào)輸入端相連接，觸發(fā)模塊的控制端與DSP最小系統(tǒng)的輸出端相連接，觸發(fā)模塊的輸出端與補(bǔ)償模塊的控制端相連接，補(bǔ)償模塊的輸出端與電網(wǎng)相連接，上位機(jī)的通訊端口通過(guò)通訊模塊與DSP最小系統(tǒng)的通訊端口相連接，報(bào)警模塊的輸入端和DSP最小系統(tǒng)的信號(hào)輸出端相鏈接。

DSP最小系統(tǒng)包括DSP、電源單元、編程單元、仿真器、時(shí)鐘單元、顯示單元、復(fù)位單元、外部擴(kuò)展單元和晶振單元，其中電源單元的輸出端與DSP的電源輸入端相連接，編程單元的輸出端與DSP的編程端口相連接，編程單元的輸入端與仿真器的輸出端相連接，時(shí)鐘單元的輸出端與DSP的時(shí)鐘信號(hào)輸入端相連接，顯示單元的輸入端與DSP的顯示信號(hào)輸出端相連接，復(fù)位單元的輸出端與DSP的復(fù)位信號(hào)輸入端相連接，外部擴(kuò)展單元的輸入端與DSP9的擴(kuò)展信號(hào)輸出端相連接，晶振單元的輸出端與DSP的晶振信號(hào)輸入端相連接。

信號(hào)處理模塊電路由電壓跟隨器、運(yùn)算放大器、線性光耦、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻及電源VCC、電源V組成，其中高精度傳感器組輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)第一電阻進(jìn)入到電壓跟隨器的正輸入端子，電壓跟隨器的第一電源輸入端子和第二電源輸入端子分別與電源V的正、負(fù)端子相連接，電壓跟隨器的負(fù)輸入端子經(jīng)過(guò)第三電阻與電壓跟隨器的輸出端子相連接，電壓跟隨器的輸出端子與運(yùn)算放大器的正輸入端子相連接，運(yùn)算放大器的第一電源輸入端子與第二電源輸入端子分別與電源V的正負(fù)端子相連接，運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端子經(jīng)過(guò)第二電阻、第四電阻組成的兩個(gè)并聯(lián)支路分別于電源V的正、負(fù)輸出端子相連接，運(yùn)算放大器的輸出端子與線性光耦的第三端子相連接，線性光耦的第二端子經(jīng)過(guò)第五電阻與電源VCC的負(fù)端相連接，線性光耦的第五端子與電源的VCC的負(fù)端相連接，線性光耦的第八端子與電源的VCC的正端相連接，線性光耦的第一端子、第四端子和第七端子懸空，線性光耦的第八端子經(jīng)過(guò)第六電阻與線性光耦的第六端子相連接，線性光耦的第六端子與DSP的信號(hào)輸入端子相連接。

第四電阻為可調(diào)電阻。

高精度傳感器組通過(guò)傳感器固定架設(shè)置在被測(cè)物上，傳感器固定架包括支撐盒、上V形支撐卡、下V形支撐卡和調(diào)整螺桿；在支撐盒的兩端設(shè)置有限位滑道，限位滑道為沿支撐盒長(zhǎng)度方向設(shè)置的條形滑道；

上V形支撐卡包括上卡臂和上隨動(dòng)臂，上卡臂和上隨動(dòng)臂通過(guò)扭簧連接形成V形結(jié)構(gòu)；下V形支撐卡包括下卡臂和下隨動(dòng)臂，下卡臂和下隨動(dòng)臂通過(guò)另一個(gè)扭簧連接形成V形結(jié)構(gòu)； 兩個(gè)扭簧均套在移動(dòng)滾筒上，移動(dòng)滾筒的中心設(shè)置有滾動(dòng)軸，滾動(dòng)軸的兩端伸進(jìn)限位滑道內(nèi)并在使用時(shí)沿限位滑道移動(dòng)；

上隨動(dòng)臂與下隨動(dòng)臂通過(guò)活動(dòng)軸活動(dòng)連接，活動(dòng)軸連接帶有螺紋的拉動(dòng)桿，拉動(dòng)桿沿與限位滑道垂直的方向穿過(guò)支撐盒并通過(guò)螺紋與支撐盒螺紋配合；

在上卡臂的上端設(shè)置有用于在垂直方向壓住傳感器的垂直固定壓片。

如上述的風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置所實(shí)施的無(wú)功補(bǔ)償方法，該方法利用DSP處理器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理及通訊能力，通過(guò)實(shí)時(shí)采樣含風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)參數(shù)，通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算處理得到風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)的功率因數(shù)，發(fā)送觸發(fā)脈沖控制補(bǔ)償裝置投入容量，實(shí)現(xiàn)對(duì)含風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)無(wú)功功率的智能化調(diào)節(jié)，同時(shí)能夠?qū)㈦娋W(wǎng)參數(shù)及無(wú)功曲線在上位機(jī)顯示界面中實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。

該方法具體操作如下：

(1) 系統(tǒng)上電，自檢；

(2) 采集電網(wǎng)電壓、電流信息；

(3) 信號(hào)處理模塊進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換、隔離處理；

(4) DSP對(duì)電網(wǎng)電壓、電流進(jìn)行運(yùn)算、處理，得到功率因數(shù)；

(5) DSP發(fā)送觸發(fā)脈沖，控制補(bǔ)償裝置投切容量；

(6) 結(jié)束。

優(yōu)點(diǎn)效果：本實(shí)用新型提供一種風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置，其利用DSP處理器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理及通訊能力，通過(guò)實(shí)時(shí)采樣含風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)參數(shù)，通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算處理得到風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)的功率因數(shù)，發(fā)送觸發(fā)脈沖控制補(bǔ)償裝置投入容量，實(shí)現(xiàn)對(duì)含風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)無(wú)功功率的智能化調(diào)節(jié)，同時(shí)能夠?qū)㈦娋W(wǎng)參數(shù)及無(wú)功曲線在上位機(jī)顯示界面中實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)特性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、通訊速度快及安全性能高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明：

圖1風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖2 DSP最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖3 信號(hào)處理模塊電路圖；

圖4 信號(hào)處理模塊輸入及輸出信號(hào)；

圖5為傳感器固定架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1 DSP最小系統(tǒng)；2 高精度傳感器組；3 信號(hào)處理模塊；4 觸發(fā)模塊；5 補(bǔ)償模塊；6 上位機(jī)；7 通訊模塊；8 電網(wǎng)、9 DSP；10 電源單元；11 編程單元；12 仿真器；13 時(shí)鐘單元；14 顯示單元；15 復(fù)位單元；16 外部擴(kuò)展單元；17 晶振單元；18 報(bào)警模塊。

具體實(shí)施方式：

本實(shí)用新型提供一種風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置，風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)電壓和電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算、處理得到電網(wǎng)功率因數(shù)，同時(shí)發(fā)送觸發(fā)脈沖調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置容量，實(shí)現(xiàn)對(duì)含有風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)無(wú)功智能化補(bǔ)償。風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置包括DSP最小系統(tǒng)1、高精度傳感器組2、信號(hào)處理模塊3、觸發(fā)模塊4、補(bǔ)償模塊5、上位機(jī)6、通訊模塊7、電網(wǎng)8和報(bào)警模塊18，其中高精度傳感器組2的測(cè)量端與電網(wǎng)8相連接，高精度傳感器組2的信號(hào)輸出端與信號(hào)處理模塊3的輸入端相連接，信號(hào)處理模塊3的輸出端與DSP最小系統(tǒng)1信號(hào)輸入端相連接，觸發(fā)模塊4的控制端與DSP最小系統(tǒng)1的輸出端相連接，觸發(fā)模塊4的輸出端與補(bǔ)償模塊5的控制端相連接，補(bǔ)償模塊5的輸出端與電網(wǎng)8相連接，上位機(jī)6的通訊端口通過(guò)通訊模塊7與DSP最小系統(tǒng)1的通訊端口相連接，報(bào)警模塊18的輸入端和DSP最小系統(tǒng)1的信號(hào)輸出端相鏈接。

DSP最小系統(tǒng)1由DSP9、電源單元10、編程單元11、仿真器12、時(shí)鐘單元13、顯示單元14、復(fù)位單元15、外部擴(kuò)展單元16和晶振單元17組成，其中電源單元10的輸出端與DSP9的電源輸入端相連接，編程單元11的輸出端與DSP9的編程端口相連接，編程單元11的輸入端與仿真器12的輸出端相連接，時(shí)鐘單元13的輸出端與DSP9的時(shí)鐘信號(hào)輸入端相連接，顯示單元14的輸入端與DSP9的顯示信號(hào)輸出端相連接，復(fù)位單元15的輸出端與DSP9的復(fù)位信號(hào)輸入端相連接，外部擴(kuò)展單元16的輸入端與DSP9的擴(kuò)展信號(hào)輸出端相連接，晶振單元17的輸出端與DSP9的晶振信號(hào)輸入端相連接。

信號(hào)處理模塊3主要實(shí)現(xiàn)高精度傳感器組2的輸出信號(hào)與DSP最小系統(tǒng)1之間的信號(hào)匹配，電路如附圖3所示，信號(hào)處理模塊3的輸入信號(hào)及輸出信號(hào)如附圖4（a）、（b）所示。信號(hào)處理模塊3電路由電壓跟隨器L1、運(yùn)算放大器L2、線性光耦L3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6及電源VCC、電源V組成，其中高精度傳感器組2輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)第一電阻R1進(jìn)入到電壓跟隨器L1的正輸入端子3a，電壓跟隨器L1的第一電源輸入端子1a和第二電源輸入端子4a分別與電源V的正、負(fù)端子相連接，電壓跟隨器L1的負(fù)輸入端子2a經(jīng)過(guò)第三電阻R3與電壓跟隨器L1的輸出端子5a相連接，電壓跟隨器L1的輸出端子5a與運(yùn)算放大器L2的正輸入端子3b相連接，運(yùn)算放大器L2的第一電源輸入端子1b與第二電源輸入端子4b分別與電源V的正負(fù)端子相連接，運(yùn)算放大器L2的負(fù)輸入端子經(jīng)過(guò)第二電阻R2、第四電阻R4組成的兩個(gè)并聯(lián)支路分別于電源V的正、負(fù)輸出端子相連接，運(yùn)算放大器L2的輸出端子5b與線性光耦L3的第三端子3c相連接，線性光耦L3的第二端子2c經(jīng)過(guò)第五電阻R5與電源VCC的負(fù)端相連接，線性光耦L3的第五端子5c與電源的VCC的負(fù)端相連接，線性光耦L3的第八端子8c與電源的VCC的正端相連接，線性光耦L3的第一端子1c、第四端子4c和第七端子7c懸空，線性光耦L3的第八端子8c經(jīng)過(guò)第六電阻R6與線性光耦L3的第六端子6c相連接，線性光耦L3的第六端子6c與DSP9的信號(hào)輸入端子相連接。

第四電阻R4為可調(diào)電阻。

高精度傳感器組2通過(guò)傳感器固定架設(shè)置在被測(cè)物上，傳感器固定架包括支撐盒111、上V形支撐卡、下V形支撐卡和調(diào)整螺桿888；在支撐盒111的兩端設(shè)置有限位滑道666，限位滑道666為沿支撐盒111長(zhǎng)度方向設(shè)置的條形滑道；

上V形支撐卡包括上卡臂333和上隨動(dòng)臂333-1，上卡臂333和上隨動(dòng)臂333-1通過(guò)扭簧連接形成V形結(jié)構(gòu)；下V形支撐卡包括下卡臂222和下隨動(dòng)臂222-1，下卡臂222和下隨動(dòng)臂222-1通過(guò)另一個(gè)扭簧444連接形成V形結(jié)構(gòu)； 兩個(gè)扭簧均套在移動(dòng)滾筒上，移動(dòng)滾筒的中心設(shè)置有滾動(dòng)軸555，滾動(dòng)軸555的兩端伸進(jìn)限位滑道666內(nèi)并在使用時(shí)沿限位滑道666移動(dòng)；

上隨動(dòng)臂333-1與下隨動(dòng)臂222-1通過(guò)活動(dòng)軸777活動(dòng)連接，活動(dòng)軸777連接帶有螺紋999的拉動(dòng)桿888，拉動(dòng)桿888沿與限位滑道666垂直的方向穿過(guò)支撐盒111并通過(guò)螺紋999與支撐盒111螺紋配合；

在上卡臂333的上端設(shè)置有用于在垂直方向壓住傳感器的垂直固定壓片000。

該傳感器固定架使用時(shí)，將拉動(dòng)桿888向內(nèi)旋擰（也就是圖中的右上方向），使得上卡臂333與下卡臂222之間向外張開(kāi)，然后將上卡臂333與下卡臂222分別置于被測(cè)裝置的上表面和下表面，將傳感器置于垂直固定壓片000底部，然后反向旋擰動(dòng)桿888，使得上卡臂333與下卡臂222之間向內(nèi)收攏并逐漸夾緊被測(cè)物，使得傳感器與被測(cè)物緊密接觸完成操作，卸下或更換傳感器時(shí)重復(fù)旋擰拉動(dòng)桿888的動(dòng)作即可。

該方法利用DSP處理器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理及通訊能力，通過(guò)實(shí)時(shí)采樣含風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)參數(shù)，通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算處理得到風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)的功率因數(shù)，發(fā)送觸發(fā)脈沖控制補(bǔ)償裝置投入容量，實(shí)現(xiàn)對(duì)含風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)無(wú)功功率的智能化調(diào)節(jié)，同時(shí)能夠?qū)㈦娋W(wǎng)參數(shù)及無(wú)功曲線在上位機(jī)顯示界面中實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。

風(fēng)電場(chǎng)智能化無(wú)功補(bǔ)償裝置控制過(guò)程描述：

(1) 系統(tǒng)上電，自檢；

(2) 采集電網(wǎng)電壓、電流信息；

(3) 信號(hào)處理模塊進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換、隔離處理；

(4) DSP對(duì)電網(wǎng)電壓、電流進(jìn)行運(yùn)算、處理，得到功率因數(shù)；

(5) DSP發(fā)送觸發(fā)脈沖，控制補(bǔ)償裝置投切容量；

(6) 結(jié)束。