無功補償控制組網系統及其容量分散整合補償方法與流程

2023-10-11 16:17:24

本發明主要應用於無功補償領域，特別是涉及一種無功補償控制組網系統及其容量分散整合補償方法。

背景技術：

目前的低壓無功補償主要還是通過電力電容來補償無功，控制系統中標示每路的補償容量是正常容量，而電力電容的容量隨著工作時間和工作電網環境會衰減，當控制系統的標示容量與電力電容實際容量相差很大時，控制系統將變的不穩定，出現振蕩，嚴重時會危害整個配電系統。

技術實現要素：

本發明針對現有技術存在的問題和不足，提供一種無功補償控制組網系統及其容量分散整合補償方法，無須人工幹預，自動把每個智能電力電容模塊的實際容量進行系統修正，並且根據系統當初設定的最佳容量步長進行整合合併，從而形成新的無功補償控制系統，防止系統投切振蕩，危害配電系統。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

本發明提供一種無功補償控制組網系統，其特點在於，其包括一主控模塊和多個智能電力電容模塊，該些智能電力電容模塊之間以及該主控模塊和該智能電力電容模塊之間通過現場總線連接，該主控模塊和該些智能電力電容模塊均與電網母線連接；

該主控模塊用於採樣計算電網的運行數據；

該些智能電力電容模塊用於上電後自動通過現場總線向該主控模塊進行組網註冊；

該主控模塊還用於向註冊的智能電力電容模塊分配不同的地址；

該主控模塊還用於進行無功補償控制並定時輪詢該些智能電力電容模塊的運行信息，噹噹前輪詢的智能電力電容模塊的運行信息中的實際補償容量衰減至設定值時，則控制當前輪詢的智能電力電容模塊置重組標記並記錄實際補償容量；

該主控模塊還用於定時查詢該些置重組標記的智能電力電容模塊的信息，並根據記錄的實際補償容量從該些置重組標記的智能電力電容模塊中匹配出與某一智能電力電容模塊衰減前容量相當的組合智能電力電容模塊。

較佳地，該無功補償控制組網系統還包括一用於採集電網的運行電流的電流互感器，該主控模塊與該電流互感器連接。

較佳地，該智能電力電容模塊內部包括信號採樣電路、過零投切開關、電力電容、測溫電路、微處理器和通訊單元；

電網母線主電路分別進入該過零投切開關的輸入端和該信號採樣電路的輸入端，該過零投切開關的輸出端連接到該電力電容的輸入端，該電力電容的輸出端連接該測溫電路的輸入端，該測溫電路的輸出端和該信號採樣電路的輸出端均連接該微控制器的輸入端，該過零投切開關連接該微控制器，該微控制器連接該通訊單元，該通訊單元連接現場總線。

較佳地，每一智能電力電容模塊用於在上電後置註冊標記，向現場總線發送註冊幀，該註冊幀包含智能電力電容模塊的96位id、智能電力電容模塊類型和電容容量；

每一智能電力電容模塊還用於判斷發送是否成功，在為否時則延時後繼續發送直到發送成功為止，在為是時則等待該主控模塊發來應答幀；

該主控模塊用於在接收到該註冊幀之後，向對應的智能電力電容模塊發送該應答幀，該應答幀包含了對應的智能電力電容模塊的96位id和分配的地址，且該主控模塊還用於將96位的id與分配的地址一一關聯起來形成註冊表。

較佳地，該主控模塊用於按照該註冊表進行輪詢該些智能電力電容模塊，並判斷當前輪詢的智能電力電容模塊在設定時間內是否應答，在為否時將當前輪詢的智能電力電容模塊從該註冊表中移除，在為是時接收到含有實際補償容量的應答數據，其後判斷當前輪詢的智能電力電容模塊的實際補償容量是否衰減至該設定值時，在為是時則控制該註冊表中當前輪詢的智能電力電容模塊置重組標記並記錄實際補償容量；

該主控模塊還用於定時查詢該註冊表中每個智能電力電容模塊的重組標記信息，將具有重組標記的智能電力電容模塊放入重組列表中，在重組列表中根據記錄的實際補償容量匹配出與某一智能電力電容模塊衰減前容量相當的組合智能電力電容模塊。

本發明還提供一種容量分散整合補償方法，其特點在於，其利用上述的無功補償控制組網系統實現，該方法包括以下步驟：

s1、該主控模塊採樣計算電網的運行數據；

s2、該些智能電力電容模塊上電後自動通過現場總線向該主控模塊進行組網註冊；

s3、該主控模塊向註冊的智能電力電容模塊分配不同的地址；

s4、該主控模塊進行無功補償控制並定時輪詢該些智能電力電容模塊的運行信息，噹噹前輪詢的智能電力電容模塊的運行信息中的實際補償容量衰減至設定值時，則控制當前輪詢的智能電力電容模塊置重組標記並記錄實際補償容量；

s5、該主控模塊定時查詢該些置重組標記的智能電力電容模塊的信息，並根據記錄的實際補償容量從該些置重組標記的智能電力電容模塊中匹配出與某一智能電力電容模塊衰減前容量相當的組合智能電力電容模塊。

較佳地，在步驟s2中，每一智能電力電容模塊在上電後置註冊標記，向現場總線發送註冊幀，該註冊幀包含智能電力電容模塊的96位id、智能電力電容模塊類型和電容容量；

每一智能電力電容模塊判斷發送是否成功，在為否時則延時後繼續發送直到發送成功為止，在為是時則等待該主控模塊發來應答幀；

在步驟s3中，該主控模塊在接收到該註冊幀之後，向對應的智能電力電容模塊發送該應答幀，該應答幀包含了對應的智能電力電容模塊的96位id和分配的地址，且將96位的id與分配的地址一一關聯起來形成註冊表。

較佳地，在步驟s4中，該主控模塊按照該註冊表進行輪詢該些智能電力電容模塊，並判斷當前輪詢的智能電力電容模塊在設定時間內是否應答，在為否時將當前輪詢的智能電力電容模塊從該註冊表中移除，在為是時接收到含有實際補償容量的應答數據，其後判斷當前輪詢的智能電力電容模塊的實際補償容量是否衰減至該設定值時，在為是時則控制該註冊表中當前輪詢的智能電力電容模塊置重組標記並記錄實際補償容量；

在步驟s5中，該主控模塊定時查詢該註冊表中每個智能電力電容模塊的重組標記信息，將具有重組標記的智能電力電容模塊放入重組列表中，在重組列表中根據記錄的實際補償容量匹配出與某一智能電力電容模塊衰減前容量相當的組合智能電力電容模塊。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。

本發明的積極進步效果在於：

本發明的無功補償控制組網系統採用容量分散整合補償技術，能夠把衰減的電力電容的容量進行系統修正重組，化零為整，使無功補償控制系統工作穩定可靠，防止系統投切振蕩，危害配電系統。

附圖說明

圖1為本發明較佳實施例的無功補償控制組網系統的結構示意圖。

圖2為本發明較佳實施例的智能電力電容模塊的結構示意圖。

圖3為本發明較佳實施例的智能電力電容模塊組網流程圖。

圖4為本發明較佳實施例的主控模塊容量檢測和容量重組方法流程圖。

圖5為本發明較佳實施例的主控模塊容量重組方法流程圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1所示，本實施例提供一種無功補償控制組網系統，其包括一主控模塊1、多個智能電力電容模塊2和一用於採集電網的運行電流的電流互感器5，該些智能電力電容模塊2之間以及該主控模塊1和該智能電力電容模塊2之間通過現場總線3連接，該主控模塊1和該些智能電力電容模塊2均與電網母線4連接，該主控模塊1與該電流互感器5連接。

該主控模塊1通過電流互感器5對電網的運行電流進行數據採樣，結合電網母線電壓採樣計算出電網的運行數據，如電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數等。

該些智能電力電容模塊2上電後自動通過現場總線3向該主控模塊1進行組網註冊，該主控模塊1向註冊的智能電力電容模塊2分配不同的地址，分配完畢後，定時輪詢系統中的所有智能電力電容模塊2的運行信息。

如圖2所示，該智能電力電容模塊2的內部包括信號採樣電路、過零投切開關、電力電容、測溫電路、微處理器和通訊單元；電網母線主電路分別進入該過零投切開關的輸入端和該信號採樣電路的輸入端，該過零投切開關的輸出端連接到該電力電容的輸入端，該電力電容的輸出端連接該測溫電路的輸入端，該測溫電路的輸出端和該信號採樣電路的輸出端均連接該微控制器的輸入端，該過零投切開關連接該微控制器，該微控制器連接該通訊單元，該通訊單元連接現場總線。

電壓母線信號經過該信號採樣電路進行調整濾波後進入該微處理器，該微處理器進行數據處理分析；該電力電容溫度傳感輸出到該測溫電路的輸入端，該測溫電路的輸出端連接到該微處理器的輸入端；該過零投切開關過零同步信號輸出到該微處理器的輸入端，同時該微處理器控制i/o輸出到該過零投切開關的控制輸入端；該微處理器的輸出端連接到該通訊單元輸入端，該通訊單元輸出到該現場總線。

多個智能電力電容模塊通過現場總線與主控模塊組成控制系統，這個組網過程是自動完成的，組網方法如圖3所示：每一智能電力電容模塊上電後就開始置註冊標記，向現場總線發送註冊幀，註冊幀包含智能電力電容模塊的96位id、智能電力電容模塊類型和電容容量信息；每一智能電力電容模塊判斷發送是否成功，不成功時延時後繼續發送直到發送成功為止；發送成功後後則等待主控模塊發給本模塊的應答幀。

主控模塊在接收到註冊幀之後，向對應的智能電力電容模塊發送應答幀，應答幀包含了對應的智能電力電容模塊的96位id和分配的地址，且將96位的id與分配的地址一一關聯起來形成註冊表。

如圖4所示，主控模塊按照註冊表進行輪詢該些智能電力電容模塊，並判斷當前輪詢的智能電力電容模塊是否正常應答，如果智能電力電容模塊未正常應答，則超時計數加1，當超時計數達到一定值後，主控模塊把超時的智能電力電容模塊從註冊表中移除；如果智能電力電容模塊正常應答，應答數據中包含了智能電力電容模塊的實際補償容量、當前狀態、電容溫度等信息，主控模塊對比實際電容容量和註冊表中的容量，判斷當前輪詢的智能電力電容模塊的實際補償容量是否衰減至設定值時，當衰減到設定值後，把註冊表中當前輪詢的智能電力電容模塊置重組標記，並記錄實際補償容量。

如圖5所示，主控模塊定時查詢註冊表每個智能電力電容模塊的重組標記信息，把具有重組標記的智能電力電容模塊放入重組列表中，在重組列表中，根據記錄的實際補償容量匹配出與某一智能電力電容模塊衰減前容量相當的組合智能電力電容模塊，其後更新投切列表。例如：原模塊容量是30kvar，現在衰減到15kvar，而此時重組列表中有10kvar和8kvar的模塊，就把這三個模塊容量組合起來，形成33kvar的組合，形成組合主要是在邏輯上關聯起來，主控模塊控制關聯起來的模塊同時投或同時切，這樣可以達到物理上組合的效果。

本發明的無功補償控制組網系統，由主控模塊協調控制無功補償系統對電網進行無功補償，且在補償過程中，監測每個智能電力電容模塊運行參數，進而調整補償方式。

本發明的無功補償系統採用了智能電力電容模塊即插即用的組網方式，大大提高了現場安裝和調試效率。每個智能電力電容模塊具有96位全球唯一的特徵碼，組網過程就是每個智能電力電容模塊向主控模塊發送96位特徵碼進行註冊，主控模塊會分配控制系統的唯一地址給智能電力電容模塊，當多個智能電力電容模塊同時發送註冊信息時，通過現場總線仲裁，低優先級的智能電力電容模塊退出，這樣直到所有智能電力電容模塊都完成註冊。

在系統工作過程中，主控模塊會按照註冊順序定時輪詢模塊信息，輪詢信息包含了模塊的運行狀態、實際補償容量和運行時間。輪詢時對應智能電力電容模塊超時未應答，則判斷此智能電力電容模塊通訊故障或者智能電力電容模塊發送故障事件，主控模塊就把此智能電力電容模塊從註冊表中剔除。

在補償過程中，智能電力電容模塊的容量會隨著時間而衰減到一定值以下時，主控模塊把兩個或三個智能電力電容模塊容量邏輯上進行組合合併，組合以原模塊容量為目標參考，組成成一組一組，主控模塊在投切控制時，合併的模塊同時投切，以達到物理上的合併效果。

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護範圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護範圍。