自動(dòng)功率控制

通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)功率范圍波動(dòng)較大，因此需要對(duì)數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行功率調(diào)整控制，為后續(xù)處理提供功率穩(wěn)定的信號(hào)，方案具體實(shí)現(xiàn)分為去直流單元、功率估計(jì)單元與功率反饋調(diào)整單元3部分。其中直流估計(jì)累加點(diǎn)數(shù)N₁、功率估計(jì)累加點(diǎn)數(shù)N₂和系數(shù)調(diào)整步進(jìn)M根據(jù)信號(hào)波動(dòng)大小來(lái)進(jìn)行配置調(diào)整，使整個(gè)電路能夠?qū)π盘?hào)波動(dòng)做出及時(shí)響應(yīng)，否則會(huì)使調(diào)整后的信號(hào)發(fā)生過(guò)小或者溢出現(xiàn)象，導(dǎo)致后續(xù)數(shù)字中頻信號(hào)處理穩(wěn)定性降低。

去直流單元

去直流單元引腳邏輯如圖2所示，該單元輸入分別為時(shí)鐘信號(hào)(clk)、復(fù)位信號(hào)(reset)、8比特?cái)?shù)字中頻信號(hào)(data_in)與直流估計(jì)累加點(diǎn)數(shù)N₁(N₁_Counter)，該單元輸出為8比特去直流信號(hào)(data_Removedc)

由于通過(guò)射頻前端與A/D轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)中會(huì)摻雜有一定的直流分量，因此需要在FPGA內(nèi)部做去直流處理。去直流單元運(yùn)用累加器與求平均算法進(jìn)行信號(hào)處理，當(dāng)累加器累加點(diǎn)數(shù)與N₁相等時(shí)，累加值輸出進(jìn)行求平均處理，進(jìn)而得到直流分量，最后輸入信號(hào)減去直流分量得到零均值的數(shù)字中頻信號(hào)。

功率估計(jì)單元

功率估計(jì)單元引腳邏輯如圖3所示，該單元輸入分別為時(shí)鐘信號(hào)(clk)、復(fù)位信號(hào)(reset)、8比特功率調(diào)整后信號(hào)(data_out)與功率估計(jì)累加點(diǎn)數(shù)N₂(N₂_counter)，該單元輸出為16比特功率估計(jì)值(p_estimate)。

信號(hào)經(jīng)過(guò)功率反饋調(diào)整單元后需要對(duì)功率進(jìn)一步估計(jì)，從而使信號(hào)能夠隨著輸入信號(hào)的變化進(jìn)行調(diào)整。功率估計(jì)單元的功率估計(jì)公式如下：

式中：P為功率估計(jì)值，x_i為功率反饋調(diào)整單元的輸出信號(hào)，N₂為DSP配置接口配置的功率估計(jì)累加點(diǎn)數(shù)。功率估計(jì)單元運(yùn)用累加器與求平均算法進(jìn)行信號(hào)處理，當(dāng)累加器累加點(diǎn)數(shù)與N₂相等時(shí)，累加值輸出進(jìn)行求平均處理，進(jìn)而得到功率估計(jì)值。

功率反饋調(diào)整單元

功率反饋調(diào)整單元包括增益調(diào)整模塊與限幅調(diào)整模塊。

功率反饋調(diào)整單元引腳邏輯如圖4所示，該單元輸入分別為時(shí)鐘信號(hào)(clk)、復(fù)位信號(hào)(reset)、16比特功率估計(jì)值(p_Estimate)、功率控制閾值(p_Thresh)、系數(shù)調(diào)整步進(jìn)(step_s)與8比特去直流信號(hào)(data_Removedc)，該單元輸出為8比特功率調(diào)整后信號(hào)(data_out)。

功率估計(jì)值與功率控制閾值經(jīng)過(guò)比較器得到選擇開(kāi)關(guān)的檔位，進(jìn)而將調(diào)整后的增益系數(shù)輸出用于限幅調(diào)整模塊。功率控制閾值設(shè)定根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)為8位而定，最高位用于符號(hào)位，為了防止溢出，用7位來(lái)表示數(shù)據(jù)，所以可以表示最大為127，根據(jù)隨機(jī)信號(hào)處理的噪聲統(tǒng)計(jì)特性而知，信號(hào)噪聲99%位于3倍的噪聲均方根內(nèi)，為了防止信號(hào)丟失，所以噪聲統(tǒng)計(jì)不能正好占滿整個(gè)數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)將數(shù)據(jù)位最大值設(shè)為100，因而功率控制閾值設(shè)為1000，對(duì)信號(hào)起到一定的濾波效果。系數(shù)調(diào)整步進(jìn)M值通常選取1或者2。

限幅調(diào)整模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5所示，去直流信號(hào)與新增益系數(shù)在乘法器中進(jìn)行相乘，調(diào)整后的數(shù)字中頻信號(hào)通過(guò)與上下限值進(jìn)行比較來(lái)輸出穩(wěn)定的零均值數(shù)字中頻信號(hào)。最終零均值數(shù)字中頻信號(hào)會(huì)有兩種流向：一種流向作為自動(dòng)功率控制電路輸出信號(hào)；另一種流向作為功率估計(jì)單元反饋值。

西門(mén)子自動(dòng)功率控制功能融合在站SCADA系統(tǒng)中，包含日計(jì)劃和周計(jì)劃表，如圖6所示。當(dāng)前編輯的自動(dòng)功率計(jì)劃值保存在本地計(jì)算機(jī)中。西門(mén)子自動(dòng)功率控制有效的必要條件：

a．本站為主導(dǎo)站；

b．雙極工作在自動(dòng)功率模式。

西門(mén)子自動(dòng)功率控制的實(shí)現(xiàn)，是簡(jiǎn)單的模擬運(yùn)行人員發(fā)令的功能。其中Time為發(fā)令時(shí)刻，Power為功率參考值，Ramp為功率升降速率。西門(mén)子控制保護(hù)實(shí)現(xiàn)的方式為在某一時(shí)刻下發(fā)一個(gè)功率參考值，功率在當(dāng)前值按照設(shè)定的升降速率進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，在一段時(shí)間之后，功率才能達(dá)到功率參考值，這樣的控制模式將導(dǎo)致實(shí)際的功率值滯后于計(jì)劃值。同時(shí)，該功率計(jì)劃值只保留在1臺(tái)工作站中，沒(méi)有對(duì)功率計(jì)劃值進(jìn)行工作站的全部分發(fā)，如果該工作站沒(méi)有直流控制位置或者出現(xiàn)故障，自動(dòng)功率將無(wú)法執(zhí)行。

自動(dòng)功率控制是一種在輸入信號(hào)功率變化很大的情況下，使輸出信號(hào)功率保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化的自動(dòng)控制電路。在通信設(shè)備，特別是導(dǎo)航數(shù)字接收機(jī)中起著非常重要的作用，它能夠保證在接收弱信號(hào)時(shí)，接收機(jī)的增益高，而接收強(qiáng)信號(hào)時(shí)增益低，從而使輸出信號(hào)保持適當(dāng)?shù)墓β?，不至于因?yàn)檩斎胄盘?hào)太小而無(wú)法正常工作，也不至于輸入信號(hào)太大而使接收機(jī)發(fā)生飽和或堵塞。

方案具體實(shí)現(xiàn)如圖1所示，該電路是由FPGA實(shí)現(xiàn)的一種時(shí)序邏輯電路，其輸入是導(dǎo)航接收機(jī)射頻前端輸出的模擬中頻信號(hào)，經(jīng)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器后的數(shù)字信號(hào)，其輸出是經(jīng)過(guò)去直流單元、功率估計(jì)單元與功率反饋調(diào)整單元處理后的數(shù)字中頻信號(hào)。功率控制閾值、初始增益系數(shù)值、直流估計(jì)累加點(diǎn)數(shù)N₁、功率估計(jì)累加點(diǎn)數(shù)N₂和系數(shù)調(diào)整步進(jìn)M可通過(guò)DSP配置接口進(jìn)行配置。信號(hào)處理流程為：A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字中頻信號(hào)首先經(jīng)過(guò)可變點(diǎn)數(shù)的去直流單元得到零均值的數(shù)字中頻信號(hào)，此信號(hào)再經(jīng)過(guò)點(diǎn)數(shù)可變的功率估計(jì)單元得到信號(hào)的功率估計(jì)，該功率估計(jì)值經(jīng)過(guò)功率反饋調(diào)整單元得到新的增益系數(shù)值，新增益系數(shù)應(yīng)用于下一時(shí)間段內(nèi)的限幅調(diào)整過(guò)程，最終使數(shù)字中頻信號(hào)的輸出維持在穩(wěn)定功率附近。整個(gè)電路為一閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。

ABB對(duì)于自動(dòng)功率控制的實(shí)現(xiàn)和站SCADA系統(tǒng)完全分離，采用單獨(dú)的一個(gè)程序進(jìn)行編輯、啟動(dòng)和運(yùn)行，如圖7所示。

當(dāng)需要增加1個(gè)新的數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，文本框中的時(shí)間和功率初始值是列表視窗中所選擇的點(diǎn)與其之前的1個(gè)點(diǎn)的平均值。使用者可以改變?nèi)掌?對(duì)周或月曲線)、時(shí)間、變化速率和功率。其它文本框的內(nèi)容將由程序自動(dòng)計(jì)算得出。當(dāng)曲線中插入1個(gè)點(diǎn)，主窗口中的列表視窗和圖形都將自動(dòng)更新。

自動(dòng)功率控制研究背景

高壓直流輸電具有遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗的優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源資源優(yōu)化配置的有效途徑，能夠取得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)綜合效益。目前我國(guó)運(yùn)行和在建的直流工程都是按照有人值守的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的，運(yùn)行人員需要按照調(diào)度的指令，在指定的時(shí)間點(diǎn)輸入功率的參考值，并手動(dòng)計(jì)算功率的升降速率，且每天都是這樣的重復(fù)性勞動(dòng)。已投入運(yùn)行的直流工程也都具有直流自動(dòng)功率控制功能，但都存在著數(shù)據(jù)輸入繁瑣、實(shí)際功率控制準(zhǔn)確度不高、沒(méi)有實(shí)現(xiàn)與控制保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能等缺點(diǎn)，故該功能基本沒(méi)有投入使用。

自動(dòng)功率控制冗余策略

自動(dòng)功率控制功能的實(shí)現(xiàn)和SCADA系統(tǒng)融為一體，以充分利用SCADA系統(tǒng)的冗余架構(gòu)和自檢原理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。SCADA系統(tǒng)有冗余的2臺(tái)服務(wù)器設(shè)備，運(yùn)行人員通過(guò)客戶端界面錄入自動(dòng)功率的計(jì)劃值，自動(dòng)功率的計(jì)劃值數(shù)據(jù)保存在2臺(tái)服務(wù)器的商用數(shù)據(jù)庫(kù)中，主實(shí)時(shí)處理程序從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出計(jì)劃值數(shù)據(jù)，然后通過(guò)主服務(wù)器通信程序下發(fā)到冗余的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的原理圖如圖8所示。

自動(dòng)功率控制實(shí)現(xiàn)原理

自動(dòng)功率曲線的原理示意圖如圖9所示。圖9中A、B、C、D、E……為調(diào)度發(fā)給換流站的功率曲線中功率設(shè)置點(diǎn)(15min1個(gè)點(diǎn))，描繪出的功率曲線如虛線所示。按照當(dāng)前設(shè)計(jì)的算法，允許運(yùn)行人員整定1個(gè)提前量Δt(為了調(diào)度考核需要，允許功率提前一小段時(shí)間到達(dá))，實(shí)際功率曲線將會(huì)如實(shí)線所示，如果提前量整定為0，則將和調(diào)度設(shè)定曲線—紅線基本吻合。運(yùn)行人員輸入的數(shù)據(jù)點(diǎn)只涉及功率存在變化的數(shù)據(jù)點(diǎn)，如圖9曲線顯示，運(yùn)行人員僅須輸入點(diǎn)D、G、K點(diǎn)的參考值和時(shí)間戳；其它值會(huì)自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。

自動(dòng)功率控制異常處理

當(dāng)控制系統(tǒng)條件不滿足時(shí)，如控制位置切換，或?yàn)槭謩?dòng)控制模式，由于這些情況下控制系統(tǒng)不執(zhí)行自動(dòng)功率指令，因此自動(dòng)功率不會(huì)下發(fā)命令，此時(shí)會(huì)在功率需要調(diào)節(jié)前5min以事件方式提示運(yùn)行人員，給手動(dòng)控制預(yù)留一定時(shí)間。 2100433B

本詞條由全國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) 審核 。

自動(dòng)功率控制 automatic power control（APC ）

借助信息通信和自動(dòng)控制技術(shù)，通過(guò)調(diào)度端向發(fā)電廠、大工業(yè)負(fù)荷或聚合商平臺(tái)接入的可調(diào)節(jié)負(fù)荷分配并下達(dá)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)控范圍內(nèi)發(fā)電機(jī)、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等源網(wǎng)荷儲(chǔ)多環(huán)節(jié)資源的有功自動(dòng)調(diào)節(jié)響應(yīng)，達(dá)到滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)安全平衡及頻率調(diào)節(jié)在偏差范圍內(nèi)的閉環(huán)控制過(guò)程，是傳統(tǒng)的自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）功能的進(jìn)一步拓展延伸。

中文名

自動(dòng)功率控制

外文名

automatic power control

所屬學(xué)科

電力系統(tǒng)

英文縮寫(xiě)

APC

R 無(wú)功補(bǔ)償與濾波

● CLZ-FP電容器柱狀鋁殼電容器

● FRE系列低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置

● RACK系列抽屜式補(bǔ)償模組

● Smart 自動(dòng)功率控制器

● Smart Fast功率因數(shù)控制器

● Max 自動(dòng)功率因數(shù)控制器

● Max-F 快速功率因數(shù)控制器

● Plus一T 智能型功率因數(shù)控制器

● Plus一T 功率因數(shù)控制器

● RBX系列低壓三相失諧電抗器

M 測(cè)量與控制

● AR6便攜式電能質(zhì)量檢測(cè)儀

● CVM NRG96 數(shù)顯三相電力分析儀

● CVM MINI型數(shù)顯三相電力分析儀

P 保護(hù)與控制

S 軟件與系統(tǒng)集成

● 電能質(zhì)量及能效管理軟件

無(wú)功補(bǔ)償元件

低壓補(bǔ)償濾波成套

● XTAPF系列有源電力濾波器

中高壓補(bǔ)償濾波成套

● TBBJ高壓電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償裝置

● TBBx系列柱上高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置

● TBBz系列變電站自動(dòng)補(bǔ)償成套裝置

● TBB系列并聯(lián)電容器成套裝置

● XTSVG系列靜止無(wú)功發(fā)生裝置

● XT-MCR系列磁控電抗器式無(wú)功補(bǔ)償裝置

● TBB系列變電站固定補(bǔ)償成套裝置

內(nèi)置式集粉排煙濾塵系統(tǒng)，運(yùn)行清潔環(huán)保；分立式操作控制顯示平臺(tái)，使用操作方便；前置整體掀背式開(kāi)門(mén)結(jié)構(gòu)，添料取件容易；燒結(jié)塑料、精鑄模料、覆膜砂等，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多材；激光器自動(dòng)功率控制，延長(zhǎng)使用壽命；燒結(jié)工藝曲線圖預(yù)置，可以無(wú)人值守；工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并報(bào)警，安全防護(hù)可靠。產(chǎn)品制作過(guò)程與成型零件的復(fù)雜性無(wú)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)自由制造；加工產(chǎn)品的單價(jià)與批量無(wú)關(guān)，特別適合新品開(kāi)發(fā)和單件小批量的生產(chǎn)；生產(chǎn)加工過(guò)程數(shù)字化、柔性化，可隨時(shí)進(jìn)行修改。無(wú)切割，無(wú)噪音，無(wú)震動(dòng)，無(wú)生產(chǎn)垃圾，生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保。原材料國(guó)產(chǎn)化，范圍寬，成本低，利用率高，無(wú)浪費(fèi)。