CN102931658B - Facts设备集群控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FACTS设备集群控制系统,包括接入输电母线上的FACTS设备,以及和FACTS设备双向通信的智能控制模块,所述智能控制模块:监测并采样FACTS设备和输电母线连接电网的运行状态参数,并将上述运行状态参数传输给工控机,所述工控机向智能控制模块发送指令,要求智能控制模块对FACTS设备输出进行调节。同时提供一种FACTS设备集群控制方法。通过设置智能控制模块和工控机,达到了可靠性强、实时控制并且兼容性好的目的。

Description

FACTS设备集群控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电网控制领域,具体地,涉及一种FACTS设备集群控制系统及控制方法。
背景技术
目前,随着国内电网规模的扩大、网架结构的日益复杂,对电网安全稳定性的要求也日趋苛刻。将大量的柔性交流输电系统(FlexibleACTransmissionSystem,FACTS)接入电网,可增强输配电系统的可控性,提高系统输送能力,增强系统运行稳定性。
大量的FACTS设备接入电网,提供电网可调控功能的同时,FACTS集群的控制及其优化成为新的技术难题。从系统的角度出发,FACTS集群是将多个FACTS安装节点通过网络互联起来,通过集群软件控制对输电系统提供统一的服务。通常,FACTS设备之间通常是相互影响的,这种存在于FACTS设备的不同控制通道之间、FACTS设备与电力或其他控制设备之间以及不同FACTS设备之间的交互影响,可能会弱化控制系统效果甚至使系统失稳。
然而,目前输电系统接入的FACTS设备采用远程检测、中央监控的控制平台系统,同时,在处理FACTS控制器协调问题上,通常采用将系统数学模型、FACTS控制器结构及其相互作用处理为约束条件,求解一个全局优化指标来确定控制器的最优增益。这种控制及协调处理方式存在如下不足:其一,FACTS设备集群采用远程检测、中央监控的控制方法,由于FACTS设备的控制反应时间一般为2~3周期,相对以工频周期为基础而定义的电力系统各个参量而言,FACTS设备自身的测量计算环节有不可忽视的延时,这种延时不仅降低了系统的实时性,而且当FACTS设备发生故障时,不能及时排除故障,降低控制系统可靠性;其二,随着FACTS设备接入电网总数的增加,控制量也随之增多,传统的协调控制优化方法消耗大量的处理时间,降低系统控制性能的实时性;其三,传统的协调控制方法是一种自上而下的设计方法,当需要增加新的FACTS设备时,软件中原有的依存关系被打破,需要重新设计所有参与协调的控制器参数,这样增加了FACTS集群系统建设的难度,降低FACTS集群系统的可扩展性。
发明内容
本发明的目的在于,针对上述问题,提出一种FACTS设备集群控制系统及控制方法,以实现可靠性强、实时控制并且兼容性好的优点。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种FACTS设备集群控制系统,包括接入输电母线上的FACTS设备,以及和FACTS设备双向通信的智能控制模块,所述智能控制模块:监测并采样FACTS设备和输电母线连接电网的运行状态参数,并将上述运行状态参数传输给工控机,所述工控机向智能控制模块发送指令,要求智能控制模块对FACTS设备输出进行调节。
根据本发明的优选实施例,所述智能控制模块包括处理器、电压检测电路、电流检测电路、过零点检测电路、执行器和数模转换电路,所述电压检测电路、电流检测电路和过零点检测电路,将采集的FACTS设备和输电母线连接电网上的电压、电流以及电压相角信号,经数模转换电路转换为数字信号后传输给处理器,所述处理器将上述数字信号传输给工控机,并根据接收的工控机指令通过执行器中的驱动电路驱动相应的FACTS设备动作。
根据本发明的优选实施例,所述处理器采用DSP芯片,所述DSP芯片和工控机通过RS232总线连接。
根据本发明的优选实施例,所述连接在输电母线上的同类FACTS设备接入一个智能控制模块中,不同类的FACTS设备与不同的智能控制模块电气连接。
同时本发明的技术方案还公开了一种FACTS设备集群控制系统控制方法,包括以下步骤:
工控机向智能控制模块发送指令,要求智能控制模块进行数据采集,并设定采样所需的周期数;
所述智能控制模块通过电压检测电路,电流检测电路和过零点检测电路分别对输电母线连接电网和FACTS设备运行状态参数进行采集;
采集的运行状态参数经调理电路处理将模拟信号转换为数字信号;
上述数字信号经DSP处理器后,经RS232总线传输给工控机;
所述工控机根据上述接受的数字信号,对上述输电母线连接电网和FACTS设备运行状态参数进行优化分析,并将优化控制信号通过RS232总线传输给DSP处理器;
所述DSP处理器根据上述接收的控制信号选择执行器中相应的驱动电路驱动FACTS设备动作。
本发明的技术方案的有益效果为:
本发明的技术方案通过在FACTS设备上连接智能控制模块,通过智能控制模块监测采样FACTS集群及电网运行状态参数,并对运行状态参数这些进行分析并上传数据至工控机,工控机分析电网运行各项指标,优化FACTS集群控制方法,从而减小了FACTS集群控制器之间的相互影响,提高系统可调控能力和准确性;而引入基于DSP微处理器的中间智能控制模块,并采用总线方式与工控机进行通信,增强了系统的兼容性;智能控制模块监测并诊断到FACTS设备发生故障时,实时报警,方便及时排除故障。从而达到了可靠性强、实时控制并且兼容性好的目的。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例所述的FACTS设备集群控制系统的原理示意图;
图2为本发明实施例所述的FACTS设备集群控制系统的控制框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
一种FACTS设备集群控制系统,包括接入输电母线上的FACTS设备,以及和FACTS设备双向通信的智能控制模块,智能控制模块:监测并采样FACTS设备和输电母线连接电网的运行状态参数,并将上述运行状态参数传输给工控机,工控机向智能控制模块发送指令,要求智能控制模块对FACTS设备输出进行调节。
其中,智能控制模块包括处理器、电压检测电路、电流检测电路、过零点检测电路、执行器和数模转换电路,电压检测电路、电流检测电路和过零点检测电路,将采集的FACTS设备和输电母线连接电网上的电压、电流以及电压相角信号,经数模转换电路转换为数字信号后传输给处理器,处理器将上述数字信号传输给工控机,并根据接收的工控机指令通过执行器中的驱动电路驱动相应的FACTS设备动作。处理器采用DSP芯片,所述DSP芯片和工控机通过RS232总线连接。连接在输电母线上的同类FACTS设备接入一个智能控制模块中,不同类的FACTS设备与不同的智能控制模块电气连接。
一种FACTS设备集群控制系统控制方法,包括以下步骤:
工控机向智能控制模块发送指令,要求智能控制模块进行数据采集,并设定采样所需的周期数;
智能控制模块通过电压检测电路,电流检测电路和过零点检测电路分别对输电母线连接电网和FACTS设备运行状态参数进行采集;
采集的运行状态参数经调理电路处理将模拟信号转换为数字信号;
数字信号经DSP处理器后,经RS232总线传输给工控机;
工控机根据接受的数字信号,对输电母线连接电网和FACTS设备运行状态参数进行优化分析,并将优化控制信号通过RS232总线传输给DSP处理器;
DSP处理器根据上述接收的控制信号选择执行器中相应的驱动电路驱动FACTS设备动作。
如图1所示,在输电母线上的取多个节点,分别标记为:J1,J2,…,Jn。在个节点上连接着不同类型的FACTS设备:F11,F12,…,F1n;F21,F22,…,F2n;F31,F32,…,F3n;F41,F42,…,F4n。其中字母F代表FACTS设备,下标第一位1~4代表不同FACTS设备的类型,类型1~3为并联型FACTS设备,类型4为串联型FACTS设备。下标的第二位代表同种类型FACTS设备的安装个数。根据不同类型的FACTS设备电气连接4个智能控制模块,分别为智能控制模块1、智能控制模块2、智能控制模块3和智能控制模块4,每个智能控制模块连接同一类型的FACTS设备。工控机:整个FACTS集群优化控制系统的核心,通过总线方式与智能控制模块双向通信。其中,第1类FACTS设备分别并联安装在节点J1,J6,…,Jn-2上。第2类FACTS设备分别并联安装在节点J2,J5,…,Jn-1上。第3类FACTS设备分别并联安装在节点J3,J4,…,Jn上。第4类FACTS设备分别串联安装在节点J3、J4之间,J5、J6之间,…,Jn-2、Jn-1之间。
分别将FACTS设备F11~F1n,F21~F2n,F31~F3n按如图1所示,接入输电系统母线,从而实现FACTS设备与电网的连接;
对区域内同一类型的FACTS设备,采用一个中间智能控制模块。该智能控制模块采用DSP微处理器,DSP微处理器监测并采样FACTS设备及电网的相关运行状态参数,并通过总线RS232与工控机进行通信。
以并联型的FACTS设备为对象做进一步分析,如图2所示,在输电母线上,FACTS设备Fi11、FACTS设备Fi22以及FACTS设备Fi33分别在节点Ji-1、Ji、Ji+1处并入输电母线上,三个FACTS设备共同连接智能控制模块4,智能控制模块4通过总线RS232连接工控机5,智能控制模块4由电压检测电路401、电流检测电路402、过零点检测电路403、执行器404、数模转换电路405和DSP微处理器组成。智能控制模块4利用电压检测电路401、电流检测电路402、过零点检测电路403对FACTS设备和电网的运行状态参数进行检测,主要采集FACTS设备安装节点处的电压、电流以及电压相角信息。
当FACTS集群控制系统开始工作后,工控机5向智能控制模块4发送指令,要求开始进行数据采集,并设定所需采样的周期数。智能控制模块采用电压检测电路401,电流检测电路402以及过零点检测电路403三个电路,监测并采样电网及FACTS设备运行状态参数,经过调理电路处理后,通过总线RS232把采集的数据按设定的格式传输给工控机。
工控机501接收智能控制模块4发送的数据采集信号,对FACTS集群控制下的电网运行状态进行优化分析,并将优化控制信号发送至智能控制模块4。
智能控制模块4中DSP微处理器406,接收到工控机5传送的FACTS集群优化控制信号后,驱动执行器404工作,从而控制FACTS设备的工作状态,最终调节电网运行参数。
对与串联型的FACTS设备而言,其优化控制系统的连接方式与上述并联型FACTS设备相同。
优化分析是指:采用具有自学习能力、自寻优特性的神经网络技术,对FACTS设备控制信号作用的电网运行状态参数进行分析,确定FACTS集群的最优控制策略。文中的FACTS设备为静止无功发生器、静止无功补偿器、磁控电抗器等。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种FACTS设备集群控制系统,其特征在于,包括接入输电母线上的FACTS设备,以及和FACTS设备双向通信的智能控制模块,所述智能控制模块:监测并采样FACTS设备和与输电母线连接的电网的运行状态参数,并将上述运行状态参数传输给工控机,所述工控机向智能控制模块发送指令,要求智能控制模块对FACTS设备输出进行调节;连接在输电母线上的同类FACTS设备接入一个智能控制模块中,不同类的FACTS设备与不同的智能控制模块电气连接。
2.根据权利要求1所述的FACTS设备集群控制系统,其特征在于,所述智能控制模块包括处理器、电压检测电路、电流检测电路、过零点检测电路、执行器和数模转换电路,所述电压检测电路、电流检测电路和过零点检测电路,将采集的FACTS设备和与输电母线连接的电网上的电压、电流以及电压相角信号,经数模转换电路转换为数字信号后传输给处理器,所述处理器将上述数字信号传输给工控机,并根据接收的工控机指令通过执行器中的驱动电路驱动相应的FACTS设备动作。
3.根据权利要求2所述的FACTS设备集群控制系统,其特征在于,所述处理器采用DSP芯片,所述DSP芯片和工控机通过RS232总线连接。
4.一种利用权利要求1至3任一所述的FACTS设备集群控制系统的FACTS设备集群控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
工控机向智能控制模块发送指令,要求智能控制模块进行数据采集,并设定采样所需的周期数;
所述智能控制模块通过电压检测电路,电流检测电路和过零点检测电路分别对与输电母线连接的电网和FACTS设备运行状态参数进行采集;
采集的运行状态参数经调理电路处理将模拟信号转换为数字信号;
上述数字信号经DSP处理器后,经RS232总线传输给工控机;
所述工控机根据上述接收的数字信号,对上述与输电母线连接的电网和FACTS设备运行状态参数进行优化分析,并将优化控制信号通过RS232总线传输给DSP处理器;
优化分析是指:采用具有自学习能力、自寻优特性的神经网络技术,对FACTS设备控制信号作用的电网运行状态参数进行分析,确定FACTS集群的最优控制策略;
所述DSP处理器根据上述接收的控制信号选择执行器中相应的驱动电路驱动FACTS设备动作。
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