電力無功補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功補償控制器，具體是一種應用到電力線路無功補償控制器的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)網(wǎng)線路較長，負荷分布不均勻，需安裝的補償點較多，如果照搬變電站的無功補償模式，勢必造成投資大，補償效果不明顯，且安裝維護不方便。如果采用固定地點安裝固定容量的補償方法，雖然投資較少，但由于未加任何保護，在運行條件惡劣的農(nóng)網(wǎng)中常發(fā)生電容器燒毀事故，給電網(wǎng)運行造成安全隱患。
[0003]因此現(xiàn)有無功補償裝置，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)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種電力無功補償控制器。目的是提供一種高壓線路無功補償自動投切、保護動作可靠、開關(guān)投切容量大、安裝方便，并且非常適應農(nóng)網(wǎng)線路長、補償點多、運行條件惡劣的需要的無功補償控制器。
為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
電力無功補償控制器，是基于FPGA+DSP單元的無功補償控制器的設(shè)計，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)可以方便地實現(xiàn)邏輯控制和復雜算法協(xié)調(diào)控制功能;連接關(guān)系為:數(shù)據(jù)采集單元、開入開出單元、通訊單元以及雙端口 RAM單元連接到FPGA單元;而FPGA單元和DSP單元通過雙端口 RAM實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，并且多方式的通訊單元和人機交互單元與DSP單元連接，按鍵單元和液晶顯示單元則通過與控制單元通訊完成控制參數(shù)修改以及控制信號顯示等功能;這樣的硬件結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)復雜算法和邏輯控制的實時操作。
[0005]所述的FPGA+DSP單元，首先，F(xiàn)PGA支持并行和流水結(jié)構(gòu);這樣可以通過多個處理單元(PE)的并行工作，能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)好、數(shù)據(jù)量大的算法和高性能的數(shù)字信號處理;其次，F(xiàn)PGA內(nèi)部內(nèi)嵌了 DSP乘法模塊，這些單元是硬件模塊，運行速度很高，適合需要大量乘法計算的算法;所述的DSP芯片是基于軟件可編程的，開發(fā)語言主要是C語言，個別場合需要編寫匯編語言;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會作為系統(tǒng)的主控制器，F(xiàn)PGA上電后由DSP來完成配置;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)模糊控制方式來選擇不同的配置文件加載到FPGA中，實現(xiàn)自適應動態(tài)控制；另外，系統(tǒng)工作過程中，如果DSPS片在自檢過程中發(fā)現(xiàn)功能異常，也可以請求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，可實現(xiàn)激活、確認、退出、重啟、上下左右等按鈕功能；利用GAL20V8B實現(xiàn)83譯碼功能，減少按鈕連接到DSP芯片的引腳，節(jié)約單片機資源，通過阻排和VCC電源實現(xiàn)上拉功能，當按下按鈕時實現(xiàn)高電平到低電平的跳變，單片機掃描出各按鈕狀態(tài)，實現(xiàn)按鈕對應功能;實現(xiàn)簡單的人機通信，當按鍵沒有按下時輸入端口是高電平，表示沒有按鍵按下，按鍵按下時，單片機輸入端口是低電平，此時按鍵按下，單片機可以通過讀端口的高低電平來判斷按鍵是否按下，從而執(zhí)行每個按鍵的功能。
[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，但是響應速度快，可以實時跟蹤信號的顯示，串行方式速度比并行方式慢，此系統(tǒng)的單片機通用I/o資源很多，采用并行方式進行測量數(shù)據(jù)、保護信息、故障波形的顯示，同時將故障信息提示給運行人員。
[0009]所述的通訊單元，是以太網(wǎng)通信具有10Mbit或100Mbit自適應通訊能力；同時具有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標準，內(nèi)嵌16Kbit SRAM，可以通過以太網(wǎng)交換機在雙絞線上實現(xiàn)10Mbps同時發(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條線路的中斷請求，支持3種標準電源關(guān)閉模式。
[0010]所述的控制單元，實現(xiàn)投切電容器組的控制，由分、合繼電器，保持繼電器，信號繼電器組成，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關(guān)
所述的FPGA+DSP單元主要按照功能進行劃分，F(xiàn)PGA單元主要負責數(shù)據(jù)的采集和計算，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過快速傅立葉變換計算線路中當前的電壓、電流有效值，有功功率，無功功率，功率因數(shù)等參數(shù)，把計算得到的參數(shù)送給DSP，DSP按照模糊控制算法實現(xiàn)電容器的投切和保護控制等功能，并有DSP單元輸出控制信號，完成電容器組的投切以及電容的保護;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現(xiàn)，這種應用中就可以充分發(fā)揮FPGA+CPLD構(gòu)建的靈活性，DSP單元可以根據(jù)模糊控制方式來選擇不同的配置文件加載到FPGA單元中，實現(xiàn)模糊動態(tài)控制；另外，系統(tǒng)工作過程中，如果DSP芯片在自檢過程中發(fā)現(xiàn)功能異常，也可以請求FPGA芯片重新配置自己；最后通過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，運行結(jié)果等信息顯示出來。
[0011]所述的FPGA單元為無功補償控制器的FPGA單元，它可以對輸入信號進行分析計算，得出線路的電壓，電流，有功功率，無功功率，功率因數(shù)等參數(shù)，根據(jù)無功功率和功率因數(shù)核心控制參數(shù)，得到負載所需的無功功率，計算出線路所需的無功補償容量，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，主要有按時間控制型、按電壓控制型、按時間/電壓控制型、按功率因數(shù)控制型、按無功功率和電壓綜合控制型、遠方遙控型、手動就地控制性，調(diào)整線路的感性無功功率和功率因數(shù)，完成電能質(zhì)量的改善；
所述的DSP單元的型號為TMS320F2812，作為模糊控制算法和通訊的核心單元，所述的FPGA單元的型號為EP1C12Q240C8，作為信號采集計算的輔助單元，F(xiàn)PGA單元負責采集線路中電壓和電流，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過快速傅立葉變換計算線路中當前的電壓、電流有效值，有功功率，無功功率，功率因數(shù)等參數(shù)，把計算得到的參數(shù)送給DSP單元，DSP單元按照模糊控制算法實現(xiàn)電容器的投切和保護控制等功能。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點及應用效果是:
與現(xiàn)有技術(shù)相比，當前的控制器控制算法簡單，不能達到精確控制，而且控制實時性差，不具有遠方遙控功能。本發(fā)明具有如下特點:控制器根據(jù)線路無功、電壓的變化情況進行自動跟蹤補償，提高功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，減少配電線路無功輸送流量，縮短配電線路無功輸送距離。FPGA+DSP的應用，增強控制系統(tǒng)的可靠性，可以達到實時的測量和控制；以太網(wǎng)具有高速數(shù)據(jù)通信能力和抗干擾能力，而且可實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，保護定值設(shè)定及裝置工作狀態(tài)的查詢；按鍵和顯示電路，使用LCD液晶顯示，實現(xiàn)參數(shù)輸入設(shè)置和測量數(shù)據(jù)、保護信息、故障波形的顯示，顯示模塊，采用并行方式，響應速度快，人機交互性很強;保護功能齊備:具有過壓保護、欠壓保護、