电力无功补偿控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力设备技术领域，尤其涉及一种电力无功补偿控制器，具体是一种应用到电力线路无功补偿控制器的装置。
【背景技术】
[0002]农网线路较长，负荷分布不均匀，需安装的补偿点较多，如果照搬变电站的无功补偿模式，势必造成投资大，补偿效果不明显，且安装维护不方便。如果采用固定地点安装固定容量的补偿方法，虽然投资较少，但由于未加任何保护，在运行条件恶劣的农网中常发生电容器烧毁事故，给电网运行造成安全隐患。
[0003]因此现有无功补偿装置，基本还存在着功能单一、稳定性差，精度低等不足之处。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述现有技术中存在的不足之处，提供一种电力无功补偿控制器。目的是提供一种高压线路无功补偿自动投切、保护动作可靠、开关投切容量大、安装方便，并且非常适应农网线路长、补偿点多、运行条件恶劣的需要的无功补偿控制器。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
电力无功补偿控制器，是基于FPGA+DSP单元的无功补偿控制器的设计，它包括:电源单元，FPGA+DSP单元，按键输入单元和液晶显示单元，通讯单元，控制单元;所述FPGA+DSP单元结构可以方便地实现逻辑控制和复杂算法协调控制功能;连接关系为:数据采集单元、开入开出单元、通讯单元以及双端口 RAM单元连接到FPGA单元;而FPGA单元和DSP单元通过双端口 RAM实现数据交互，并且多方式的通讯单元和人机交互单元与DSP单元连接，按键单元和液晶显示单元则通过与控制单元通讯完成控制参数修改以及控制信号显示等功能;这样的硬件结构可以实现复杂算法和逻辑控制的实时操作。
[0005]所述的FPGA+DSP单元，首先，FPGA支持并行和流水结构;这样可以通过多个处理单元(PE)的并行工作，能实现结构好、数据量大的算法和高性能的数字信号处理;其次，FPGA内部内嵌了 DSP乘法模块，这些单元是硬件模块，运行速度很高，适合需要大量乘法计算的算法;所述的DSP芯片是基于软件可编程的，开发语言主要是C语言，个别场合需要编写汇编语言;所述的FPGA+DSP单元，其中FPGA芯片和DSP芯片两者之间可以互相配置;通常情况下，DSP会作为系统的主控制器，FPGA上电后由DSP来完成配置;在系统的工作期间，DSP可以根据需要，重新配置FPGA，实现系统的功能重构。
[0006]所述的FPGA+DSP单元，需要根据FPGA采集到的数据判断投切电容量得多少以及模糊控制算法的实现，可以充分发挥FPGA+DSP构建的灵活性，DSP可以根据模糊控制方式来选择不同的配置文件加载到FPGA中，实现自适应动态控制；另外，系统工作过程中，如果DSPS片在自检过程中发现功能异常，也可以请求FPGA芯片重新配置自己。
[0007]所述的按键输入单元，按钮输入由9针阻排、GAL20V8B逻辑编程芯片、按钮等组成，可实现激活、确认、退出、重启、上下左右等按钮功能；利用GAL20V8B实现83译码功能，减少按钮连接到DSP芯片的引脚，节约单片机资源，通过阻排和VCC电源实现上拉功能，当按下按钮时实现高电平到低电平的跳变，单片机扫描出各按钮状态，实现按钮对应功能;实现简单的人机通信，当按键没有按下时输入端口是高电平，表示没有按键按下，按键按下时，单片机输入端口是低电平，此时按键按下，单片机可以通过读端口的高低电平来判断按键是否按下，从而执行每个按键的功能。
[0008]所述的液晶显示单元，有串行通讯和并行通讯两种通讯方式，采用并行方式，所占用的I/o 口资源多，但是响应速度快，可以实时跟踪信号的显示，串行方式速度比并行方式慢，此系统的单片机通用I/o资源很多，采用并行方式进行测量数据、保护信息、故障波形的显示，同时将故障信息提示给运行人员。
[0009]所述的通讯单元，是以太网通信具有10Mbit或100Mbit自适应通讯能力；同时具有RS232接口、RS485接口、USB接口和JTAG接口 ；所述以太网通信采用Realtek公司第三代快速以太网控制芯片RTL8019，它支持Ethernet II和IEEE802.3标准，内嵌16Kbit SRAM，可以通过以太网交换机在双绞线上实现10Mbps同时发送和接收数据，具有16位数据线接口和20位地址线接口，支持8位或16位的数据模式，支持跳线和免跳线两种模式，支持8条线路的中断请求，支持3种标准电源关闭模式。
[0010]所述的控制单元，实现投切电容器组的控制，由分、合继电器，保持继电器，信号继电器组成，继电器连接真空永磁断路器，用真空永磁断路器作为电容器的投切开关
所述的FPGA+DSP单元主要按照功能进行划分，FPGA单元主要负责数据的采集和计算，采集到的数据经过快速傅立叶变换计算线路中当前的电压、电流有效值，有功功率，无功功率，功率因数等参数，把计算得到的参数送给DSP，DSP按照模糊控制算法实现电容器的投切和保护控制等功能，并有DSP单元输出控制信号，完成电容器组的投切以及电容的保护;根据FPGA单元采集到的数据判断投切电容量得多少以及模糊控制算法的实现，这种应用中就可以充分发挥FPGA+CPLD构建的灵活性，DSP单元可以根据模糊控制方式来选择不同的配置文件加载到FPGA单元中，实现模糊动态控制；另外，系统工作过程中，如果DSP芯片在自检过程中发现功能异常，也可以请求FPGA芯片重新配置自己；最后通过按键输入单元和液晶显示单元完成参数的修改和功能设定，并将参数设置，运行结果等信息显示出来。
[0011]所述的FPGA单元为无功补偿控制器的FPGA单元，它可以对输入信号进行分析计算，得出线路的电压，电流，有功功率，无功功率，功率因数等参数，根据无功功率和功率因数核心控制参数，得到负载所需的无功功率，计算出线路所需的无功补偿容量，输入给DSP中，然后根据模糊控制理论，选择多种投切控制方式，主要有按时间控制型、按电压控制型、按时间/电压控制型、按功率因数控制型、按无功功率和电压综合控制型、远方遥控型、手动就地控制性，调整线路的感性无功功率和功率因数，完成电能质量的改善；
所述的DSP单元的型号为TMS320F2812，作为模糊控制算法和通讯的核心单元，所述的FPGA单元的型号为EP1C12Q240C8，作为信号采集计算的辅助单元，FPGA单元负责采集线路中电压和电流，采集到的数据经过快速傅立叶变换计算线路中当前的电压、电流有效值，有功功率，无功功率，功率因数等参数，把计算得到的参数送给DSP单元，DSP单元按照模糊控制算法实现电容器的投切和保护控制等功能。
[0012]本发明的优点及应用效果是:
与现有技术相比，当前的控制器控制算法简单，不能达到精确控制，而且控制实时性差，不具有远方遥控功能。本发明具有如下特点:控制器根据线路无功、电压的变化情况进行自动跟踪补偿，提高功率因数，改善电压质量，减少配电线路无功输送流量，缩短配电线路无功输送距离。FPGA+DSP的应用，增强控制系统的可靠性，可以达到实时的测量和控制；以太网具有高速数据通信能力和抗干扰能力，而且可实现遥测、遥信、遥控、遥调，保护定值设定及装置工作状态的查询；按键和显示电路，使用LCD液晶显示，实现参数输入设置和测量数据、保护信息、故障波形的显示，显示模块，采用并行方式，响应速度快，人机交互性很强;保护功能齐备:具有过压保护、欠压保护、