一種基於fpga處理器和arm處理器的風電網無功補償裝置的製作方法
2023-10-07 02:11:09 1
專利名稱：一種基於fpga處理器和arm處理器的風電網無功補償裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子技術領域，提供了一種基於FPGA處理器和ARM處理器的風電網無功補償裝置。
背景技術：
目前我國風電電網存在的電能質量問題主要有電壓波形畸變、電壓波動、閃變、三相不平衡等等，它們最終將導致諸多危害性事故的發生。例如，高次諧波和三相不平衡問題會引起中小型發電機的轉子受到損害，對繼電保護和自動裝置產生嚴重幹擾，導致其誤操作事件的發生。高次諧波更可能通過在電網中產生諧振而產生諧波放大，進一步對電網中的其他電力設備造成危害。在我國，已經發生了多起由於電網電能質量狀況的惡化而產生的危害性事故。例如，某電網220KV線路曾因電網諧波問題而發生跳閘，導致該地區大面積的停電事故。又如，某電廠向電氣鐵道和電弧爐供電的10麗氣輪發電機轉子因諧波，三·相不平衡和閃變等問題導致部件嵌裝面過熱受損事故。為了解決這些普遍存在的因電能質量問題而引發的事故，必須對電能質量加以重視和規範，制定相關的規章制度，予以嚴格的監控和落實。要改善電網的電能質量，首要任務就是大力開發能夠對電網電能質量進行監測的各類設備和儀器。風力發電的顯著特點之一是它的波動性和間接性，直接導致了風電場併網運行時的電能質量問題，這些問題包括風力發電機組投入、退出運行所引起的電壓驟變，風速波動所引起的功率和電壓波動，湍流和塔影效應所引起的電壓閃變，電力電子接口所產生的諧波以及風電場從系統吸收無功功率等。電壓閃變可以導致風力發電機跳閘，進而產生更大的電壓波動。當風電場與脆弱電網相聯時，電壓閃變和電壓波動會給電網運行帶來很大的麻煩。風力發電機併網用的電力電子裝置，在運行中會產生相應的諧波，注入電網後，會使輸變電設備產生附加損耗、降低容量，嚴重時還會引起諧振，損壞電氣設備。然而風電場併網運行的電能質量問題可以不同程度地通過風電場無功功率補償加以解決。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種對電網質量進行檢測並能夠及時對電網進行無功補償的一種基於FPGA處理器和ARM處理器的風電網無功補償裝置。本實用新型為實現上述目的採用以下技術方案一種基於FPGA處理器和ARM處理器的風電網無功補償裝置，其特徵在於包括用於採集電網電流信號和電壓信號的互感器單元、用於採集到的電壓信號和電流信號中的濾去高頻分量的抗混疊濾波單元、用於將採集到的電流信號和電壓信號轉換問數位訊號的A/D轉換器、對數位訊號進行處理和輸出驅動信號控制晶閘管驅動單元的FPGA處理器、對採集到的數據進行通信傳輸和存儲的ARM處理器、由電容、電感和晶閘管開關器件組成的無功補償單元，所述互感器單元包括電壓互感器和和電流互感器，互感器單元、抗混疊濾波單元、A/D轉換器和FPGA處理器順序連接，所述FPGA處理器連接有晶閘管驅動單元和ARM處理器，所述晶閘管驅動單元連接無功補償單元。 所述ARM處理器還連接有用於顯示工作信息的顯示模塊，用於設置工作狀態的鍵盤模塊、用於存儲記錄工作信息的SD存儲器，用於將無功補償信息和設備工作狀態上傳到上位機的GPRS模塊和乙太網接口。所述的電壓互感器採用SPT204V型號，電流互感器採用SCT254FK型號。所述GPRS模塊採用MC35i型號。一、本實用新型通過FPGA處理器對電 網質量情況進行分析，對電網及時的作出無功補償，穩定電網工作狀態，提高電網質量。二、本實用新型具有GPRS無線通信功能，可以隨時隨地得知各個監測點的實時數據，並能通過遠程控制技術做到隨時對任意監測點進行修改設置和特殊的檢測，可以在任何地方時間查看電能質量檢測裝置所記錄的數據並在上位機上進行細緻深入的分析，如果有任何地方的異常電力事件發生電能質量檢測裝置能夠以最快的速度進行報警提示，並且通過原始資料可以在電腦上檢查出出現問題的設備號和設備所在地，以便工作人員及時的進行故障處理，提高整個電網的穩定性。
圖I為本實用新型的系統方框圖。
具體實施方式
下面對本實用新型做進一步的說明本實用新型提供了一種基於FPGA處理器和ARM處理器的風電網無功補償裝置，其特徵在於包括電壓互感器模塊完成強電信號到弱電信號的轉換；電流互感器模塊完成強電信號到弱電信號的轉換；抗混疊濾波器濾去高頻分量；鎖相倍頻模塊完成兩個信號相位同步的自動控制，和頻率的整數倍增加；A / D模塊將模擬信號轉化為數位訊號；FPGA處理器對數位訊號進行處理，控制整個電能質量監測儀的運行；晶閘管驅動單元完成將FPGA處理器輸出的如電信號轉換為晶閘管開關器件的驅動信號；無功補償單元包括電容、電感和晶閘管開關器件；FLASHl :用於存儲FPGA處理器啟動程序、啟動參數、作業系統、文件系統及其硬體驅動程序和應用程式代碼；SDRAMl :用於FPGA處理器運行作業系統程序、文件系統和暫存採集過來的數據；ARM處理器對採集到的數據進行通信傳輸和存儲；FLASH2:用於存儲ARM處理器啟動程序、啟動參數、作業系統、文件系統及其硬體驅動程序和應用程式代碼；SDRAM2 :用於ARM處理器運行系統程序、文件系統和暫存採集過來的數據；顯示模塊顯示工作信息；鍵盤模塊設置工作狀態；[0029]SD存儲器存儲採集到的信號以及相應的計算結果；GPRS模塊用於通過GPRS無線網絡與上位機進行數據通信；乙太網接口用於與上位機通信；復位模塊負責系統晶片的復位；所述電壓互感器模塊和電流互感器模塊將電網電壓和電流轉換成弱電模擬信號後送給抗混疊濾波器濾去高頻分量後送給A/D轉換器，且鎖相倍頻模塊同時觸發A/D轉換器，實現A/D轉換器對電壓和電流的同步採樣，A/D轉換器將模擬信號轉換為數位訊號後送給FPGA處理器，FPGA處理器讀取轉換的結果，並以電能質量性能指標為基礎，完成對電壓、電流、功率等相應的數據運算，一方面FPGA處理器輸出控制脈衝給晶閘管驅動單元，晶閘管驅動單元驅動無功補償單元的晶閘管開關器件是無功補償單元投入電網，對電網進行無功補償，另一方面ARM處理器向FPGA處理器發送命令，FPGA處理器回送測量的數據及運算結果，ARM處理器再按照事先設定的程序進行本地存儲或通過GPRS傳到上位機，並且通過·鍵盤模塊的操作和顯示模塊的配合實現本地顯示；所述的電壓互感器採用SPT204V型號，電流互感器採用SCT254FK型號。所述A/D轉換器採用ADS7864晶片。所述FPGA處理器採用EP2C35F484C8晶片。所述ARM處理器採用AT91RM9200晶片。所述GPRS模塊採用MC35i型號。
權利要求1.一種基於FPGA處理器和ARM處理器的風電網無功補償裝置，其特徵在於包括用於採集電網電流信號和電壓信號的互感器單元、用於採集到的電壓信號和電流信號中的濾去高頻分量的抗混疊濾波單元、用於將採集到的電流信號和電壓信號轉換問數位訊號的A/D轉換器、對數位訊號進行處理和輸出驅動信號控制晶閘管驅動單元的FPGA處理器、對採集到的數據進行通信傳輸和存儲的ARM處理器、由電容、電感和晶閘管開關器件組成的無功補償單元，所述互感器單元包括電壓互感器和和電流互感器，互感器單元、抗混疊濾波單元、A/D轉換器和FPGA處理器順序連接，所述FPGA處理器連接有晶閘管驅動單元和ARM處理器，所述晶閘管驅動單元連接無功補償單元。
2.根據權利要求I所述的一種基於FPGA處理器和ARM處理器的風電網無功補償裝置，其特徵在於所述ARM處理器還連接有用於顯示工作信息的顯示模塊，用於設置工作狀態的鍵盤模塊、用於存儲記錄工作信息的SD存儲器，用於將無功補償信息和設備工作狀態上傳到上位機的GPRS模塊和乙太網接口。
3.根據權利要求I所述的一種基於FPGA處理器和ARM處理器的風電網無功補償裝置，其特徵在於所述的電壓互感器採用SPT204V型號，電流互感器採用SCT254FK型號。
4.根據權利要求I所述的一種基於FPGA處理器和ARM處理器的風電網無功補償裝置，其特徵在於所述GPRS模塊採用MC35i型號。
專利摘要本實用新型涉及電力電子技術領域，提供了一種基於FPGA處理器和ARM處理器的風電網無功補償裝置，互感器單元、抗混疊濾波單元、A/D轉換器、FPGA處理器、ARM處理器、無功補償單元，所述互感器單元包括電壓互感器和和電流互感器，互感器單元、抗混疊濾波單元、A/D轉換器和FPGA處理器順序連接，所述FPGA處理器連接有晶閘管驅動單元和ARM處理器，所述晶閘管驅動單元連接無功補償單元。本實用新型不僅能夠對電網及時的作出無功補償，而且能夠實時檢測電網各個點的電能質量情況，並通過GPRS無線網絡將採集到的數據傳送給上位機，如電網出現故障，以便工作人員根據上傳的數據對電網故障點進行確定和故障排除。
文檔編號H02J3/18GK202797997SQ20122047102
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者高巍, 李波 申請人:成都訊易達通信設備有限公司