CN103762609A - 采用工频通信遥控的配电网有功调节与无功补偿控制系统 - Google Patents

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Abstract

采用工频通信遥控的配电网有功调节与无功补偿控制系统，包括多支路电网监测控制器、各支路电压电流检测模块、工频通信装置、各支路有功功率调节与无功功率补偿装置，其特征在于：变压器低压出口侧安装电网监测控制器，在电网监测控制器和各支路有功功率调节与无功补偿装置中分别配置工频通信装置。本发明结构简单，有效地控制配电网各个支路的三相有功功率平衡分散就地调节和无功功率分散就地补偿投切。

Description

采用工频通信遥控的配电网有功调节与无功补偿控制系统
技术领域
本发明属于电力系统自动化领域，涉及配电网台区变压器一种基于工频通信技术遥控的有功调节与无功补偿控制系统。
背景技术
低压配电网传统降低线损和无功损耗方法通常采用配变低压侧集中补偿方式，即在配变低压侧安装无功补偿装置进行集中补偿，这种补偿方式能降低配电变压器本身及以上线路设备的功率损耗，但补偿点以下线路无降损作用，向低压负荷输送的无功功率仍然要经过低压线路的电阻和电抗，各负载之间存在着无功返流。
而采用配电网有功与无功功率多支路集中监测、各支路分散调节与补偿方式，即在变压器低压出口侧安装电网监测控制器，检测低压出口侧各支路的电压电流；根据各支路长度和负荷分布情况合理选择安装地点，将低压有功调节与无功补偿电容器分散安装在低压电网各支路的最佳调节与补偿点或负荷中心。然后通过电网监测控制器实时采样的各支路电压电流参数得出有功调节与无功补偿最佳方案，远程控制电容器就地进行有功调节与无功补偿，能最大限度地调节电网的三相不平衡度，减少无功电流在电网上的流动，降低线损，达到经济运行、改善电能质量的最终目的。
要实现有功调节与无功补偿远距离投切控制，需采用一种简便可靠的通信方式传送控制命令，而采用工频通信传送控制命令的方法实现同一台区配电网下有功调节与无功补偿电容器的远距离投切控制，能克服传统电力线载波通信抗干扰和负载衰减能力差的缺陷。但目前这种采用工频通信传送控制命令的方法实现同一台区配电网下有功调节与无功补偿的远距离投切控制系统仍然没有出现。
发明内容
本发明的目的是设计和制造采用工频通信遥控的配电网有功调节与无功补偿控制系统，以克服目前采用工频通信传送控制命令的方法实现同一台区配电网下有功调节与无功补偿电容器的远距离投切控制系统仍然没有出现，而采用传统电力载波通信导致抗干扰和负载衰减能力差的缺点。
本发明的目的是这样实现的：采用工频通信遥控的配电网有功调节与无功补偿控制系统，包括多支路电网监测控制器、各支路电压电流检测模块、工频通信装置、各支路有功功率调节与无功功率补偿装置，其特征在于：变压器低压出口侧安装电网监测控制器，以便在检测低压出口侧各支路设置电压电流检测模块，检测该支路的电压电流值，得出该支路三相的有功与无功功率参数；各支路最佳调节与补偿点或负荷中心安装有功功率调节与无功补偿装置，装置内部三相之间和相线与零线之间分别并联有电容器组，以实现有功功率相间转移和无功功率补偿；在电网监测控制器和各支路有功功率调节与无功补偿装置中分别配置一个以上的工频通信装置，工频通信装置采用在电网50Hz电压基波过零点附近调制电压或电流微弱畸变波形传输信息的方法实现控制命令在电力线上的发送接收，通过RS485通信接口分别与电网监测控制器和各支路有功功率调节与无功补偿装置连接实现控制命令的上传下传，工频通信装置均连接在同相电力线上；控制方案利用相间跨接电容可以转移有功功率、相零线间并联电容可以补偿无功功率的原理，由电网监测控制器检测得到各支路有功功率不平衡度和无功功率参数，确定投切方案，然后通过工频通信装置将投切命令沿电力线发送，由远端的工频通信装置接收再上传到有功功率调节与无功补偿装置，根据需要执行各组电容器投切，实现有功功率调节与无功功率补偿。
采取以上措施构成的控制系统，结构简单，造价低廉，可以有效地控制配电网各个支路的三相有功功率分散就地调节和无功功率分散就地补偿投切。
以下再结合附图和实施例对本发明作进一步的详述。
附图说明
附图1是本发明(实施例)控制系统总体功能图；
附图2是本发明(实施例)有功功率调节与无功功率补偿装置内连接电容器组示意图；
附图3是本发明(实施例)相间连接电容器的有功功率调节功能示意图；
下面再结合附图和实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
本发明通过在变压器低压出口侧安装电网监测控制器，在各支路设置电压电流检测模块检测低压出口侧各支路的电压电流，在配电网各支路最佳调节与补偿点或负荷中心安装有功功率调节与无功功率补偿装置，装置内部三相之间和相线与零线之间分别并联有电容器组，通过电网监测控制器确定调节和补偿方案，采用工频通信遥控传送控制命令，实现配电网各支路的分散有功调节与无功补偿控制。
为了有效地控制配电网各个支路的三相有功功率平衡分散就地调节和无功功率分散就地补偿投切，本发明采取了以下技术方案：
(1)变压器低压出口侧安装电网监测控制器，在检测低压出口侧各支路设置电压电流检测模块，检测该支路的电压电流值，得出该支路三相的有功与无功功率参数。
(2)各支路最佳调节与补偿点或负荷中心安装有功功率调节与无功补偿装置，装置内部三相之间和相线与零线之间分别并联有电容器组，可实现有功功率相间转移和无功功率补偿。
(3)在电网监测控制器和各支路有功功率调节与无功功率补偿装置中分别配置一个工频通信装置，工频通信装置采用在电网50Hz电压基波过零点附近调制电压或电流微弱畸变波形传输信息的方法实现控制命令在电力线上的发送接收，通过RS485通信接口分别与电网监测控制器和各支路有功功率调节与无功功率补偿装置连接实现控制命令的上传下传，工频通信装置均连接在同相电力线上，不用另外布设通信控制线路。
(4)控制方案利用相间跨接电容可以转移有功功率、相零线间并联电容可以补偿无功功率的原理，由电网监测控制器检测得到各支路有功功率不平衡度和无功功率参数，确定投切方案，然后通过工频通信装置将投切命令沿电力线发送，由远端的工频通信装置接收再上传到有功功率调节与无功功率补偿装置，根据需要执行各组电容器投切，实现有功功率调节与无功功率补偿。
本发明实施例所构成的控制系统主要包括：多支路电网监测控制器、各支路电压电流检测模块、工频通信装置、各支路有功功率调节与无功功率补偿装置，所组成的配电网功率集中监测和分散调节与补偿控制系统如附图1所示，多支路电网监测控制器安装在变压器低压出口侧并与各支路电压电流检测模块连接，用于检测各支路的电压电流值以得出有功与无功功率参数。各支路有功功率调节与无功功率补偿装置分散安装在各个出线分支的最佳有功调节与无功补偿点或负荷中心位置，装置内部的三相之间和相线与零线之间分别并联有电容器组，相间连接电容可以实现有功功率在两相之间的转移，用于调节三相有功功率平衡，相零之间并联电容用于实现该相无功功率补偿。电网监测控制器和各支路有功功率调节与无功功率补偿装置均设有RS485通信接口，通过RS485通信接口与工频通信装置相连接，工频通信装置再连接到配电网同相电力线上。当电网监测控制器发送控制命令控制某一支路有功功率调节与无功功率补偿装置进行投切时，命令通过RS485通信接口下传到相连接的工频通信装置，启动调制电路，将控制命令调制发送到低压配电网中，随电网电压波形传输，被远端有功功率调节与无功功率补偿装置中对应的工频通信装置所接收，通过RS485通信接口上传到与之相连接的某一支路有功功率调节与无功功率补偿装置，若装置编号与命令匹配，则启动执行某一组电容的投切控制。然后通过工频通信装置将投切状态发送到低压电网中，传回电网监测控制器。
各支路有功功率调节与无功功率补偿装置内连接电容器组示意图见附图2，内部的AB相、BC相、CA相之间分别连接有电容器组CAB、CBC、CCA，内部的A相与零线、B相与零线、C相与零线之间分别连接有电容器组CAO、CBO、CCO，电容器组可通过可控硅或固态继电器等电力电子开关控制投切。相间连接电容可以在对应的二相出现容性无功电流，并按所接ABC相顺序将开始相有功电流转移一部分到了第二相，从而实现有功功率在两相之间的转移，用于调节三相有功功率平衡，相零之间并联电容则直接用于实现该相无功功率补偿。下面以在AB相间接电容为例说明其有功功率调节功能，BC相、CA相以此类推。如附图3所示，在A及B相之间跨接电容C，电容C之间为AB线电压。从A方向看，电容C的电流Ia超前线电压Uab90°，Ia可以分解成两部分，一部分为超前A相电压Ua90°的容性电流Iaq，一部分为与A相电压Ua方向相反的有功电流Iap，A相有功电流减少。从B方向看，电容C的电流Ib超前线电压Uba90°，Ib可以分解成两部分，一部分为超前B相电压Ub90°的容性电流Ibq，一部分为与B相电压Ub方向相同的有功电流Ibp，B相有功电流增加。因此，在A及B相之间跨接电容C，可以将A相有功电流转移一部分到B相，同理，在B及C相之间跨接电容C，可以将B相有功电流转移一部分到C相，在C相及A相之间跨接电容C，可以将C相有功电流转移一部分到A相。因此，相间跨相连接电容，可以实现有功功率在相间的转移，从而实现有功功率调节。
电网检测控制器根据所检测的某一支路各相电压、电流值和有功功率、无功功率确定该支路有功功率调节与无功功率补偿方案为：(1)当A、B、C相中某一相功率因数低于投入限定值时，发出控制该支路对应的相零连接电容组投入命令，逐组投入补偿无功功率，直到功率因数符合要求。(2)当A、B、C相中有功功率不平衡度高于调节限定值时，先确定有功功率最大的所在相位，控制本相位与下方相位之间连接的电容组逐组投入，将该相位有功功率转移到下方相位，在各相的功率因数不超过1的前提下调节直到本相位与下方相位之间的有功功率不平衡度最小，若投入后，下方相位与第三相位相比，出现有功功率不平衡度增大，则应对下方相位与第三相位的相间连接电容进行投入，再转移两相之间的有功功率，在各相的功率因数不超过1的前提下直到取得有功功率不平衡度减小的效果。

Claims (1)

1.采用工频通信遥控的配电网有功调节与无功补偿控制系统，包括多支路电网监测控制器、各支路电压电流检测模块、工频通信装置、各支路有功功率调节与无功功率补偿装置，其特征在于：变压器低压出口侧安装电网监测控制器，以便在检测低压出口侧各支路设置电压电流检测模块，检测该支路的电压电流值，得出该支路三相的有功与无功功率参数；各支路最佳调节与补偿点或负荷中心安装有功功率调节与无功补偿装置，装置内部三相之间和相线与零线之间分别并联有电容器组，以实现有功功率相间转移和无功功率补偿；在电网监测控制器和各支路有功功率调节与无功补偿装置中分别配置一个以上的工频通信装置，工频通信装置采用在电网50Hz电压基波过零点附近调制电压或电流微弱畸变波形传输信息的方法实现控制命令在电力线上的发送接收，通过RS485通信接口分别与电网监测控制器和各支路有功功率调节与无功补偿装置连接实现控制命令的上传下传，工频通信装置均连接在同相电力线上；控制方案利用相间跨接电容可以转移有功功率、相零线间并联电容可以补偿无功功率的原理，由电网控制器检测得到各支路有功功率不平衡度和无功功率参数，确定投切方案，然后通过工频通信装置将投切命令沿电力线发送，由远端的工频通信装置接收再上传到有功功率调节与无功补偿装置，根据需要执行各组电容器投切，实现有功功率调节与无功功率补偿。
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