CN102931651A - 基于光纤通信的分布式消弧线圈控制器装置 - Google Patents

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齐郑
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Abstract

本发明公开了一种基于光纤通信的分布式消弧线圈控制器装置，由多个控制器和光交换机组成，所述控制器控制一套消弧线圈，多个控制器控制多套消弧线圈。多个控制器可以安装在不同的主控室，通过光纤连接到光交换机上，多个控制器之间进行实时通信，形成分布式控制系统。当系统的运行方式发生变化时，多个控制器能够协调控制，保证消弧线圈的补偿电流处于最佳数值，同时避免消弧线圈误动和频繁调节。本发明能够有效解决同一个电网中有多套自动调谐消弧线圈的情况。

Description

基于光纤通信的分布式消弧线圈控制器装置
技术领域
本发明属于一种电力技术和设备，适用于3～35kV配电网，能够有效解决同一个电网中有多套自动调谐消弧线圈的情况。当系统的运行方式发生变化时，多个控制器能够协调控制，保证消弧线圈的补偿电流处于最佳数值，同时避免消弧线圈误动和频繁调节。
背景技术
随着配电网的不断发展，架空线路数量和长度不断增加，并且电缆出线的比例越来越高，这些变化导致系统对地电容电流急剧增加。根据国家电网公司的相关标准，当电容电流超过一定范围后必须安装消弧线圈，补偿系统的电容电流，防止出现弧光过电压和弧光火灾的发生。
目前，随着系统电容电流的增加，消弧线圈补偿容量也不断增大，在很多系统中出现了多个自动调谐式消弧线圈同时参与补偿的情况。同时在配电网运行方式发生变化时，也经常出现多个自动调谐式消弧线圈并列运行的情况，这就带来了自动调谐式消弧线圈协调控制的问题。在实际运行中，这个问题没有得到很好的解决，并列运行的消弧线圈往往频繁调节，甚至因此中性点电压的长时间波动，影响了供电可靠性。自动调谐式消弧线圈协调控制的难点在于各装置之间的互相通信，以及控制策略。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术上的不足，提供一种分布式消弧线圈控制器装置。多个控制器通过光纤连接到光交换机上，进行实时通信，形成分布式控制系统。当系统的运行方式发生变化时，多个控制器能够协调控制，保证消弧线圈的补偿电流处于最佳数值，同时避免消弧线圈误动和频繁调节。
本发明的技术方案如下：
一种基于光纤通信的分布式消弧线圈控制器装置，包括多个消弧线圈控制器和一光交换机；其特征在于：
所述多个消弧线圈控制器能够安装在不同的主控室，通过光纤连接到所述光交换机上，多个控制器之间进行实时通信，形成分布式控制系统，所述分布式控制系统协调控制；
每一消弧线圈控制器通过二次电缆与相对应的一消弧线圈相连，相对应的消弧线圈电压互感器、电流互感器采集消弧线圈的电压信号和电流信号，所述消弧线圈的电压信号、电流信号以及消弧线圈调节开关的档位信号通过二次电缆上传至该消弧线圈控制器；所述消弧线圈控制器通过二次电缆向对应的消弧线圈调节开关输出相应的控制信号；
所述光交换机安装在主控室，多个消弧线圈控制器将所述对应消弧线圈的电压信号、电流信号以及消弧线圈调节开关的档位信号通过光纤传输至光交换机，以实现多个消弧线圈控制器的实时通信；
将所述多个消弧线圈控制器中的任意一个消弧线圈控制器设为主控制器，由主控制器根据各消弧线圈的电压信号、电流信号计算配电网的电容电流值；
将多个消弧线圈分别设置成预调式消弧线圈和随调式消弧线圈，在配电网正常运行时，预调式消弧线圈投入容量固定；
当配电网发生单相接地故障时，所述预调式消弧线圈不再调整档位；主控制器根据配电网的电容电流值和各随调式消弧线圈的容量、调节范围在各随调式消弧线圈中进行补偿电流的均衡分配，并由各相应消弧线圈控制器通过二次电缆向对应的随调式消弧线圈调节开关输出相应的控制信号，快速调整随调式消弧线圈至全补偿状态；
多个控制器能够实时监控系统运行情况，当系统运行方式改变时，多个控制器协调控制，先将预调式消弧线圈闭锁，将随调式消弧线圈调节至运行方式变化前的状态，然后通过一台被设置为主控制器的消弧线圈控制器计算系统电容电流，最后将电容电流按比例分配给所有随调式消弧线圈，按照各随调式消弧线圈的容量和调节范围进行补偿电流的均衡分配。
所述消弧线圈控制器为嵌入式工控机。
所述消弧线圈控制器包括模拟量变换器板卡、开关量输入板卡、开关量输出板卡、背板总线、嵌入式主板；
所述模拟量变换器板卡连接消弧线圈电压互感器、电流互感器的副边模拟信号；
所述开关量输入板卡通过二次电缆连接消弧线圈调节开关的档位信号；
所述开关量输出板卡通过二次电缆将消弧线圈调节开关的控制信号输出至消弧线圈调节开关；
所述主控制器、模拟量变换器板卡、开关量输入板卡、开关量输出板卡均连接至背板总线上；
所述主控制器还分别通过串口线连接至自动化后台，通过光纤以太网连接至所述光交换机。
所述装置能够有效解决同一个电网中有多套自动调谐消弧线圈的情况。
在系统正常运行时，多个控制器通过光纤连接到光交换机上，进行实时通信，交换本地消弧线圈信息；预调式消弧线圈投入容量固定，当系统发生单相接地故障时，消弧线圈不再调整档位，随调式消弧线圈在系统正常运行时远离谐振点运行，当系统发生单相接地故障时，快速调整随调式消弧线圈至全补偿状态；多个控制器能够实时监控系统运行情况，当系统运行方式改变时，多个控制器协调控制，具体措施是：将预调式消弧线圈闭锁，将随调式消弧线圈调节至运行方式变化前的状态，然后通过一台被设置为主控制器的消弧线圈控制器计算系统电容电流，最后将电容电流按比例分配给所有随调式消弧线圈；当系统发生单相接地短路故障，多个控制器迅速控制各自消弧线圈投入指定容量，以补偿系统接地容性电流。
本发明的优点如下：
1、本装置能够有效解决同一个电网中有多套自动调谐消弧线圈的情况。保证消弧线圈的补偿电流始终处于最佳数值，同时避免消弧线圈误动和频繁调节
2、所述控制器为嵌入式工控机，可控制多种形式的消弧线圈，并且其通信方式为光纤以太网，便于多机互联通信。
3、多个控制器采用光纤以太网通信，信号传输实容量大、衰减小、实时性好、抗干扰能力强。
附图说明
图1是本发明的分布式消弧线圈控制器装置结构示意图；
图2是分布式消弧线圈控制器装置中的消弧线圈控制器原理图；
图3是光纤以太网功能原理图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
本发明提出的一种基于光纤通信的分布式消弧线圈控制器装置，其原理是多个控制器通过光纤连接到光交换机上，进行实时通信，形成分布式控制系统。当系统的运行方式发生变化时，多个控制器能够协调控制，保证消弧线圈的补偿电流处于最佳数值，同时避免消弧线圈误动和频繁调节。
在系统正常运行时，多个控制器通过光纤连接到光交换机上，进行实时通信，交换本地消弧线圈信息；多个控制器能够实时监控系统运行情况，当系统运行方式改变时，多个控制器协调控制，具体措施是：将预调式消弧线圈闭锁，将随调式消弧线圈调节至运行方式变化前的状态，然后通过一台被设置为主控制器的消弧线圈控制器计算系统电容电流，最后将电容电流按比例分配给所有随调式消弧线圈；当系统发生单相接地短路故障，多个控制器迅速控制各自随调式消弧线圈投入指定容量，以补偿系统接地容性电流。
本发明结构示意图如图1所示，D1~Dn是消弧线圈控制器，可控制任意型号消弧线圈C1~Cn，控制器与消弧线圈之间通过二次电缆连接，控制器可以实时采集消弧线圈的信息，所示信息包括消弧线圈电压互感器、电流互感器采集的电压、电流信号，以及消弧线圈调节开关的档位信号，控制器并且能够对消弧线圈进行控制。将多个消弧线圈分别设置成预调式消弧线圈C1-Cm和随调式消弧线圈C(m+1)-Cn，在配电网正常运行时，预调式消弧线圈投入容量固定。B为光交换机，用于连接所有的控制器，光交换机的速度为1000M，完全满足现场的通信要求。在系统正常运行时，多个控制器通过光纤连接到光交换机上，进行实时通信，交换本地消弧线圈信息；多个控制器能够实时监控系统运行情况，当系统运行方式改变时，多个控制器协调控制，具体措施是：将预调式消弧线圈闭锁，将随调式消弧线圈调节至运行方式变化前的状态，然后通过一台被设置为主控制器的消弧线圈控制器计算系统电容电流，最后将电容电流按比例分配给所有随调式消弧线圈；当系统发生单相接地短路故障，多个控制器迅速控制各自随调式消弧线圈投入指定容量，以补偿系统接地容性电流。
控制器的原理图如图2所示，控制器的所有板卡都连接在背板B上。通过二次电缆将消弧线圈电流互感器CT和电压互感器PT的副边模拟信号接入控制器装置的模拟量变换器板卡K1。A1、A2表示板卡上的变换器，能够将电压和电流转变为-5V与+5V之间的低压模拟量信号，该模拟量进入嵌入式主板K4后首先进行低通滤波，然后经过AD转换后变为数字信号。通过二次电缆将消弧线圈调节开关C的档位信号接入控制器装置的开关量输入板卡K3，DI1至DIn表示开关量输入转换单元。CPU对数字信号进行计算，在正常情况下计算出电容电流。通过二次电缆将消弧线圈调节开关C的控制信号接入控制器装置的开关量输出板卡K2，DO1至DOn表示DO输出板卡K2上的继电器单元。电容电流及选线结果由液晶汉字化显示，或者通过串口上传到自动化后台D。控制器通过光纤以太网与光纤交换机B连接，向其他控制器发送自己的信息，并且接收其他控制器的数据，实现协调控制算法。
光纤以太网功能原理如图3所示，光纤以太网由以太网控制芯片CS8900A、10BASE-FX转换芯片IP113A、光纤收发芯片AFBR5803构成，CS8900A通过数据总线、地址总线、控制总线连接到CPU。IP113A是把10BASE-T信号转换成光纤信号，该信号通过AFBR5803光纤收发模块实现收发，AFBR5803的发射与接收接入光纤网络。

Claims (4)

1.一种基于光纤通信的分布式消弧线圈控制器装置，包括多个消弧线圈控制器和一光交换机；其特征在于：
所述多个消弧线圈控制器能够安装在不同的主控室，通过光纤连接到所述光交换机上，多个控制器之间进行实时通信，形成分布式控制系统，所述分布式控制系统协调控制；
每一消弧线圈控制器通过二次电缆与相对应的一消弧线圈相连，相对应的消弧线圈电压互感器、电流互感器采集消弧线圈的电压信号和电流信号，所述消弧线圈的电压信号、电流信号以及消弧线圈调节开关的档位信号通过二次电缆上传至该消弧线圈控制器；所述消弧线圈控制器通过二次电缆向对应的消弧线圈调节开关输出相应的控制信号；
所述光交换机安装在主控室，多个消弧线圈控制器将所述对应消弧线圈的电压信号、电流信号以及消弧线圈调节开关的档位信号通过光纤传输至光交换机，以实现多个消弧线圈控制器的实时通信；
将所述多个消弧线圈控制器中的任意一个消弧线圈控制器设为主控制器，由主控制器根据各消弧线圈的电压信号、电流信号计算配电网的电容电流值；
将多个消弧线圈分别设置成预调式消弧线圈和随调式消弧线圈，在配电网正常运行时，预调式消弧线圈投入容量固定；
当配电网发生单相接地故障时，所述预调式消弧线圈不再调整档位；主控制器根据配电网的电容电流值和各随调式消弧线圈的容量、调节范围在各随调式消弧线圈中进行补偿电流的均衡分配，并由各相应消弧线圈控制器通过二次电缆向对应的随调式消弧线圈调节开关输出相应的控制信号，快速调整随调式消弧线圈至全补偿状态；
多个控制器能够实时监控系统运行情况，当系统运行方式改变时，多个控制器协调控制，先将预调式消弧线圈闭锁，将随调式消弧线圈调节至运行方式变化前的状态，然后通过一台被设置为主控制器的消弧线圈控制器计算系统电容电流，最后将电容电流按比例分配给所有随调式消弧线圈，按照各随调式消弧线圈的容量和调节范围进行补偿电流的均衡分配。
2.根据权利要求1所述的基于光纤通信的分布式消弧线圈控制器装置，其特征在于：
所述控制器为嵌入式工控机，可控制多种形式的消弧线圈，并且其通信方式为光纤以太网。
3.根据权利要求1所述的基于光纤通信的分布式消弧线圈控制器装置，其特征在于：
所述装置采用光纤以太网通信。
4.根据权利要求1所述的基于光纤通信的分布式消弧线圈控制器装置，其特征在于：
所述消弧线圈控制器包括模拟量变换器板卡、开关量输入板卡、开关量输出板卡、背板总线、嵌入式主板；
所述模拟量变换器板卡连接消弧线圈电压互感器、电流互感器的副边模拟信号；
所述开关量输入板卡通过二次电缆连接消弧线圈调节开关的档位信号；
所述开关量输出板卡通过二次电缆将消弧线圈调节开关的控制信号输出至消弧线圈调节开关；
所述主控制器、模拟量变换器板卡、开关量输入板卡、开关量输出板卡均连接至背板总线上；
所述主控制器还分别通过串口线连接至自动化后台，通过光纤以太网连接至所述光交换机。
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