自動功率控制西門子

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

a．本站為主導(dǎo)站；

b．雙極工作在自動功率模式。

西門子自動功率控制的實現(xiàn)，是簡單的模擬運行人員發(fā)令的功能。其中Time為發(fā)令時刻，Power為功率參考值，Ramp為功率升降速率。西門子控制保護實現(xiàn)的方式為在某一時刻下發(fā)一個功率參考值，功率在當(dāng)前值按照設(shè)定的升降速率進行功率調(diào)節(jié)，在一段時間之后，功率才能達到功率參考值，這樣的控制模式將導(dǎo)致實際的功率值滯后于計劃值。同時，該功率計劃值只保留在1臺工作站中，沒有對功率計劃值進行工作站的全部分發(fā)，如果該工作站沒有直流控制位置或者出現(xiàn)故障，自動功率將無法執(zhí)行。

通過A/D轉(zhuǎn)換之后的信號功率范圍波動較大，因此需要對數(shù)字中頻信號進行功率調(diào)整控制，為后續(xù)處理提供功率穩(wěn)定的信號，方案具體實現(xiàn)分為去直流單元、功率估計單元與功率反饋調(diào)整單元3部分。其中直流估計累加點數(shù)N₁、功率估計累加點數(shù)N₂和系數(shù)調(diào)整步進M根據(jù)信號波動大小來進行配置調(diào)整，使整個電路能夠?qū)π盘柌▌幼龀黾皶r響應(yīng)，否則會使調(diào)整后的信號發(fā)生過小或者溢出現(xiàn)象，導(dǎo)致后續(xù)數(shù)字中頻信號處理穩(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鐘信號(clk)、復(fù)位信號(reset)、8比特數(shù)字中頻信號(data_in)與直流估計累加點數(shù)N₁(N₁_Counter)，該單元輸出為8比特去直流信號(data_Removedc)

由于通過射頻前端與A/D轉(zhuǎn)換之后的信號中會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。去直流單元運用累加器與求平均算法進行信號處理，當(dāng)累加器累加點數(shù)與N₁相等時，累加值輸出進行求平均處理，進而得到直流分量，最后輸入信號減去直流分量得到零均值的數(shù)字中頻信號。

功率估計單元

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

信號經(jīng)過功率反饋調(diào)整單元后需要對功率進一步估計，從而使信號能夠隨著輸入信號的變化進行調(diào)整。功率估計單元的功率估計公式如下：

式中：P為功率估計值，x_i為功率反饋調(diào)整單元的輸出信號，N₂為DSP配置接口配置的功率估計累加點數(shù)。功率估計單元運用累加器與求平均算法進行信號處理，當(dāng)累加器累加點數(shù)與N₂相等時，累加值輸出進行求平均處理，進而得到功率估計值。

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鐘信號(clk)、復(fù)位信號(reset)、16比特功率估計值(p_Estimate)、功率控制閾值(p_Thresh)、系數(shù)調(diào)整步進(step_s)與8比特去直流信號(data_Removedc)，該單元輸出為8比特功率調(diào)整后信號(data_out)。

功率估計值與功率控制閾值經(jīng)過比較器得到選擇開關(guān)的檔位，進而將調(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，最高位用于符號位，為了防止溢出，用7位來表示數(shù)據(jù)，所以可以表示最大為127，根據(jù)隨機信號處理的噪聲統(tǒng)計特性而知，信號噪聲99%位于3倍的噪聲均方根內(nèi)，為了防止信號丟失，所以噪聲統(tǒng)計不能正好占滿整個數(shù)據(jù)，本設(shè)計將數(shù)據(jù)位最大值設(shè)為100，因而功率控制閾值設(shè)為1000，對信號起到一定的濾波效果。系數(shù)調(diào)整步進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，去直流信號與新增益系數(shù)在乘法器中進行相乘，調(diào)整后的數(shù)字中頻信號通過與上下限值進行比較來輸出穩(wěn)定的零均值數(shù)字中頻信號。最終零均值數(shù)字中頻信號會有兩種流向：一種流向作為自動功率控制電路輸出信號；另一種流向作為功率估計單元反饋值。

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

自動功率控制是一種在輸入信號功率變化很大的情況下，使輸出信號功率保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化的自動控制電路。在通信設(shè)備，特別是導(dǎo)航數(shù)字接收機中起著非常重要的作用，它能夠保證在接收弱信號時，接收機的增益高，而接收強信號時增益低，從而使輸出信號保持適當(dāng)?shù)墓β剩恢劣谝驗檩斎胄盘柼《鵁o法正常工作，也不至于輸入信號太大而使接收機發(fā)生飽和或堵塞。

ABB對于自動功率控制的實現(xiàn)和站SCADA系統(tǒng)完全分離，采用單獨的一個程序進行編輯、啟動和運行，如圖7所示。

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

自動功率控制研究背景

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

自動功率控制冗余策略

自動功率控制功能的實現(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，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。SCADA系統(tǒng)有冗余的2臺服務(wù)器設(shè)備，運行人員通過客戶端界面錄入自動功率的計劃值，自動功率的計劃值數(shù)據(jù)保存在2臺服務(wù)器的商用數(shù)據(jù)庫中，主實時處理程序從數(shù)據(jù)庫中取出計劃值數(shù)據(jù)，然后通過主服務(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。

自動功率控制實現(xiàn)原理

自動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(15min1個點)，描繪出的功率曲線如虛線所示。按照當(dāng)前設(shè)計的算法，允許運行人員整定1個提前量Δt(為了調(diào)度考核需要，允許功率提前一小段時間到達)，實際功率曲線將會如實線所示，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。運行人員輸入的數(shù)據(jù)點只涉及功率存在變化的數(shù)據(jù)點，如圖9曲線顯示，運行人員僅須輸入點D、G、K點的參考值和時間戳；其它值會自動進行計算。

自動功率控制異常處理

當(dāng)控制系統(tǒng)條件不滿足時，如控制位置切換，或為手動控制模式，由于這些情況下控制系統(tǒng)不執(zhí)行自動功率指令，因此自動功率不會下發(fā)命令，此時會在功率需要調(diào)節(jié)前5min以事件方式提示運行人員，給手動控制預(yù)留一定時間。 2100433B

本詞條由全國電網(wǎng)運行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會 審核 。

自動功率控制 automatic power control（APC ）

借助信息通信和自動控制技術(shù)，通過調(diào)度端向發(fā)電廠、大工業(yè)負(fù)荷或聚合商平臺接入的可調(diào)節(jié)負(fù)荷分配并下達實時調(diào)節(jié)指令，實現(xiàn)對調(diào)控范圍內(nèi)發(fā)電機、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等源網(wǎng)荷儲多環(huán)節(jié)資源的有功自動調(diào)節(jié)響應(yīng)，達到滿足電網(wǎng)實時安全平衡及頻率調(diào)節(jié)在偏差范圍內(nèi)的閉環(huán)控制過程，是傳統(tǒng)的自動發(fā)電控制（AGC）功能的進一步拓展延伸。

中文名

自動功率控制

外文名

automatic power control

所屬學(xué)科

電力系統(tǒng)

英文縮寫

APC

R 無功補償與濾波

● CLZ-FP電容器柱狀鋁殼電容器

● FRE系列低壓動態(tài)無功補償裝置

● RACK系列抽屜式補償模組

● Smart 自動功率控制器

● Smart Fast功率因數(shù)控制器

● Max 自動功率因數(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 測量與控制

● AR6便攜式電能質(zhì)量檢測儀

● 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

無功補償元件

低壓補償濾波成套

● XTAPF系列有源電力濾波器

中高壓補償濾波成套

● TBBJ高壓電動機就地補償裝置

● TBBx系列柱上高壓無功補償裝置

● TBBz系列變電站自動補償成套裝置

● TBB系列并聯(lián)電容器成套裝置

● XTSVG系列靜止無功發(fā)生裝置

● XT-MCR系列磁控電抗器式無功補償裝置

● TBB系列變電站固定補償成套裝置

內(nèi)置式集粉排煙濾塵系統(tǒng)，運行清潔環(huán)保；分立式操作控制顯示平臺，使用操作方便；前置整體掀背式開門結(jié)構(gòu)，添料取件容易；燒結(jié)塑料、精鑄模料、覆膜砂等，實現(xiàn)一機多材；激光器自動功率控制，延長使用壽命；燒結(jié)工藝曲線圖預(yù)置，可以無人值守；工作狀態(tài)實時監(jiān)測并報警，安全防護可靠。產(chǎn)品制作過程與成型零件的復(fù)雜性無關(guān)，可實現(xiàn)自由制造；加工產(chǎn)品的單價與批量無關(guān)，特別適合新品開發(fā)和單件小批量的生產(chǎn)；生產(chǎn)加工過程數(shù)字化、柔性化，可隨時進行修改。無切割，無噪音，無震動，無生產(chǎn)垃圾，生產(chǎn)過程綠色環(huán)保。原材料國產(chǎn)化，范圍寬，成本低，利用率高，無浪費。