電力無(wú)功補(bǔ)償控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力無(wú)功補(bǔ)償控制器，具體是一種應(yīng)用到電力線路無(wú)功補(bǔ)償控制器的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)網(wǎng)線路較長(zhǎng)，負(fù)荷分布不均勻，需安裝的補(bǔ)償點(diǎn)較多，如果照搬變電站的無(wú)功補(bǔ)償模式，勢(shì)必造成投資大，補(bǔ)償效果不明顯，且安裝維護(hù)不方便。如果采用固定地點(diǎn)安裝固定容量的補(bǔ)償方法，雖然投資較少，但由于未加任何保護(hù)，在運(yùn)行條件惡劣的農(nóng)網(wǎng)中常發(fā)生電容器燒毀事故，給電網(wǎng)運(yùn)行造成安全隱患。
[0003]因此現(xiàn)有無(wú)功補(bǔ)償裝置，基本還存在著功能單一、穩(wěn)定性差，精度低等不足之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種電力無(wú)功補(bǔ)償控制器。目的是提供一種高壓線路無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)投切、保護(hù)動(dòng)作可靠、開(kāi)關(guān)投切容量大、安裝方便，并且非常適應(yīng)農(nóng)網(wǎng)線路長(zhǎng)、補(bǔ)償點(diǎn)多、運(yùn)行條件惡劣的需要的無(wú)功補(bǔ)償控制器。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
電力無(wú)功補(bǔ)償控制器，是基于FPGA+DSP單元的無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)，它包括:電源單元，F(xiàn)PGA+DSP單元，按鍵輸入單元和液晶顯示單元，通訊單元，控制單元;所述FPGA+DSP單元結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)邏輯控制和復(fù)雜算法協(xié)調(diào)控制功能;連接關(guān)系為:數(shù)據(jù)采集單元、開(kāi)入開(kāi)出單元、通訊單元以及雙端口 RAM單元連接到FPGA單元;而FPGA單元和DSP單元通過(guò)雙端口 RAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，并且多方式的通訊單元和人機(jī)交互單元與DSP單元連接，按鍵單元和液晶顯示單元?jiǎng)t通過(guò)與控制單元通訊完成控制參數(shù)修改以及控制信號(hào)顯示等功能;這樣的硬件結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法和邏輯控制的實(shí)時(shí)操作。
[0005]所述的FPGA+DSP單元，首先，F(xiàn)PGA支持并行和流水結(jié)構(gòu);這樣可以通過(guò)多個(gè)處理單元(PE)的并行工作，能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)好、數(shù)據(jù)量大的算法和高性能的數(shù)字信號(hào)處理;其次，F(xiàn)PGA內(nèi)部?jī)?nèi)嵌了 DSP乘法模塊，這些單元是硬件模塊，運(yùn)行速度很高，適合需要大量乘法計(jì)算的算法;所述的DSP芯片是基于軟件可編程的，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言主要是C語(yǔ)言，個(gè)別場(chǎng)合需要編寫(xiě)匯編語(yǔ)言;所述的FPGA+DSP單元，其中FPGA芯片和DSP芯片兩者之間可以互相配置;通常情況下，DSP會(huì)作為系統(tǒng)的主控制器，F(xiàn)PGA上電后由DSP來(lái)完成配置;在系統(tǒng)的工作期間，DSP可以根據(jù)需要，重新配置FPGA，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能重構(gòu)。
[0006]所述的FPGA+DSP單元，需要根據(jù)FPGA采集到的數(shù)據(jù)判斷投切電容量得多少以及模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)，可以充分發(fā)揮FPGA+DSP構(gòu)建的靈活性，DSP可以根據(jù)模糊控制方式來(lái)選擇不同的配置文件加載到FPGA中，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)控制；另外，系統(tǒng)工作過(guò)程中，如果DSPS片在自檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)功能異常，也可以請(qǐng)求FPGA芯片重新配置自己。
[0007]所述的按鍵輸入單元，按鈕輸入由9針阻排、GAL20V8B邏輯編程芯片、按鈕等組成，可實(shí)現(xiàn)激活、確認(rèn)、退出、重啟、上下左右等按鈕功能；利用GAL20V8B實(shí)現(xiàn)83譯碼功能，減少按鈕連接到DSP芯片的引腳，節(jié)約單片機(jī)資源，通過(guò)阻排和VCC電源實(shí)現(xiàn)上拉功能，當(dāng)按下按鈕時(shí)實(shí)現(xiàn)高電平到低電平的跳變，單片機(jī)掃描出各按鈕狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)按鈕對(duì)應(yīng)功能;實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通信，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)輸入端口是高電平，表示沒(méi)有按鍵按下，按鍵按下時(shí)，單片機(jī)輸入端口是低電平，此時(shí)按鍵按下，單片機(jī)可以通過(guò)讀端口的高低電平來(lái)判斷按鍵是否按下，從而執(zhí)行每個(gè)按鍵的功能。
[0008]所述的液晶顯示單元，有串行通訊和并行通訊兩種通訊方式，采用并行方式，所占用的I/o 口資源多，但是響應(yīng)速度快，可以實(shí)時(shí)跟蹤信號(hào)的顯示，串行方式速度比并行方式慢，此系統(tǒng)的單片機(jī)通用I/o資源很多，采用并行方式進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)、保護(hù)信息、故障波形的顯示，同時(shí)將故障信息提示給運(yùn)行人員。
[0009]所述的通訊單元，是以太網(wǎng)通信具有10Mbit或100Mbit自適應(yīng)通訊能力；同時(shí)具有RS232接口、RS485接口、USB接口和JTAG接口 ；所述以太網(wǎng)通信采用Realtek公司第三代快速以太網(wǎng)控制芯片RTL8019，它支持Ethernet II和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)嵌16Kbit SRAM，可以通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)在雙絞線上實(shí)現(xiàn)10Mbps同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，具有16位數(shù)據(jù)線接口和20位地址線接口，支持8位或16位的數(shù)據(jù)模式，支持跳線和免跳線兩種模式，支持8條線路的中斷請(qǐng)求，支持3種標(biāo)準(zhǔn)電源關(guān)閉模式。
[0010]所述的控制單元，實(shí)現(xiàn)投切電容器組的控制，由分、合繼電器，保持繼電器，信號(hào)繼電器組成，繼電器連接真空永磁斷路器，用真空永磁斷路器作為電容器的投切開(kāi)關(guān)
所述的FPGA+DSP單元主要按照功能進(jìn)行劃分，F(xiàn)PGA單元主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)快速傅立葉變換計(jì)算線路中當(dāng)前的電壓、電流有效值，有功功率，無(wú)功功率，功率因數(shù)等參數(shù)，把計(jì)算得到的參數(shù)送給DSP，DSP按照模糊控制算法實(shí)現(xiàn)電容器的投切和保護(hù)控制等功能，并有DSP單元輸出控制信號(hào)，完成電容器組的投切以及電容的保護(hù);根據(jù)FPGA單元采集到的數(shù)據(jù)判斷投切電容量得多少以及模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)，這種應(yīng)用中就可以充分發(fā)揮FPGA+CPLD構(gòu)建的靈活性，DSP單元可以根據(jù)模糊控制方式來(lái)選擇不同的配置文件加載到FPGA單元中，實(shí)現(xiàn)模糊動(dòng)態(tài)控制；另外，系統(tǒng)工作過(guò)程中，如果DSP芯片在自檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)功能異常，也可以請(qǐng)求FPGA芯片重新配置自己；最后通過(guò)按鍵輸入單元和液晶顯示單元完成參數(shù)的修改和功能設(shè)定，并將參數(shù)設(shè)置，運(yùn)行結(jié)果等信息顯示出來(lái)。
[0011]所述的FPGA單元為無(wú)功補(bǔ)償控制器的FPGA單元，它可以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，得出線路的電壓，電流，有功功率，無(wú)功功率，功率因數(shù)等參數(shù)，根據(jù)無(wú)功功率和功率因數(shù)核心控制參數(shù)，得到負(fù)載所需的無(wú)功功率，計(jì)算出線路所需的無(wú)功補(bǔ)償容量，輸入給DSP中，然后根據(jù)模糊控制理論，選擇多種投切控制方式，主要有按時(shí)間控制型、按電壓控制型、按時(shí)間/電壓控制型、按功率因數(shù)控制型、按無(wú)功功率和電壓綜合控制型、遠(yuǎn)方遙控型、手動(dòng)就地控制性，調(diào)整線路的感性無(wú)功功率和功率因數(shù)，完成電能質(zhì)量的改善；
所述的DSP單元的型號(hào)為T(mén)MS320F2812，作為模糊控制算法和通訊的核心單元，所述的FPGA單元的型號(hào)為EP1C12Q240C8，作為信號(hào)采集計(jì)算的輔助單元，F(xiàn)PGA單元負(fù)責(zé)采集線路中電壓和電流，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)快速傅立葉變換計(jì)算線路中當(dāng)前的電壓、電流有效值，有功功率，無(wú)功功率，功率因數(shù)等參數(shù)，把計(jì)算得到的參數(shù)送給DSP單元，DSP單元按照模糊控制算法實(shí)現(xiàn)電容器的投切和保護(hù)控制等功能。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用效果是:
與現(xiàn)有技術(shù)相比，當(dāng)前的控制器控制算法簡(jiǎn)單，不能達(dá)到精確控制，而且控制實(shí)時(shí)性差，不具有遠(yuǎn)方遙控功能。本發(fā)明具有如下特點(diǎn):控制器根據(jù)線路無(wú)功、電壓的變化情況進(jìn)行自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，減少配電線路無(wú)功輸送流量，縮短配電線路無(wú)功輸送距離。FPGA+DSP的應(yīng)用，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的可靠性，可以達(dá)到實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制；以太網(wǎng)具有高速數(shù)據(jù)通信能力和抗干擾能力，而且可實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)，保護(hù)定值設(shè)定及裝置工作狀態(tài)的查詢(xún)；按鍵和顯示電路，使用LCD液晶顯示，實(shí)現(xiàn)參數(shù)輸入設(shè)置和測(cè)量數(shù)據(jù)、保護(hù)信息、故障波形的顯示，顯示模塊，采用并行方式，響應(yīng)速度快，人機(jī)交互性很強(qiáng);保護(hù)功能齊備:具有過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、