CN104167747A - 低压电网不平衡及无功补偿控制装置 - Google Patents

低压电网不平衡及无功补偿控制装置 Download PDF

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陈歆技
许苏跃
房雪涛
江卫中
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种低压电网不平衡及无功补偿控制装置，包括数据处理模块、CPU模块、通讯模块；其以网络损耗为控制目标来实现控制电容器组的投切；数据处理模块采样低压电网的电流以及电压后，根据所采集的电流和电压计算其有效值以及有功、无功、功率因数及电流不平衡度；CPU模块根据无功功率及电流不平衡度与其中设置的无功功率给定值及电流不平衡度给定值的偏差计算补偿量，并根据补偿量输出三相共补及单相分补投切控制信号；投切控制信号传送给电容器组的投切器件，投切器件根据投切控制信号进行投切从而对低压电网进行补偿。本发明的装置能够在对无功进行补偿的同时解决三相电流不平衡的问题，从而达到最优补偿效果。

Description

低压电网不平衡及无功补偿控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于对低压电网的三相不平衡和无功进行补偿的装置。
背景技术
我国现有的低压线路无功补偿装置多以采用功率因数为控制目标的控制器，控制电容器分组自动投切，投切电容器的开关多选用接触器，电容器组的接线方式采用三角形接线共补、星形分补和三角形、星形混合补偿，控制器投切判定依据为功率因数。但是低压配电网多为三相四线制，单独提高线路功率因数的无功补偿不能解决现有配电网变压器负荷不平衡的问题。归根结底，现有以补充功率因数为目的低压线路无功补偿装置，并不能解决三相四线制系统中中线电流过大的问题，也不能解决三相有功分布差距大而导致三相电流差距明显的问题，所以安装这种补偿装置并不能完全达到用户预期的补偿效果，难以满足供电及用户对电能质量的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能进行无功补偿又能解决三相电流不平衡问题的低压电网不平衡及无功补偿控制装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种低压电网不平衡及无功补偿控制装置，与对低压电网进行无功补偿的电容器组相连接并控制所述的电容器组的投切，所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置包括与低压电网相连接的数据处理模块、与所述的数据处理模块相连接的CPU模块、与所述的CPU模块互连的通讯模块；所述的电容器组的投切器件分别与所述的CPU模块相连接以及与所述的通讯模块互连；
所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置以电压控制为约束条件、以网络损耗为控制目标来实现控制所述的电容器组的投切；所述的数据处理模块采样所述的低压电网的电流以及电压后，根据所采集的电流和电压计算其有效值以及有功、无功、功率因数或及电流不平衡度；所述的CPU模块根据所述的功率因数无功功率或及所述的电流不平衡度分别与其中设置的功率因数无功功率给定值及电流不平衡度给定值的偏差计算补偿量，并根据所述的补偿量输出三相共补及单相分补投切控制信号：当所述的数据处理模块计算所得的无功功率功率因数低于所述的CPU模块中设置的无功功率功率因数给定值，或及所述的数据处理模块计算所得的电流不平衡度大于所述的CPU模块中设置的电流不平衡度给定值时，所述的CPU模块计算所得的补偿量为在能够补偿的范围内使得所述的低压电网满足平衡条件且所述的补偿模块的投切容量最小的值；所述的投切控制信号传送给所述的电容器组投切器件或通过所述的通讯模块传送给所述的电容器组，所述的补偿模块投切器件根据所述的投切控制信号进行投切从而对低压电网进行补偿。
所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置包括与所述的CPU模块相连接的存储模块。
所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置包括与所述的CPU模块相连接的显示模块。
所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置包括与所述的CPU模块相连接的输入模块。
所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置包括与所述的CPU模块相连接的通讯接口。
所述的CPU模块通过光电隔离装置和开关量控制装置与所述的电容器组相连接。
所述的数据处理模块采用傅立叶算法计算所述的电流和电压的有效值以及有功、无功、功率因数及电流不平衡度。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的装置能够在对无功进行补偿的同时解决三相电流不平衡的问题，从而达到最优补偿效果。
附图说明
附图1为本发明的配置示意图。
附图2为本发明的结构示意图。
附图3为本发明的动作流程框图。
以上附图中：1、数据处理模块；2、CPU模块；3、通讯模块；4、存储模块；5、显示模块；6、输入模块；7、通讯接口；8、输出调理模块；9、光电隔离装置；10、开关量控制装置。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：一种与对低压电网进行无功补偿的电容器组相连接并控制电容器组的投切的低压电网不平衡及无功补偿控制装置，如附图1所示，其分别与低压电网和电容器组相连接。
如附图2所示，低压电网不平衡及无功补偿控制装置包括数据处理模块1、CPU模块2、通信模块3、存储模块4、显示模块5、输入模块6以及通讯接口7。数据处理模块1与低压电网相连接并能够采集低压电网的电流和电压。具体的，数据处理模块1采用ADS8556数模转换器进行采样数据以及数据处理，6通道同步采样数模转化器，6个模拟输入组成3个通道组，计算基本电气参数。这些通道组可以并行采样，保留了信号的相对相位信息。独立的转换开始信号可以控制每个通道的转换，可以是4个通道或者是6个通道一起转换。CPU模块2与数据处理模块1相连接，其采用STM32F207处理器，以ARM 32-bit Cortex-M3为内核，主频120MHZ, 高达1M字节的片上闪存，高达128K字节的内嵌SRAM，具有丰富的外围接口。通信模块3与CPU模块2互连，其基于RS485通讯协议。存储模块4、显示模块5、输入模块6、通讯接口7分别与CPU模块2相连接。存储模块4用于数据的分区存储；显示模块5通过数字方式显示电气参数，包括：补偿前三相电压、电流、有功、无功、功率因数、三相电压电流不平衡度；补偿后三相电压、电流、有功、无功、功率因数、三相电压电流不平衡度和补偿容量；输入模块6包括键盘，通过输入模块6向CPU模块2中输入设定参数；通讯接口7用于与其他设备通讯。
电容器组分别与CPU模块2相连接以及与通信模块3互连，且电容器容量按照8421进行比例配置，可以最大限度实现多级数投切，提高补偿的准确度。具体的， CPU模块2依次通过输出调理模块8、光电隔离装置9和开关量控制装置10与电容器组中△型电容器组的投切器件相连接，或者CPU模块2通过通信模块3与电容器组中Y型电容器组的投切器件相连接从而通过通信模块3控制电容器组的过零投切或实时传输电容器组的投切状态。
上述低压电网不平衡及无功补偿控制装置以电压控制为约束条件、以网络损耗为控制目标的优化算法来实现控制电容器组的投切，通过补偿前后的电气量要求进行二次规划获得最优电气补偿量。
参见附图3所示，装置上电后对系统进行初始化，主要包括设置标志位和变量的初值，中断初始化，设置各接口芯片的初始化、电容器组投切状态指示灯的初始状态等。然后程序进入主循环：数据处理模块1采样低压电网的电流以及电压后，根据所采集的电流和电压采用傅立叶算法计算其有效值以及有功、无功、功率因数及电流不平衡度； CPU模块2根据无功功率和电流不平衡度分别与其中设置的无功功率给定值及电流不平衡度给定值之间的偏差计算补偿量，并根据补偿量输出三相共补及单相分补投切控制信号：当数据处理模块1计算所得的无功功率低于CPU模块2中设置的无功功率给定值，或数据处理模块1计算所得的电流不平衡度大于CPU模块2中设置的电流不平衡度给定值时，CPU模块2计算所得的补偿量为在能够补偿的范围内使得低压电网满足平衡条件且电容器组的投切容量最小的值；投切控制信号传送给电容器组的投切器件，投切器件根据投切控制信号进行投切从而对低压电网进行补偿。补偿后再次进入主程序循环。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低压电网不平衡及无功补偿控制装置，与对低压电网进行无功补偿的电容器组相连接并控制所述的电容器组的投切，其特征在于：所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置包括与低压电网相连接的数据处理模块、与所述的数据处理模块相连接的CPU模块、与所述的CPU模块互连的通讯模块；所述的电容器组的投切器件分别与所述的CPU模块相连接以及与所述的通讯模块互连；
所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置以电压控制为约束条件、以网络损耗为控制目标来实现控制所述的电容器组的投切；所述的数据处理模块采样所述的低压电网的电流以及电压后，根据所采集的电流和电压计算其有效值以及有功、无功、功率因数或及电流不平衡度；所述的CPU模块根据所述的功率因数无功功率或及所述的电流不平衡度分别与其中设置的功率因数无功功率给定值及电流不平衡度给定值的偏差计算补偿量，并根据所述的补偿量输出三相共补及单相分补投切控制信号：当所述的数据处理模块计算所得的无功功率功率因数低于所述的CPU模块中设置的无功功率功率因数给定值，或及所述的数据处理模块计算所得的电流不平衡度大于所述的CPU模块中设置的电流不平衡度给定值时，所述的CPU模块计算所得的补偿量为在能够补偿的范围内使得所述的低压电网满足平衡条件且所述的补偿模块的投切容量最小的值；所述的投切控制信号传送给所述的电容器组投切器件或通过所述的通讯模块传送给所述的电容器组，所述的补偿模块投切器件根据所述的投切控制信号进行投切从而对低压电网进行补偿。
2.根据权利要求1所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置，其特征在于：其包括与所述的CPU模块相连接的存储模块。
3.根据权利要求1所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置，其特征在于：其包括与所述的CPU模块相连接的显示模块。
4.根据权利要求1所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置，其特征在于：其包括与所述的CPU模块相连接的输入模块。
5.根据权利要求1所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置，其特征在于：其包括与所述的CPU模块相连接的通讯接口。
6.根据权利要求1所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置，其特征在于：所述的CPU模块通过光电隔离装置和开关量控制装置与所述的电容器组相连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的低压电网不平衡及无功补偿控制装置，其特征在于：所述的数据处理模块采用傅立叶算法计算所述的电流和电压的有效值以及有功、无功、功率因数及电流不平衡度。
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