CN103715699B - 一种低压配网线路无功补偿装置及补偿方法 - Google Patents
一种低压配网线路无功补偿装置及补偿方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103715699B CN103715699B CN201310637386.2A CN201310637386A CN103715699B CN 103715699 B CN103715699 B CN 103715699B CN 201310637386 A CN201310637386 A CN 201310637386A CN 103715699 B CN103715699 B CN 103715699B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reactive power
- low
- circuit
- switching signal
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明一种低压配网线路无功补偿装置，包括并联在低压配电网中的低压线路上的补偿单元，以及控制补偿单元投切的控制单元；补偿单元包括依次连接在低压线路上的选相开关和电容器；控制单元包括用于接收上位机发出的低压配电网无功功率日负荷曲线数据的无线通信电路；用于处理曲线数据并发出时间投切信号的FPGA中央处理电路；用于储存曲线数据的存储器；用于根据投切信号对选相开关进行投切控制的驱动电路。本发明无功补偿方法，包括如下步骤，1)发出时间投切信号并计算出需补偿的时间无功功率；2）发出比较投切信号并计算出需补偿的比较无功功率；3）发出请求投切信号和请求无功功率；4）选择执行一个投切信号；5）选择投入电容器数量。
Description
技术领域
本发明涉及一种供配电领域中的电气控制装置，具体为低压配网线路无功补偿装置及补偿方法。
背景技术
由于低压配网结构复杂，现有技术中低压无功补偿产品种类少，都通过无功需要量、电压和电流值为考虑参数进行自动投切，且电容器补偿容量大，分组少，当测量到无功需要量大于10kvar时，才能进行投切，一方面农村地区负荷的波动频繁，导致低压无功补偿装置投切不稳定，容易出现过补偿，而且同时产品的价格较高，补偿效果不理想。
另一方面，在山区境内低压配网线路的无功补偿中，存在线路过长，末端电压较低，无功缺额较大，补偿时反应有延后，不能提前满足低压配电网用电端的需求，线路末端的大用户的大功率设备往往难以正常启动运转。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种低压配网线路无功补偿装置及补偿方法，能够实现按需补偿和提前补偿，及时满足终端负载的功率需求。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明一种低压配网线路无功补偿装置，包括并联在低压配电网中的低压线路上的补偿单元，以及控制补偿单元投切的控制单元；所述的补偿单元包括依次连接在低压线路上的选相开关和电容器；所述的控制单元包括用于接收上位机发出的低压配电网无功功率日负荷曲线数据的无线通信电路；用于处理曲线数据并发出时间投切信号的FPGA中央处理电路；用于储存曲线数据的存储器；用于根据投切信号对选相开关进行投切控制的驱动电路。
优选的，还包括用于采集低压配电网无功功率的采集单元；所述的采集单元包括用于测量低压配电网中任意两相间电压的电压采集电路，用于采集低压配电网中剩余一相电流的电流采集电路，用于将电流信号和电压信号转化为数字信号的AD转换电路，用于根据电流信号和电压信号测量功率因数的功率因素测量电路；AD转换电路和功率因数测量电路的输出端与FPGA中央处理电路的输入端连接。
进一步，存储器还用于储存采集单元输入的采集数据和上位机输入的投切基准数据，FPGA中央处理电路还包括将采集数据与投切基准数据进行对比并发出比较投切信号的逻辑比较电路。
进一步，还包括通过无线通信电路向FPGA中央处理电路发送请求投切信号的用户终端。
再进一步，补偿单元中的选相开关相互并联后通过熔断器和断路器连接在低压线路上；每个选相开关分别与驱动电路连接，且分别控制并联的两个电容器。
本发明一种再进一步所述无功补偿装置的低压配网线路无功补偿方法，包括如下步骤，
1)根据上位机发出的低压配电网无功功率日负荷曲线数据，通过FPGA中央处理电路对数据的处理，在日负荷曲线上超过总负荷30%时对应的时间发出时间投切信号并计算出需补偿的时间无功功率；
2）根据采集单元采集的电流信号、电压信号和功率因数信号，通过FPGA中央处理电路计算得出实时需求的无功功率，一路对应采集时间储存到存储器中，一路通过和储存器中投切基准数据进行对比，当实时需求的无功功率超出投切基准数据时发出比较投切信号并计算出需补偿的比较无功功率；
3）通过用户终端向FPGA中央处理电路发出请求投切信号，FPGA中央处理电路计算出需补偿的请求无功功率；
4）根据由FGPA中央处理电路在步骤1）中产生的时间投切信号或在步骤2）中产生的比较投切信号或在步骤3）中接收到的请求投切信号，FPGA中央处理电路向驱动电路发出投切信号；当同时产生和接收到至少两个信号时，根据信号的优选等级选择发出最高等级的信号和对应需要补偿的无功功率；时间投切信号、比较投切信号和请求投切信号的优先等级依次降低；
5）驱动电路根据投切信号向相互并联的选相开关发出投入控制指令，根据投切信号对应的需要补偿的无功功率的大小选择投入选相开关的之路和投入选相开关控制的电容器数量。
优选的，还包括通过FPGA中央处理电路将每日采集到的无功功率数据经无线通信电路发送到上位机的步骤。
优选的，还包括通过上位机在每日0点之前，对低压配电网无功功率日负荷曲线数据经无线通信电路和FPGA中央处理电路进行更新的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述无功补偿装置，通过经上位机输入储存在存储器中的低压配电网无功功率日负荷曲线数据作为投切选相开关，选择电容器投切的数据参数，能够在负载端进行使用之前就实现无功功率的补偿，避免了现有技术当中先检测后补偿时出现的投切不稳定和过补偿问题，由于是参考曲线数据做提前投入，不采集负载的电流和电压信号作为参考，因此不会受到低压配电网负载频繁波动的影响，投切稳定，保证末端负载的正常运行。
进一步的，通过采集实时的负载的无功功率状况，通过电压、电流检测装置测得的两相间电压和剩余项电流，通过功率因素测量电路得出功率因数，与电压电流一同输入到FPGA中央处理电路中进行实时无功功率的计算，通过与投切基准数据的对比，能够发出比较投切信号，满足了负载使用中出现需求增大的状况，完善了投切功能。
进一步的，通过用户终端发送请求，能够在大功率重负载使用前，实现功率的提前补偿，解决了重负载用户的电机不能正常启动的问题，从而降低了线路损耗。
进一步的，通过断路器和熔断器实现了对投切电容的总控制和投切单元的保护，并且充分的利用选相开关，分别控制两个电容器，降低了装置的成本，提高了投切效率。
本发明所述的无功补偿方法，通过对投切信号的分类，实现无功补偿的前置性、及时性和按需分配，将时间补偿、随机补偿和检测补偿有机的结合统一到了一起，保证了其广泛的适应性，以及无功补偿的有效性，降低了线路的损耗，经统计至少降低了4个百分点的损耗，操作简单，使用方便，对电网冲击小。
进一步的，通过对实时无功功率的检测和传输，为上位机提供了无功功率的及时数据，实现每日对曲线数据的更新和修订，保证了时间补偿的准确性和目的性。
附图说明
图1为本发明所述无功补偿装置的接线结构示意框图。
图2为本发明实施例中所述的日负荷曲线。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种低压配网线路无功补偿装置，如图1所示，包括并联在低压配电网中的低压线路上的补偿单元，以及控制补偿单元投切的控制单元；所述的补偿单元包括依次连接在低压线路上的选相开关和电容器；所述的控制单元包括用于接收上位机发出的低压配电网无功功率日负荷曲线数据的无线通信电路；用于处理曲线数据并发出时间投切信号的FPGA中央处理电路；用于储存曲线数据的存储器；用于根据投切信号对选相开关进行投切控制的驱动电路。本优选实施例中，投入日负荷曲线如图2所示。
优选的，如图1所示，还包括用于采集低压配电网无功功率的采集单元；所述的采集单元包括用于测量低压配电网中任意两相间电压的电压采集电路，用于采集低压配电网中剩余一相电流的电流采集电路，用于将电流信号和电压信号转化为数字信号的AD转换电路，用于根据电流信号和电压信号测量功率因数的功率因素测量电路；AD转换电路和功率因数测量电路的输出端与FPGA中央处理电路的输入端连接。存储器还用于储存采集单元输入的采集数据和上位机输入的投切基准数据，FPGA中央处理电路还包括将采集数据与投切基准数据进行对比并发出比较投切信号的逻辑比较电路。还包括通过无线通信电路向FPGA中央处理电路发送请求投切信号的用户终端。所述补偿单元中的选相开关相互并联后通过熔断器和断路器连接在低压线路上；每个选相开关分别与驱动电路连接，且分别控制并联的两个电容器。本优选实施例中，以第一、第二两组选相开关并联，每组选相开关控制两个电容器的投入为例。
本发明一种基于以上优选实施例所述无功补偿装置的低压配网线路无功补偿方法，包括如下步骤，
1)根据上位机发出的低压配电网无功功率日负荷曲线数据，通过FPGA中央处理电路对数据的处理，在日负荷曲线上超过总负荷30%时对应的时间发出时间投切信号并计算出需补偿的时间无功功率；
2）根据采集单元采集的电流信号、电压信号和功率因数信号，通过FPGA中央处理电路计算得出实时需求的无功功率，一路对应采集时间储存到存储器中，一路通过和储存器中投切基准数据进行对比，当实时需求的无功功率超出投切基准数据时发出比较投切信号并计算出需补偿的比较无功功率；
3）通过用户终端向FPGA中央处理电路发出请求投切信号，FPGA中央处理电路计算出需补偿的请求无功功率；
4）根据由FGPA中央处理电路在步骤1）中产生的时间投切信号或在步骤2）中产生的比较投切信号或在步骤3）中接收到的请求投切信号，FPGA中央处理电路向驱动电路发出投切信号；当同时产生和接收到至少两个信号时，根据信号的优选等级选择发出最高等级的信号和对应需要补偿的无功功率；时间投切信号、比较投切信号和请求投切信号的优先等级依次降低；
5）驱动电路根据投切信号向相互并联的选相开关发出投入控制指令，根据投切信号对应的需要补偿的无功功率的大小选择投入选相开关的之路和投入选相开关控制的电容器数量。
还包括通过FPGA中央处理电路将每日采集到的无功功率数据经无线通信电路发送到上位机的步骤，以及通过上位机在每日0点之前，对低压配电网无功功率日负荷曲线数据经无线通信电路和FPGA中央处理电路进行更新的步骤。
按照图2所示的日负荷曲线进行投切控制时，第一电容器容量最小，在FPGA中央处理电路的控制下，全天二十四小时投入使用，按变压器最低负荷时消耗的无功量确定第一电容器的补偿容量，从而防止轻负荷时向农配网倒送无功。第二、三、四电容器根据用电负荷曲线进行投切，每天用电负荷有三个高峰期，即高于满负荷30%对应的时间出现上午8时—11时；下午16时—18时；晚上19时—23时，第二、三、四电容器由FPGA中央处理电路进行按时间控制，当达到时间点时，就发出时间投切信号，选相开关动作，选择第二、三、四电容器投入，当处在用电负荷低谷时间点时，负荷减小，选相开关断开，投切电容器退出使用，只有第一电容器投切进行无功补偿，避免了在用电负荷低谷时多组电容器同时投入出现过补偿现象。
由于多数大功率用电设备呈感性，电动机是消耗无功最多的低压用电设备，在长线路末端没有重负荷时，电压基本接近正常值，当呈感性的重负荷投入时，电压急剧下降，呈感性的负荷设备往往难以正常起动，投入使用，如果长时间处于不能正常起动状态，往往导致烧毁电机，给用户造成不小的经济损失，使用本发明所述的装置和方法，对呈感性的重负荷在时间补偿和对比补偿还不能够满足要求的情况给下，进行集中的请求补偿，继续投入电容器，满足启动要求。
利用本优选实例所述的无功补偿装置和无功补偿方法在五个台区进行试验后的数据对比如表一所示，其补偿效果和降损效果明显。
表一
| 台区 | 安装前线损率 | 安装后线损率 | 用户末端电压 | 设备启动电压 | 补偿后端电压 |
| 1 | 14% | 9% | 400V | 310V | 365V |
| 2 | 17% | 14% | 365V | 227V | 355V |
| 3 | 19% | 14% | 410V | 215V | 350V |
| 4 | 17% | 13% | 375V | 280V | 373V |
| 5 | 14.5% | 10% | 385V | 370V | 390V |
Claims (7)
1.一种低压配网线路无功补偿装置，其特征在于，包括并联在低压配电网中的低压线路上的补偿单元，以及控制补偿单元投切的控制单元；
所述的补偿单元包括依次连接在低压线路上的选相开关和电容器；
所述的控制单元包括用于接收上位机发出的低压配电网无功功率日负荷曲线数据的无线通信电路；用于处理曲线数据并发出时间投切信号的FPGA中央处理电路；用于储存曲线数据的存储器；用于根据投切信号对选相开关进行投切控制的驱动电路；
还包括用于采集低压配电网无功功率的采集单元；所述的采集单元包括用于测量低压配电网中任意两相间电压的电压采集电路，用于采集低压配电网中剩余一相电流的电流采集电路，用于将电流信号和电压信号转化为数字信号的AD转换电路，用于根据电流信号和电压信号测量功率因数的功率因数测量电路；AD转换电路和功率因数测量电路的输出端与FPGA中央处理电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种低压配网线路无功补偿装置，其特征在于，所述的存储器还用于储存采集单元输入的采集数据和上位机输入的投切基准数据，FPGA中央处理电路还包括将采集数据与投切基准数据进行对比并发出比较投切信号的逻辑比较电路。
3.根据权利要求2所述的一种低压配网线路无功补偿装置，其特征在于，还包括通过无线通信电路向FPGA中央处理电路发送请求投切信号的用户终端。
4.根据权利要求3所述的一种低压配网线路无功补偿装置，其特征在于，所述补偿单元中的选相开关相互并联后通过熔断器和断路器连接在低压线路上；每个选相开关分别与驱动电路连接，且分别控制并联的两个电容器。
5.一种基于权利要求4所述无功补偿装置的低压配网线路无功补偿方法，其特征在于，包括如下步骤，
1)根据上位机发出的低压配电网无功功率日负荷曲线数据，通过FPGA中央处理电路对数据的处理，在日负荷曲线上超过总负荷30％时对应的时间发出时间投切信号并计算出需补偿的时间无功功率；
2)根据采集单元采集的电流信号、电压信号和功率因数信号，通过FPGA中央处理电路计算得出实时需求的无功功率，一路对应采集时间储存到存储器中，一路通过和储存器中投切基准数据进行对比，当实时需求的无功功率超出投切基准数据时发出比较投切信号并计算出需补偿的比较无功功率；
3)通过用户终端向FPGA中央处理电路发出请求投切信号，FPGA中央处理电路计算出需补偿的请求无功功率；
4)根据由FPGA中央处理电路在步骤1)中产生的时间投切信号或在步骤2)中产生的比较投切信号或在步骤3)中接收到的请求投切信号，FPGA中央处理电路向驱动电路发出投切信号；当同时产生和接收到至少两个信号时，根据信号的优选等级选择发出最高等级的信号和对应需要补偿的无功功率；时间投切信号、比较投切信号和请求投切信号的优先等级依次降低；
5)驱动电路根据投切信号向相互并联的选相开关发出投入控制指令，根据投切信号对应的需要补偿的无功功率的大小选择投入选相开关的支路和投入选相开关控制的电容器数量。
6.根据权利要求5所述的一种无功补偿装置的低压配网线路无功补偿方法，其特征在于，还包括通过FPGA中央处理电路将每日采集到的无功功率数据经无线通信电路发送到上位机的步骤。
7.根据权利要求5所述的一种无功补偿装置的低压配网线路无功补偿方法，其特征在于，还包括通过上位机在每日0点之前，对低压配电网无功功率日负荷曲线数据经无线通信电路和FPGA中央处理电路进行更新的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310637386.2A CN103715699B (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 一种低压配网线路无功补偿装置及补偿方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310637386.2A CN103715699B (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 一种低压配网线路无功补偿装置及补偿方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103715699A CN103715699A (zh) | 2014-04-09 |
| CN103715699B true CN103715699B (zh) | 2015-10-28 |
Family
ID=50408433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310637386.2A Active CN103715699B (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 一种低压配网线路无功补偿装置及补偿方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103715699B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106229977B (zh) * | 2016-09-14 | 2018-08-24 | 山东华天电气有限公司 | 基于wifi通讯的线路电能质量优化装置、方法及系统 |
| CN108599179A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-09-28 | 东北农业大学 | 一种无功功率补偿方法 |
| CN112783251A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-05-11 | 黄山学院 | 一种变压器电压追踪反馈自动调节装置及其调节方法 |
| CN116995732A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-11-03 | 天津滨电电力工程有限公司 | 具有选相并网及功率调节功能的光伏并网控制装置及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201570867U (zh) * | 2009-11-07 | 2010-09-01 | 福建敏讯电气科技有限公司 | 一种智能学习型功率补偿控制器 |
| EP2451040A1 (en) * | 2010-11-05 | 2012-05-09 | Raw Power S.r.I. | Device for eliminating a dc current component circulating in a monophasic electrical grid |
| CN202978285U (zh) * | 2012-12-15 | 2013-06-05 | 安徽工程大学 | 一种无功补偿控制器 |
| CN203289108U (zh) * | 2012-11-23 | 2013-11-13 | 国家电网公司 | 基于gprs的配电线路无功优化智能控制系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9252596B2 (en) * | 2011-11-28 | 2016-02-02 | General Electric Company | System and method for reactive power compensation in power networks |
-
2013
- 2013-12-02 CN CN201310637386.2A patent/CN103715699B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201570867U (zh) * | 2009-11-07 | 2010-09-01 | 福建敏讯电气科技有限公司 | 一种智能学习型功率补偿控制器 |
| EP2451040A1 (en) * | 2010-11-05 | 2012-05-09 | Raw Power S.r.I. | Device for eliminating a dc current component circulating in a monophasic electrical grid |
| CN203289108U (zh) * | 2012-11-23 | 2013-11-13 | 国家电网公司 | 基于gprs的配电线路无功优化智能控制系统 |
| CN202978285U (zh) * | 2012-12-15 | 2013-06-05 | 安徽工程大学 | 一种无功补偿控制器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 新型农网台变终端无功补偿判据方案的研究;张志文等;《电力系统保护与控制》;20120801;第40卷(第15期);1-8 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103715699A (zh) | 2014-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20120306271A1 (en) | Storage battery system | |
| CN103986173B (zh) | 一种电力电子变压器的控制方法及系统 | |
| CN103972976A (zh) | 电能供应系统 | |
| CN103715699B (zh) | 一种低压配网线路无功补偿装置及补偿方法 | |
| CN111092487B (zh) | 宽带载波在智能电能表非计量功能上应用的方法 | |
| CN204304456U (zh) | 一种电网用自动无功补偿系统 | |
| CN104993520A (zh) | 一种基于超级电容的变频器低电压穿越支持装置 | |
| CN102664400B (zh) | 一种电能质量的监控方法 | |
| CN115395603A (zh) | 一种储能系统充电电压、功率自动调节方法及系统 | |
| CN201956690U (zh) | 高性能无功补偿综合控制装置 | |
| CN104022520B (zh) | 一种电网无功补偿装置及方法 | |
| CN110867934A (zh) | 市电太阳能充电模块共享系统 | |
| CN201393070Y (zh) | 低压无功综合补偿装置 | |
| CN104218665A (zh) | 一种电源供应装置及其切换方法 | |
| CN201893560U (zh) | 10kV电容器组自适应同步开关控制器 | |
| CN104979834A (zh) | 电网广域电压控制方法、系统及设备 | |
| CN101340097A (zh) | 智能模块化无功补偿装置 | |
| CN104882894A (zh) | 基于动态分相补偿的无功补偿控制器及其控制方法 | |
| CN104333016A (zh) | 低压配电网分散型无功补偿系统 | |
| CN204271513U (zh) | 一种可实现智能控制的有载调容变电站 | |
| CN203522209U (zh) | 配电变压器三相负荷智能平衡系统 | |
| CN110739698B (zh) | 10kV母线电压与公用配变出口电压调配方法及系统 | |
| CN208955660U (zh) | 变电站光伏交直流系统 | |
| CN203589734U (zh) | 一种柔性低压功率补偿装置 | |
| Abbas et al. | Comprehensive Modelling of an Optimized Energy Management System for Photovoltaic Standalone Building |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |