一種變電站無功補償設備協調控制接口裝置的製作方法

2023-12-02 02:24:01 3

本發明屬於電力系統領域，具體講涉及一種變電站無功補償設備協調控制接口裝置。

背景技術：

無功功率補償(Reactive power compensation)在電力供電系統中具有提高電網功率因數，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境的作用。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少電網的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。

無功補償設備是一種對電壓穩定具有重要作用的裝置。機械開關投電容器組和電抗器組是一種在早期被廣泛應用的比較簡單的裝置，可分級分組投切，價格低廉，適合負荷波動不頻繁的穩態工況。

採用全控型電力電子器件組成的橋式變流器來靜態無功補償的靜止無功補償器又稱SVC，是一種沒有旋轉部件，快速、平滑可控的動態無功功率補償裝置。傳統無功補償用斷路器或接觸器投切電容，SCV用可控矽等電子開關，沒有機械運動部分，所以叫靜態無功補償裝置。靜止無功補償器對調節負荷功率因數、穩定和平衡系統電壓、消除流向系統的高次諧波電流、平衡三相負荷等也有顯著的效果。靜止無功補償器(SVC)是一種目前被廣泛應用的動態無功補償設備，適合快速的暫態調節和穩態調節。雖然SVC比機械開關投電容器組和電抗器組要先進，但是後者並沒有被市場淘汰，依然大量使用。在變電站中，兩者掛在同一個母線下，控制同樣的目標電壓，卻不能協調控制。

現有的一些變電站中，低壓側母線上往往並聯多個高壓電容器及高壓電抗器支路，當電壓發生穩態波動時，工作人員需要手動下發命令給相應支路來控制斷路器合分，從而達到調節目標電壓的目的。手動操作，會造成同時投運的各斷路器的動作次數不一致，因為高壓斷路器是機械觸點，具有固定的動作限制次數，動作次數最多的斷路器最先耗費掉固定動作次數，需要最早更換。而實際運行中人們希望各斷路器的動作次數大體一致，相差越小越好，這樣可以減少維修次數，希望在線所有斷路器同時接近或達到固定動作限制次數以便集中檢修或更換。而高壓斷路器的價格不菲，頻繁動作必然縮短壽命，帶來經濟損失。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提出了一種變電站無功補償設備協調控制接口裝置，可為站內原有高壓電容、電抗器和新增SVC裝置提供接口，從而協調整個變電站內的無功補償，從而更好的從穩態和暫態上穩定電壓，最大限度的利用變電站內的所有無功容量，同時平衡及限制各斷路器的動作次數。

一種變電站無功補償設備協調控制接口裝置，所述裝置包括電源板、監控板、開入板、開出板和通訊轉接板，其特徵在於，所述裝置包括依次設置的電源板、開入板、監控板、開入板、開出板和通訊轉接板；所述監控板包括對象屬性模塊、對象狀態模塊、對象投退模塊和數據處理模塊。

進一步的，所述監控板的作用包括接收開入板的位置信息和發命令給開出板，使開出板完成支路的投退動作。

進一步的，所述對象屬性模塊用於建立電容和電抗的支路對象，配置電容和電抗的屬性。

進一步的，所述屬性包括：電容和電抗的支路個數、每個支路所對應的開關量輸入使能、投入優先級、退出優先級、間隔時間限制值和24小時內投入次數的限制值。

進一步的，所述對象狀態模塊用於根據開入板發送的開關量數據，結合電容、電抗對象屬性，得到電容和電抗的所屬狀態。

進一步的，所述所屬狀態包括就緒態、檢修態和投入態。

進一步的，所述對象投退模塊用於根據電容和電抗的所屬狀態，得到電容和電抗的投退極限。

進一步的，所述數據處理模塊用於處理實時接收的數據，得到發出的命令。

進一步的，所述命令包括：投電容、退電容、投電抗和退電抗。

進一步的，所述開入板用於接入電容、電抗支路的開關位置電信號。

進一步的，所述開出板用於出口電容、電抗支路的動作電信號。

進一步的，所述通訊轉接板用於CAN總線的通信接口與後臺通信。

與最接近的現有技術比，本發明提供的技術方案具有以下有益效果：

1、本發明提供的技術方案基於狀態轉換機制，為變電站內SVC和高壓電容器、高壓電抗器提供協調控制接口，在接受到SVC發送的投切命令後，可以自動根據平均各電容、電抗投切次數的原則來投切電容、電抗，從而穩定電壓。

2、本發明提供的技術方案基於對象化的編程，當需要增加電容器支路或電抗器支路時，只需要建立相應個數的對象，在配合相應硬體平臺實現功能時，不需要修改源碼,只需要通過相應接口發送配置參數來實現升級。另外因為採用單向鍊表，先進先出的原則，不僅減少而且平衡了各斷路器的動作次數。

3、本發明提供的技術方案因為有自動投切和平均投退次數的功能，可以減少工作人員的工作量，大大減少不必要的經濟損失。

4、本發明提供的技術方案硬體結構簡單，擴展性和接入性好。

附圖說明

圖1為本發明的軟體編程流程圖；

圖2為投入電容流程圖；

圖3為電容的初始狀態圖；

圖4為投入電容成功圖；

圖5為投入電容失敗圖；

圖6為所有的狀態轉換類型圖；

圖7為變電站無功補償協調控制接口裝置通訊原理圖；

圖8為變電站無功補償協調控制接口裝置配置原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

如圖8所示是一種變電站無功補償設備協調控制接口裝置的配置原理圖，該裝置從左到右依次包括電源板、兩塊開入板、監控板、三塊開入板、四塊開出板和通訊轉接板。

開入板負責接入電容、電抗支路的各種開關位置電信號。開出板負責出口電容/電抗支路的動作電信號。通訊轉接板負責CAN總線的通信接口，從而與後臺通信。監控板作為核心，接受開入板的位置信息，根據後臺設置的定值，通過基於狀態轉換機制的支路投退功能，來決定如何動作，然後發命令給開出板，開出板最終完成支路的投退動作。

如圖1所示是本發明的軟體編程流程圖，軟體部分是在監控板中運行，監控板包括對象屬性模塊、對象狀態模塊、對象投退模塊和數據處理模塊。

所述對象屬性模塊用於建立電容和電抗的支路對象，配置電容和電抗的屬性。屬性包括：電容和電抗的支路個數、每個支路所對應的開關量輸入使能、投入優先級、退出優先級、間隔時間限制值和24小時內投入次數的限制值等。

所述對象狀態模塊用於根據開入板發送的開關量數據，結合電容、電抗對象屬性，得到電容和電抗的所屬狀態。所述所屬狀態包括就緒態、檢修態和投入態。

所述對象投退模塊用於根據電容和電抗的所屬狀態，得到電容和電抗的投退極限。

所述數據處理模塊用於處理實時接收的數據，得到命令。

所述命令包括：投電容、退電容、投電抗和退電抗。

所述開入板用於接入電容、電抗支路的開關位置電信號。

所述開出板用於出口電容、電抗支路的動作電信號。

所述通訊轉接板用於CAN總線的通信接口與後臺通信。

軟體編程如下所示：

本裝置的軟體編程是基於對象化編程的邏輯思想，根據此邏輯思想將電容及電抗抽象化，分離出其屬性，定義其類型，進一步分離出其三個狀態，通過三個鍊表的指針連結實現其循環判斷。

1)支路對象的建立

每一個電容/電抗支路當作一個對象，對象的屬性包括時間，類型，優先級，日投入次數，月投入次數，間隔時間，互相聯跳，投退順序等等。

用支路類型定義對象數組：

支路類型 Ctcbtbl[電容支路數]

支路類型 Ltcbtbl[電抗支路數]

2)三態鍊表的建立

針對電容及電抗支路分別建立三個狀態的單向鍊表

一個為支路在投入態的單向鍊表(其中支路可退)；

一個為支路在就緒態的單向鍊表(其中支路可投)；

一個為支路在檢修態的單向鍊表(其中支路不可投不可退，實際狀態看斷路器及隔刀)。因為這裡採用單向鍊表，所以先進入的會先退出，所以就實現了斷路器先投入會先退出的邏輯，從而平衡了各斷路器的動作次數。

處於就緒態的條件：

處於投入態的條件：

處於檢修態的條件：

3)三態鍊表的運行原理

以下以電容支路的三個鍊表講解，流程圖如圖2所示，電抗同電容原理一樣。

以容性支路數為4示例，

支路類型*投入態頭指針，*就緒態頭指針,*檢修態頭指針；

如圖3所示為電容的初始狀態圖，假設4個電容的初始狀態如上圖，其中在當前母線優先級下C3的優先級最高，這時收到投入電容命令，根據指針便利就緒態鍊表找到優先級最高的C3，將其斷路器閉合，在收到其di量斷路器合位後，將其放入投入態，若合失敗放入檢修態鍊表。

如圖4所示為投入電容成功。

如圖5所示為投入電容失敗。

再次投入及退出的原理也是如此。

所有的狀態轉換類型如圖6所示：

A就緒態到投入態：接受投入命令並成功。

B就緒態到檢修態：接受投入命令並失敗。

C投入態到就緒態：接受退出命令並成功。

D投入態到檢修態：接受退出命令並失敗。

E檢修態到就緒態：接受斷路器復歸命令，且此時斷路器分位且滿足其他di位置條件及定值限定條件。

F檢修態到投入態：接受斷路器復歸命令，且此時斷路器合位且滿足其他di位置條件及定值限定條件。

如圖7所示為變電站無功補償協調控制接口與後臺、高壓電容器、高壓電抗器和外部控制命令連接圖，站控層，是一個MOXA串口伺服器裝置，CAN是一種CAN協議通信方式，乙太網是有乙太網口，可以直接接入UDP協議通信，主要包含這三種通信方式，為了滿足用戶的多中要求。

最後應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。