[其他]具有人工智能功率因數補償控制器

在審

• 申請號: 101985000007890
• 申請日: 1985-10-26
• 公開（公告）號: CN1003476B
• 公開（公告）日: 1989-03-01
• 發明（設計）人: 盛諫
• 申請（專利權）人: 杭州開關廠;盛諫
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種具有人工智能的功率因數補償控制器，由微處理機，隨機存儲器、接口、電壓相位及幅值取樣、電流相位及幅值取樣、中間繼電器驅動及發光二極管指示等部分組成。在只讀存儲器中固化了模擬人工控制的優化決策及測量和控制的程序邏輯，能針對無功功率的大小，電壓的欠與過有效地控制補償電容器作合理的調整并徹底消除無效動作與過頻動作。本發明可與電容屏配套成為功率因數（或無功功率）自動補償及改善供電質量的設備。

本發明涉及電力系統功率因數補償控制裝置。

為了提高功率因數，電力系統大多采用功率因數補償控制器來控制補償電容的投入或退出。現有的補償控制器采用的是硬件邏輯電路而且不具備人工智能。例如《低壓電器》1984年第1期第27頁所提出的裝置及中國專利申請CN85100197B。它們都存在主要依據功率因數決定補償量（即所謂功率因數方式）而又缺乏人工智能帶來的缺點。實際上補償應該考慮無功功率，也就是既要考慮功率因數又要考慮用電功率。在用電功率增加時，必須提高功率因數的補償精度，因為在同樣的功率因數，例如95%之下，用電功率大時比用電功率小時會有大得多的剩余無功功率得不到補償。另一方面在晚間用電功率很小時，即使功率因數不高，絕對的剩余無功功率也不會很大。因此在晚間用電較少時若按保持電壓接近正常的決策進行調整比按提高功率因數的決策進行調整更為合理，這就是為什么往往需要人工干予功率因數自動補償裝置的重要原因。其次這些硬件邏輯電路要實現稍復雜的功能，例如消除投入、退出的無效動作，都會使線路復雜化，元件數目增加。這不僅增加了維修的困難和成本，而且使發生故障的可能性增加。

本發明的目的在于用程序邏輯實現對補償的人工智能優化決策，簡化線路并最大限度地降低元器件成本。

發明是這樣實現的：微處理機通過接口和采樣電路獲得電網的電壓、電流的幅值及相位信息，從而求出電壓、電流、功率因數及超前滯后值。微處理機的程序邏輯進一步模擬人的優化決策并通過接口和中間繼電器，按照無功功率的大小，兼顧電壓的調整及電網的穩定性，控制補償電容的投入與退出。這樣既有效地消除了補償電容的無效投與退而且提高了供電質量，線路也大大簡化，使可維修性與可靠性大大提高。

本發明對微處理機（MPU）沒有太多的要求，只要能配置成有2K字節的只讀存儲器，250字節隨機存儲器，5路TTL電平輸入口，11路以上TTL電平輸出口的系統即可。

圖1是微處理機輸入/出口線路，圖2～圖10是程序框圖。

5路輸入口中的4路B₀、B₁、B₂、B₃分別與電壓、電流的幅值及相位采樣電路相連。電壓采樣通過采樣變壓器聯到電網A-C相上，電流采樣則通過采樣變壓器聯到電流互感器上。相位采樣的一種辦法是穩壓管強烈限幅的方式：采樣變壓器的次級提供10～50V的交流電壓，通過限流電阻R加到穩壓值較低（3伏左右）的穩壓管上，使正弦波形因強烈限幅而成為梯形波形，然后通過一級非門整形成為TTL電平的矩形波。它的波形不隨線電壓變化，但是它的相位與采樣變壓器次級相位一致，也就是它不反映電網電壓或電流幅值，而反映了電網電壓或電流的相位。

相位采樣也可以改用二極管限幅方式：采樣變壓器的次級提供10～50V交流電壓，通過限流電阻R加到兩個并聯的極性相反的二極管上，利用二極管的正向壓降來雙向限幅。由于二極管正向壓降不大（硅管為0.7左右）可增加一塊運算放大器或用二到三個二極管串聯代替一只二極管。這樣得到梯形波形再經一級非門便可整形成TTL電平的矩形波。

電流或電壓幅值的采樣可用二種方式，一種是采用模-數轉換器。采樣變壓器的一組1.5伏到5伏次級電壓經整流后加到模-數轉換器，其輸出接到微處理機的數據總線。另一種方式成本更低一些，即圖上所繪的線路。采樣變壓器的一組次級電壓較低。約1.5伏到5伏、經半波整流，不加濾波加到非門輸入端，此非門可以用施密特非門（如74LSi4）也可用普通非門（如74LS04），波形受到削頂，削頂的程度與非門的高低電平門檻電壓及輸入電壓有關。在門檻電平保持不變的情況下，僅與輸入電壓有關。削頂后的梯形波再經一級非門整形成為TTL電平的矩形波形，矩形脈沖的寬度與削頂程度，亦即與輸入電壓的幅值有關，幅值大，削頂愈甚，脈沖寬度愈大。