基于DSP技术和专家控制系统的负荷管理控制系统及其工作方法技术方案

一种ＤＳＰ技术与专家控制系统相结合的负荷管理控制系统，其特征在于它是由处理器模块、数据采集模块、输入输出接口模块、通讯模块、电源模块及键盘显示模块六部分组成；本发明专利技术的优越性和技术效果在于：①利用高性能数字信号处理芯片ＤＳＰ的高速数据计算能力和高精确度数据处理能力对负荷控制管理的动作执行装置进行双重信号控制，提高了负荷控制管理的可靠性和快速性；②整个控制管理系统具有很好的调节性能，增强了电网的稳定性，降低因控制装置的误动或拒动带来的停产等事故的概率；③采用专家控制系统，使控制方案更合理、准确，并且具有自学习功能；④硬件电路简单、实时控制精度高，具有广阔的应用前景。

Load management control system based on DSP technology and expert control system and working method thereof

Load management control system of a DSP technology and the combination of expert control system, which is characterized in that the processor module, data acquisition module, input and output module, communication module, power supply module and keyboard display module is composed of six parts; the superiority and the technical effect of the invention: using high speed high performance digital data signal processing chip DSP computation ability and high precision data processing ability to implement device for load control and management on the operation of the dual signal control, improve the reliability of load control management and fast; the whole control system has a good regulation performance, enhance the stability of the network is reduced due to malfunction or control to bring the probability of dynamic production and other accidents; the expert control system, which makes the control scheme more reasonable and accurate, and Besides, it has the function of self-learning. The hardware circuit is simple, the real-time control precision is high, and it has a broad application prospect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统负荷管理控制
，特别是一种DSP技术与专家控制系统相结合的负荷管理控制系统及其工作方法。
技术介绍
电力负荷管理系统是一个集现代化管理、计算机技术、电子技术、自动控制、网络技术等多学科技术于一体，实现电力营销监控、管理、抄收、数据采集和网络连接等多种功能的完整系统。其主要任务是要实现实时的投切负荷，做到限电不拉路，“控制到户”，实现削峰填谷；同时为实现用电的科学管理，系统能每天采集并保存安装终端用户的各种用电数据及电表数据，在实现系统基本的监控功能的基础上对数据进行合理化运用，扩展其用电综合管理功能，真正做到系统实用化，用电管理的现代化。目前，为了适应快速发展的电力事业，使得电网可以连续、安全、可靠的为用户提供高质量的电能，数字式负荷管理控制技术越来越多的应用于实际电网中，从而提高了电网各方面性能。这些控制技术大多采用预先设定好的控制策略，通过可编程数字电路技术和实时数字信号处理技术(如单片机芯片技术等)实现。但此类控制技术存在对突发意外事件缺乏相应控制对策，另外也存在硬件电路复杂、调试困难、抗干扰能力差和适应性差等缺点。随着电力行业的快速发展，配电系统的容量和规模日益增大，对负荷管理控制系统的要求也不断提高，它要求负荷管理控制系统可以根据负荷等级的不同、用户需求的不同以及系统运行状态的不同等等做出合理的负荷投切策略，及对数据进行准确快速的传输和安全的存储，以适应快速发展的电力事业。因此，传统的负荷管理控制系统已经难以满足现代工业的性能要求，从而有必要专利技术一种新型的控制系统，尤其是一种适应性强的负荷管理控制系统。专利技术内容本专利技术的目的在于专利技术一种DSP技术与专家控制系统相结合的负荷管理控制系统及其工作方法，结合高性能的DSP信号处理器和专家控制系统，可较好的克服上述传统控制系统的缺点，是一种快速度、高精度、适应能力强的控制系统及其工作方法。本专利技术的技术方案一种DSP技术与专家控制系统相结合的负荷管理控制系统，其特征在于它包括由处理器模块、数据采集模块、输入输出接口模块、通讯模块、电源模块及键盘显示模块；所说的数据采集模块的输入端连接外部电压互感器和电流互感器，其输出端连接中央数据处理电路的输入端；所说的输入输出接口模块的输入输出端分别连接DSP的通用I/O口，其输出端由通用I/O口经光电耦合器引出，接出口及电器；所说的电源模块输出端接处理器模块；处理器模块的输出端分别连接通讯模块和键盘显示模块的输入端。上述所说的数据采集模块由电压、电流交流采样前端电路和滤波、放大电路组成；交流采样前端电路将采集的电压、电流信号，经过二次电压电流互感器后变换为小电压量，小电压量在经滤波电路，电压放大电路后，变换A/D转换器可以接受的电压范围；电压量经过采样、A/D转换后变为离散值存到控制系统的RAM中；滤波电路采用二阶低通有源滤波器。上述所说的电压、电流交流采样前端电路用D11、D12、D21、D22构成输入限幅保护，用R24、R25、R26、R34、R35、R36、C11、C12、C16、C17构成互感器相移补偿及阻容滤波电路；所说的滤波、放大电路用R1、R2、R3、R4、R5、R6及比较器构成。上述所说的处理器模块包括DSP芯片、电源管理模块、晶振电路和数据总线驱动电路；所编软件程序设定各种执行条件控制DSP芯片对数据总线驱动电路的输入信号进行辨识、处理并发出相关控制指令；电源管理模块负责提供电能；晶振电路向DSP芯片提供时钟信号；数据总线驱动电路主要负责数据缓冲和电平转换。上述所说的DSP芯片包含大容量快速闪存、多个32位定时器、2个事件管理器和SPI、SCI、CAN多种接口，提供12路PWM控制脉冲信号；电源管理模块由双电源供电器件及周边电阻R15、R16、C1、C2电容构成；晶振电路由给DSP芯片提供时钟信号的电容C3、C4和晶振体U2构成。数据总线驱动电路由一片双向数据缓冲器构成；该电路工作过程为将A/D转化所得的数字量接收到DSP后，对数据进行补偿、数字滤波后，对应相应的标准值转化为标么值，运算得出动作整定值，并产生一个三相共计3个控制信号。上述所说的通讯和键盘显示模块属于该系统的人工操作模块；此类键盘常采用行列式键盘，工作于中断方式，用来实现各种保护参数的整定，以及控制信号的输入等功能；为了显示汉字和图形，可以采用液晶控制器。一种基于DSP技术和专家控制系统的负荷管理控制系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤(1)根据在线采集来的数据进行负荷控制过程的特征分析，得到负荷的特性参数；(2)根据所分析负荷的特性参数与知识库比较，以对其进行组织级的推理，得出要分析负荷的匹配类型，推理过程采用不精确推理的算法；若匹配不成功，则重新搜索知识库中数据进行匹配；若匹配成功则调用对应的求解模块进行下一步骤；(3)选择负荷控制方案，并从动态数据库中调取当前负荷控制要求的参数及数据，并且对应不同的控制方案，调用相应的控制规则、控制算法及参数更新规则，求解完负荷控制算法后，对应不同类型的负荷，调用相应的负荷控制模块；(4)从预处理器获得实时信息，执行负荷控制方案，进行实时控制。本专利技术专家控制系统工作原理首先要搜集大量和负荷特性相关的知识，以便在负荷管理及控制时根据负荷的类型或者特性，找出匹配的算法或控制方案，并且在实际的运行中，通过学习机制来更新知识库；系统的推理机制设计常用正向推理模型，其工作程序为用户将与求解问题有关的信息存入数据库，推理机根据这些信息，从知识库中选择合适的知识，得出新的信息并将其存放于数据库，再根据当前状态选用知识，如此反复，直至给出问题的解。本案所说的DSP技术与专家控制系统相结合的负荷管理控制系统的工作原理为此系统主要是利用控制单元对电力系统线路中的电压、电流等电量进行监测。信号整形变换处理电路把输电线路电压互感器二次侧电压及电流互感器二次侧电流变换为较低幅值交流电压，处理后送入到以DSP为核心的中央数据处理电路中。设定DSP的计数器为定时采样的时间计数器，数据处理子程序集中在该时间计数器的中断服务子程序中，并赋予其中断优先级为系统最高级，这样可以避免数据处理被其他中断所打断，从而保证采样数据的实时性和准确性。在数据处理模块中，采集到离散的电压电流量后，最重要的一步是精确计算电网的瞬时参数。当检测到系统接近临界工作状态或过载运行，而发生稳定隐患时；当检测到系统发生故障时；当系统故障清除，恢复正常运行时；当被管理的用户中有不规范用电或欠缴电费等情况时，中央数据处理电路会按照专家系统的知识库，找出与出现情况特征匹配的算法或控制规律计算处控制装置的动作值，给出控制器的控制信号，相应的给予实时投切负荷，切断故障线路，对相关用户做出合理的管理对策等。根据不同的控制策略，经一定的时间延迟后，再次判断系统电量值，给控制器发出第二个控制信号，从而控制控制装置的动作。在实际的运行中，还可以通过学习机制来更新专家系统的知识库。本专利技术的优越性和技术效果在于利用高性能数字信号处理芯片实现继电保护动作的控制，很大程度上提高了负荷管理动作的可靠性和快速性，克服了可编程逻辑控制技术及普通单片机芯片技术处理速度限制而引起的控制滞后、动作不及时的缺陷，使整个控制系统具有很好的调节性能和可靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＤＳＰ技术与专家控制系统相结合的负荷管理控制系统，其特征在于它包括处理器模块、数据采集模块、输入输出接口模块、通讯模块、电源模块及键盘显示模块；所说的数据采集模块的输入端连接外部电压互感器和电流互感器，其输出端连接中央数据处理电路的输入端；所说的输入输出接口模块的输入输出端分别连接ＤＳＰ的通用Ｉ／Ｏ口，其输出端由通用Ｉ／Ｏ口经光电耦合器引出，接出口及电器；所说的电源模块输出端接处理器模块；处理器模块的输出端分别连接通讯模块和键盘显示模块的输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周雪松，侯明，马幼捷，徐晓宁，弓晋霞，张智勇，刘富永，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]