CN104297581A - 无功投切模拟测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无功投切模拟测试系统及方法，系统包括多个电容器、多个无功补偿单元、投切开关和感性负载，无功补偿单元均对应有优先级，投切开关包括多个输入接口和输出接口，每一输出接口均接该些电容器中的一个，每一无功补偿单元均对应接该些输入接口中的若干；接通电源，该些无功补偿单元自动组网且组网成功，优先级最高的无功补偿单元中的主控制器计算系统的功率因数，若功率因数小于目标值则计算功率因数与目标值的差值，并根据差值计算需要投入的无功功率，主控制器发送控制投入信号至至少一预投的电容器对应的无功补偿单元；对应的无功补偿单元控制对应的预投的电容器投入，降低现场调试时间，更好地模拟测试现场设备的硬件和软件。
Description
技术领域
本发明涉及一种无功投切系统及方法，特别涉及一种可模拟现场设备的无功投切情况的无功投切模拟测试系统及方法。
背景技术
在电力系统中，目前对现场设备进行调试的一般做法是现场调试，而现场设备往往受用户用电的情况的影响，不可随时调试，由于现场设备占地面积大，输送电压的线路也相对较长，所以这种调试方法大大增加了现场的调试时间，且在不断的调试过程中会加大对现场设备的损耗，输电线路较长也会导致电能损耗大，进而导致功率因数降低，不利于对现场设备的调试，无法更好地对现场设备的硬件例如部件以及电路结构和软件进行测试。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中对现场设备进行现场调试的方式增加现场调试时间、加大现场设备的损耗以及无法更好地对现场设备的硬件和软件进行测试的缺陷，提供一种结构相对简单、能够大为降低现场调试的时间以及更好地模拟测试现场设备的硬件和软件的无功投切模拟测试系统及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种无功投切模拟测试系统，其特点在于，其包括多个并联的电容器、多个用于控制该些电容器投切的无功补偿单元、一投切开关以及至少一与该些电容器相并联的感性负载，该些无功补偿单元均对应有一优先级且电连接一电源，该投切开关包括多个输入接口和与该些输入接口一一对应的输出接口，每一输出接口均连接该些电容器中的一个，每一无功补偿单元均对应连接该些输入接口中的若干个，且每一无功补偿单元连接的输入接口均不同；
接通该电源后，该些无功补偿单元自动组网，且在组网成功后，优先级最高的无功补偿单元中的主控制器用于计算该无功投切测试系统的功率因数，并比较该功率因数与一目标值的大小，若该功率因数小于该目标值则该主控制器还用于计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要投入的无功功率，该主控制器用于发送一控制投入信号至从该些电容器中未投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预投的电容器对应的无功补偿单元；该些对应的无功补偿单元用于控制对应的预投的电容器投入；
若该功率因数大于该目标值或强制切除该感性负载则该主控制器还用于计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率，该主控制器用于发送一控制切除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预切的电容器对应的无功补偿单元；该些对应的无功补偿单元用于控制对应的预切的电容器切除。
在本方案中，组网就是指网络组建，分为以太网组网和ATM局域网(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式，ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术)组网。其中，以太网组网非常灵活和简便，可使用多种物理介质，以不同拓扑结构组网，是目前国内外应用最为广泛的一种网络。且组网成功指的是网络组建成功，即成功连接网络。
较佳地，该主控制器用于从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功率由大到小的顺序选取该些预投的电容器，并按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送该控制投入信号至该些对应的无功补偿单元。该些预投的电容器的无功功率有大有小，本方案是按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送该控制投入信号至该些对应的无功补偿单元，具体为：该主控制器先将控制投入信号发送给该些预投的电容器中无功功率最大的电容器对应的无功补偿单元，再将控制投入信号发送给该些预投的电容器中无功功率次大的电容器对应的无功补偿单元，以此类推，最后将控制投入信号发送给该些预投的电容器中无功功率最小的电容器对应的无功补偿单元。
较佳地，该主控制器用于从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取该些预切的电容器，并按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送该控制切除信号至该些对应的无功补偿单元。具体为：该主控制器先将控制切除信号发送给该些预切的电容器中最先投入的电容器对应的无功补偿单元，再将控制切除信号发送给该些预切的电容器中次先投入的电容器对应的无功补偿单元，以此类推，最后将控制切除信号发送给该些预切的电容器中最后投入的电容器对应的无功补偿单元。
较佳地，该无功投切模拟测试系统还包括一用于接入电网的调压器和一与该调压器的输出端串接的电流互感器，该电流互感器还与每一无功补偿单元相连接，每一无功补偿单元均接入该电网，该调压器、该感性负载和该电流互感器构成一回路。
其中，该调压器的输入侧的输入电压为220V，该调压器的输出侧的输出电压范围为0-300V，该调压器输出的最大电流值为8A。
该感性负载例如电感用于模拟现场设备中的感性负载，该电流互感器用于模拟现场设备中的进线互感器，采集出的电流直接传输至各无功补偿单元。
较佳地，该无功投切模拟测试系统还包括一滑动变阻器，该滑动变阻器与该感性负载相并联。该滑动变阻器用于模拟现场设备中的阻性负载，最大电流为5A，最大电阻值为75欧。
较佳地，该投切开关为一可编程继电保护设备，该些无功补偿单元均为C7系列电容器设备，C7系列电容器设备为上海致维电气有限公司生产的产品。
本发明还提供一种无功投切模拟测试方法，其特点在于，其利用上述的无功投切模拟测试系统实现，该无功投切模拟测试方法包括以下步骤：
S1、接通该电源后，该些无功补偿单元自动组网，且组网成功；
S2、优先级最高的无功补偿单元中的主控制器计算该无功投切测试系统的功率因数，并比较该功率因数与该目标值的大小，若是该功率因数小于该目标值则进入步骤S3，若是该功率因数大于该目标值则进入步骤S6；
S3、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要投入的无功功率；
S4、该主控制器发送该控制投入信号至从该些电容器中未投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预投的电容器对应的无功补偿单元；
S5、该些对应的无功补偿单元控制对应的预投的电容器投入，结束流程；
S6、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率；
S7、该主控制器发送该控制切除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预切的电容器对应的无功补偿单元；
S8、该些对应的无功补偿单元控制对应的预切的电容器切除，结束流程。
在步骤S2中，该功率因数大于该目标值分为两种情况，第一种情况是该无功投切模拟测试系统当前时刻的功率因数就大于该目标值，第二种情况是由于强制切除该感性负载而导致的功率因数变为大于目标值的数值。
较佳地，在步骤S4中，该主控制器从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功率由大到小的顺序选取该些预投的电容器，并按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送该控制投入信号至该些对应的无功补偿单元。具体为：该主控制器先将控制投入信号发送给该些预投的电容器中无功功率最大的电容器对应的无功补偿单元，再将控制投入信号发送给该些预投的电容器中无功功率次大的电容器对应的无功补偿单元，以此类推，最后将控制投入信号发送给该些预投的电容器中无功功率最小的电容器对应的无功补偿单元。
较佳地，在步骤S7中，该主控制器从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取该些预切的电容器，并按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送该控制切除信号至该些对应的无功补偿单元。具体为：该主控制器先将控制切除信号发送给该些预切的电容器中最先投入的电容器对应的无功补偿单元，再将控制切除信号发送给该些预切的电容器中次先投入的电容器对应的无功补偿单元，以此类推，最后将控制切除信号发送给该些预切的电容器中最后投入的电容器对应的无功补偿单元。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明提供一种无功投切模拟测试系统及方法，可模拟现场设备的无功的变化，判断各无功补偿单元是否满足现场运行的要求，具有结构相对简单、能够大为降低现场调试的时间以及更好地模拟测试现场设备的硬件和软件的优点。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的无功投切模拟测试系统的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的无功投切模拟测试方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1所示，本发明提供了一种无功投切模拟测试系统，其包括多个并联的电容器(本实施例中选用了12个并联的电容器C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11以及C12，其中图1明确标出了电容器C1、C2、C11以及C12，而省略了电容器C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9及C10的标出)、多个用于控制该些电容器投切的无功补偿单元1(本实施例中选用了6个无功补偿单元，即图1中的C7S)、一执行投切动作的可编程继电保护设备2(即PR500)以及至少一与该些电容器相并联的感性负载(本实施例中选用了2个感性负载分别为电感L1和电感L2)，该些无功补偿单元1均为C7系列电容器设备，该些无功补偿单元1均对应有一优先级，且每一无功补偿单元1均通过一空气开关(即空开)3接入一电网，该可编程继电保护设备2包括多个输入接口和与该些输入接口一一对应的输出接口，每一输出接口均连接该些电容器中的一个，每一无功补偿单元均对应连接该些输入接口中的若干个，且每一无功补偿单元连接的输入接口均不同。
继续图1，该无功投切模拟测试系统还包括一用于接入该电网的调压器4、一与该调压器4的输出端串接的电流互感器5(即CT)和一滑动变阻器R，该滑动变阻器R与该感性负载(电感L1和电感L2)相并联，该电流互感器5还与每一无功补偿单元1相连接，该调压器4、该感性负载和该电流互感器5构成一回路。
其中，该调压器4的输入侧的输入电压为220V，该调压器4的输出侧的输出电压范围为0-300V，该调压器4输出的最大电流值为8A。该感性负载例如电感L1和电感L2用于模拟现场设备中的感性负载，该电流互感器5用于模拟现场设备中的进线互感器，采集出的电流直接传输至各无功补偿单元。该滑动变阻器R用于模拟现场设备中的阻性负载，最大电流为5A，最大电阻值为75欧。
上面介绍了该无功投切模拟测试系统的硬件电路结构及该结构中的元器件的物理参数，下面具体介绍通过该些元器件实现循环投切测试、过补偿测试以及甩负荷测试的过程：
循环投切测试过程：接通该电网后，该些无功补偿单元1自动组网，且在组网成功后，优先级最高的无功补偿单元1中的主控制器用于计算该无功投切测试系统的功率因数，并比较该功率因数与一目标值的大小，若该功率因数小于该目标值则该主控制器还用于计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要投入的无功功率，该主控制器用于从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功率由大到小的顺序选取无功功率之和等于该无功功率的预投的电容器，并按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送一控制投入信号至该些预投的电容器对应的无功补偿单元1；该些对应的无功补偿单元1用于控制对应的预投的电容器投入；若该功率因数大于该目标值则该主控制器还用于计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率，该主控制器用于从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取无功功率之和等于该无功功率的预切的电容器，并按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送一控制切除信号至该些预切的电容器对应的无功补偿单元1；该些对应的无功补偿单元1用于控制对应的预切的电容器切除。
过补偿测试过程：该主控制器用于计算该无功投切测试系统的当前功率因数，并比较当前功率因数与该目标值的大小，比较出当前功率因数大于该目标值则该主控制器用于计算当前功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率，该主控制器用于按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送该控制切除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预切的电容器对应的无功补偿单元1；该些对应的无功补偿单元1用于控制对应的预切的电容器切除。
甩负荷测试过程：在强制切除该感性负载时，该主控制器用于计算该无功投切测试系统的当前功率因数，并比较当前功率因数与该目标值的大小，比较出当前功率因数大于该目标值则该主控制器用于计算当前功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率，该主控制器用于按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送该控制切除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预切的电容器对应的无功补偿单元1；该些对应的无功补偿单元1用于控制对应的预切的电容器切除。
如图2所示，本发明还提供一种无功投切模拟测试方法，其利用上述的无功投切模拟测试系统实现，该无功投切模拟测试方法包括以下步骤：
步骤101、接通该电源后，该些无功补偿单元自动组网，且组网成功；
步骤102、优先级最高的无功补偿单元中的主控制器计算该无功投切测试系统的功率因数，并比较该功率因数与一目标值的大小，若是该功率因数小于该目标值则进入步骤103，若是该功率因数大于该目标值则进入步骤106；
步骤103、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要投入的无功功率；
步骤104、该主控制器从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功率由大到小的顺序选取无功功率之和等于该无功功率的预投的电容器，并按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送一控制投入信号至该些预投的电容器对应的无功补偿单元；
步骤105、该些对应的无功补偿单元控制对应的预投的电容器投入，结束流程；
步骤106、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率；
步骤107、该主控制器从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取无功功率之和等于该无功功率的预切的电容器，并按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送一控制切除信号至该些预切的电容器对应的无功补偿单元；
步骤108、该些对应的无功补偿单元控制对应的预切的电容器切除，结束流程。
在步骤102中，该功率因数大于该目标值分为两种情况，第一种情况是该无功投切模拟测试系统当前时刻的功率因数就大于该目标值，第二种情况是由于强制切除该感性负载而导致的功率因数变为大于目标值的数值。
下面举一具体的例子来进一步说明本发明，以使本领域的技术人员能够更好地理解本发明：
在本实施例中，参考图1所示，该无功投切模拟测试系统包括6个无功补偿单元1、一个可编程继电保护设备2、12个并联的电容器以及均与任意一个电容器相并联的电感L1和电感L2，这12个并联的电容器分别为电容器C1(20Kvar/480V，即电容器C1的额定无功功率为20Kvar，额定电压为480V)、电容器C2(20Kvar/480V)、电容器C3(20Kvar/480V)、电容器C4(20Kvar/480V)、电容器C5(20Kvar/480V)、电容器C6(20Kvar/480V)、电容器C7(20Kvar/480V)、电容器C8(20Kvar/480V)、电容器C9(40Kvar/480V)、电容器C10(10Kvar/480V)、电容器C11(40Kvar/480V)以及电容器C12(10Kvar/480V)，这6个无功补偿单元1均具有一个物理地址，每个无功补偿单元1具有的物理地址均不相同，具体地，该6个无功补偿单元1的物理地址依次为1#、2#、3#、4#、5#和6#，其中图1明确标出了物理地址分别为1#、2#和6#的无功补偿单元1，而省略了对物理地址分别为3#、4#和5#的无功补偿单元1的标出。
该可编程继电保护设备2包括12个输入接口和与该12个输入接口一一对应的输出接口，这12个输入接口分别为输入接口Di1、输入接口Di2、输入接口Di3、输入接口Di4、输入接口Di5、输入接口Di6、输入接口Di7、输入接口Di8、输入接口Di9、输入接口Di10、输入接口Di11和输入接口Di12，这12个输出接口分别为输出接口Do1、输出接口Do2、输出接口Do3、输出接口Do4、输出接口Do5、输出接口Do6、输出接口Do7、输出接口Do8、输出接口Do9、输出接口Do10、输出接口Do11和输出接口Do12，其中图1明确标出了输入接口Di1、输入接口Di2、输入接口Di3、输入接口Di4、输入接口Di11以及输入接口Di12，而省略了对输入接口Di5、输入接口Di6、输入接口Di7、输入接口Di8、输入接口Di9以及输入接口Di10的标出，还有，图1明确标出了输出接口Do1、输出接口Do2、输出接口Do3、输出接口Do11以及输出接口Do12，而省略了对输出接口Do4、输出接口Do5、输出接口Do6、输出接口Do7、输出接口Do8、输出接口Do9以及输出接口Do10的标出。
而且，输出接口Do1连接电容器C1，输出接口Do2连接电容器C2，输出接口Do3连接电容器C3，输出接口Do4连接电容器C4，输出接口Do5连接电容器C5，输出接口Do6连接电容器C6，输出接口Do7连接电容器C7，输出接口Do8连接电容器C8，输出接口Do9连接电容器C9，输出接口Do10连接电容器C10，输出接口Do11连接电容器C11，输出接口Do12连接电容器C12。
还有，物理地址为1#的无功补偿单元连接输入接口Di1和输入接口Di2，物理地址为2#的无功补偿单元连接输入接口Di3和输入接口Di4，物理地址为3#的无功补偿单元连接输入接口Di5和输入接口Di6，物理地址为4#的无功补偿单元连接输入接口Di7和输入接口Di8，物理地址为5#的无功补偿单元连接输入接口Di9和输入接口Di10，物理地址为6#的无功补偿单元连接输入接口Di11和输入接口Di12。
这六个无功补偿单元1装在小金属盒中，通过该电网供电，且该电网的B相电压(即图1中的Ub)通过该调压器4给电流互感器5、滑动变阻器R、电感L1、电感L2以及12个电容器供电。其中电流互感器5串接在该调压器4的输出电压回路中，模拟进线互感器，采集的电流直接送入这六个无功补偿单元1；滑动变阻器R模拟阻性负载，最大电流为5A，最大电阻值为75欧；电感L1模拟电感量较小的感性负载，单相电感量6.14mH，仅接入单相；电感L2模拟电感量较大的感性负载，由单相电感量6.14mH和单相电感量5.184mH串接构成。此外，电容器C1-电容器C12模拟无功投入；可编程继电保护设备2采集各无功补偿单元的继电器动作状态作为开关输入量，经过编程，驱动可编程继电保护设备2的相应输出接口，执行投切电容动作。
下面具体介绍该无功投切模拟测试系统的测试过程，但在具体测试之前，还需要对该无功投切模拟测试系统进行初始化，具体初始化步骤为：
1)调节该滑动变阻器R，使滑动变阻器R的阻值调节为最大阻值，该调压器4的初始值为零；
2)合上该空气开关3，接通该电网，将该调压器4的输出电压调节至10V左右(实际8.3V左右)；
3)调节该滑动变阻器R，观察该无功投切模拟测试系统的功率因数，并将该功率因数调节至0.7左右即可；
4)统一通讯波特率，将电流互感器5变比设置为58，即在该调压器4的输出电压实际值为8.3V时，经过测量及计算获得电流互感器5变比为58。
5)断开该空气开关3并再次合上该空气开关3。
在进行完上述初始化步骤后，该些无功补偿单元开始组网，组网成功后即可开始测试实验了，下面具体说明该测试过程：
循环投切测试过程：
该无功投切模拟测试系统接通该电网后，物理地址分别为1#、2#、3#、4#、5#和6#的无功补偿单元自动组网，其中物理地址分别为1#、2#、3#、5#和6#的无功补偿单元连接上网络，即组网成功，而物理地址为4#的无功补偿单元为手动组网方式，即物理地址为4#的无功补偿单元只有通过工作人员的手动强制投入才能连接上网络，所以物理地址为4#的无功补偿单元暂时未连接上网络。
优先级最高(即物理地址最小)的无功补偿单元1中的控制器为主控制器，在本实施例中，物理地址为1#的无功补偿单元中的控制器为主控制器。该主控制器用于计算该无功投切测试系统的功率因数，此时该功率因数为0.73，该主控制器判断出该功率因数0.73小于目标范围0.9-0.95，则进一步地，该主控制器计算该功率因数与目标范围的差值为0.17-0.22，并根据该差值计算需要投入的无功功率为120Kvar，如何根据该差值计算出需要投入的无功功率是现有技术，这里就不再赘述。该主控制器知道了需要投入的无功功率，从电容器C1-C12中未投入的电容器(即电容器C1-C12)中按照电容器的无功功率由大到小的顺序选取无功功率之和等于该无功功率(120Kvar)的预投的电容器(即无功功率为40Kvar的电容器C9，无功功率为40Kvar的电容器C11，无功功率为20Kvar的电容器C1，无功功率为20Kvar的电容器C2)。
该主控制器还按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送一控制投入信号至该些预投的电容器对应的无功补偿单元1。具体为：该主控制器先将控制投入信号发送给无功功率为40Kvar的电容器C9对应的物理地址为5#的无功补偿单元，物理地址为5#的无功补偿单元控制电容器C9投入，此时功率因数为0.79；再将控制投入信号发送给无功功率为40Kvar的电容器C11对应的物理地址为6#的无功补偿单元，物理地址为6#的无功补偿单元控制电容器C11投入，此时功率因数为0.85；再将控制投入信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C1对应的物理地址为1#的无功补偿单元，物理地址为1#的无功补偿单元控制电容器C1投入，此时功率因数为0.88；最后将控制投入信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C2对应的物理地址为1#的无功补偿单元，物理地址为1#的无功补偿单元控制电容器C2投入，此时功率因数为0.91。在投入无功功率之和为120Kvar的电容器之后，该无功投切测试系统的功率因数就在目标范围0.9-0.95之内了。
手动改变该无功投切模拟测试系统的目标范围为0.8-0.85，通过上述过程可知此时的功率因数为0.91，该主控制器判断出功率因数0.91大于目标范围0.8-0.85，则进一步地，该主控制器计算功率因数与目标范围的差值为0.11-0.16，并根据该差值(0.11)计算需要切除的无功功率为40Kvar，该主控制器知道了需要切除的无功功率，从已投入的电容器(即电容器C9、电容器C11、电容器C1以及电容器C2)中按照电容器投入先后顺序选取无功功率之和等于该无功功率(40Kvar)的预切的电容器(即无功功率为40Kvar的电容器C9)，该主控制器将控制切除信号发送给无功功率为40Kvar的电容器C9对应的物理地址为5#的无功补偿单元，物理地址为5#的无功补偿单元控制电容器C9切除，此时功率因数为0.85。在切除无功功率之和为40Kvar的电容器之后，该无功投切测试系统的功率因数就在目标范围0.8-0.85之内了。
手动改变该无功投切模拟测试系统的目标范围为0.9-0.95，通过上述过程可知此时的功率因数为0.85，该主控制器判断出功率因数0.85小于目标范围0.9-0.95，则进一步地，该主控制器计算功率因数与目标范围的差值为0.05-0.1，并根据该差值(0.05)计算需要投入的无功功率为40Kvar，该主控制器知道了需要投入的无功功率，从电容器C1-C12中未投入的电容器中按照电容器由大到小的顺序选取无功功率之和等于该无功功率(40Kvar)的预投的电容器(即无功功率为20Kvar的电容器C3，无功功率为20Kvar的电容器C4)。该主控制器先将控制投入信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C3对应的物理地址为2#的无功补偿单元，物理地址为2#的无功补偿单元控制电容器C3投入，此时功率因数为0.88；再将控制投入信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C4对应的物理地址为2#的无功补偿单元，物理地址为2#的无功补偿单元控制电容器C4投入，此时功率因数为0.92；在投入无功功率之和为40Kvar的电容器之后，该无功投切测试系统的功率因数就在目标范围0.9-0.95之内了。
因此，该无功投切模拟测试系统在整个循环投切测试过程中一直遵循先投入先切除、循环投切的原则，即该无功投切模拟测试系统的循环投切测试过程真实地模拟了现场设备的循环投切过程。
2)过补偿测试过程
假设该无功投切模拟测试系统当前的功率因数为0.92，目标范围为0.9-0.95，手动强制投入物理地址为4#的无功补偿单元对应的无功功率为20Kvar的电容器C7，此时功率因数为0.95，并未超出目标范围，继续手动强制投入物理地址为4#的无功补偿单元对应的无功功率为20Kvar的电容器C8，此时功率因数为0.98，即该无功投切模拟测试系统出现了过补偿的现象，需要切除部分已投入的电容器，具体为：
假设已投入的电容器中按照投入的先后顺序分别为无功功率为20Kvar的电容器C1、无功功率为20Kvar的电容器C2和无功功率为20Kvar的电容器C3，则该主控制器计算功率因数(0.98)与目标范围(0.9-0.95)的差值为0.03-0.08，并根据该差值(0.03)计算需要切除的无功功率为40Kvar，该主控制器知道了需要切除的无功功率，从已投入的电容器(即电容器C1、电容器C2以及电容器C3)中按照投入先后顺序选取无功功率之和等于该无功功率(40Kvar)的预切的电容器(即无功功率为20Kvar的电容器C1和无功功率为20Kvar的电容器C2)，该主控制器将控制切除信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C1对应的物理地址为1#的无功补偿单元，物理地址为1#的无功补偿单元控制电容器C1切除，此时功率因数为0.96，再将控制切除信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C2对应的物理地址为1#的无功补偿单元，物理地址为1#的无功补偿单元控制电容器C2切除，此时功率因数为0.93，即功率因数(0.93)在目标范围0.9-0.95之内。
因此，该无功投切模拟测试系统在出现过补偿现象时，需要切除部分已投入的电容器，在此切除电容器的过程中也遵循先投入先切除、循环投切的原则，该无功投切模拟测试系统的过补偿测试过程真实地模拟了现场设备的过补偿过程。
3)甩负荷测试过程
假设该无功投切模拟测试系统当前的功率因数为0.9，目标范围为0.9-0.95，手动强制切除电感L2，此时功率因数为0.99，超出了目标范围，需要切除部分已投入的电容器，具体为：
假设已投入的电容器中按照投入的先后顺序分别为无功功率为20Kvar的电容器C4、20Kvar的电容器C5、无功功率为20Kvar的电容器C6和无功功率为10Kvar的电容器C10，则该主控制器计算功率因数(0.99)与目标范围(0.9-0.95)的差值为0.04-0.09，并根据该差值(0.04)计算需要切除的无功功率为40Kvar，该主控制器知道了需要切除的无功功率，从已投入的电容器(即电容器C4、电容器C5、电容器C6以及电容器C10)中按照投入先后顺序选取无功功率之和等于该无功功率(40Kvar)的预切的电容器(即无功功率为20Kvar的电容器C4和无功功率为20Kvar的电容器C5)，该主控制器将控制切除信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C4对应的物理地址为2#的无功补偿单元，物理地址为2#的无功补偿单元控制电容器C4切除，此时功率因数为0.96，再将控制切除信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C5对应的物理地址为3#的无功补偿单元，物理地址为3#的无功补偿单元控制电容器C5切除，此时功率因数为0.93，即功率因数(0.93)在目标范围0.9-0.95之内。
因此，该无功投切模拟测试系统在切负荷时，系统中的功率因数骤然增大，需要切除部分已投入的电容器，在此切除电容器的过程中也遵循先投入先切除的原则，该无功投切模拟测试系统的甩负荷测试过程真实地模拟了现场设备的甩负荷过程。
此外，本实施例的下表1给出了该无功投切模拟测试系统未接入电感L2时手动依次投入各电容器的测试数据：
表1
| 投入电容器情况 | Q总 | PF | P | Q | Ib | Us | Im | IR | IL1 | IC |
| 未投入 | 0 | 0.73 | 107 | 100 | 219 | 8.28 | 3.886 | 2.234 | 3.021 | 0 |
| 投C1 | 20 | 0.76 | 104 | 89 | 205 | 8.27 | 3.625 | 2.253 | 3.012 | 0.366 |
| 投C1和C2 | 40 | 0.79 | 100 | 77 | 190 | 8.28 | 3.39 | 2.257 | 3.031 | 0.72 |
| 投C1-C3 | 60 | 0.83 | 100 | 66 | 181 | 8.3 | 3.197 | 2.286 | 3.022 | 1.071 |
| 投C1-C4 | 80 | 0.87 | 98 | 56 | 170 | 8.3 | 3.012 | 2.292 | 3.024 | 1.428 |
| 投C1-C5 | 100 | 0.91 | 98 | 44.4 | 161.8 | 8.29 | 2.862 | 2.292 | 3.029 | 1.782 |
| 投C1-C6 | 120 | 0.94 | 99 | 34 | 156.6 | 8.31 | 2.767 | 2.3 | 3.054 | 2.16 |
| 投C1-C7 | 140 | 0.97 | 100 | 22 | 154 | 8.34 | 2.734 | 2.318 | 3.056 | 2.5 |
| 投C1-C8 | 160 | 0.99 | 101.5 | 11 | 153.7 | 8.34 | 2.736 | 2.314 | 3.057 | 2.862 |
其中，Q总为手动投入的电容总量，PF为该系统的功率因数，P为该系统的有功功率，Q为该系统的无功功率，Ib为该系统的进线B相电流，Us为调压器的输出电压，Im为系统的输出总电流，IR为滑动变阻器的电流，IL1为电感L1的电流，IC为总电容器的电流。
对上述数据进行分析，对该无功投切模拟测试系统可得出以下结论：
1)每投入一个无功功率为20Kvar的电容器，总电容器的电流IC增加0.375A左右，功率因数PF提高0.03-0.04，系统的无功功率Q减小在11-12Kvar之间；
2)调压器的输出电压Us始终比较稳定；
3)系统的有功功率P比较稳定，且随着电容器的增加，略有下降，与现场设备的真实情况比较一致(未过补之前)；
4)系统的输出总电流Im随着电容器的增加，略有下降，与现场设备的真实情况比较一致(未过补之前)。
综上所述，该无功投切模拟测试系统能够很好地模拟现场设备的真实无功投切的过程，具有结构相对简单、能够大为降低现场调试的时间以及更好地模拟测试现场设备的硬件和软件的优点。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种无功投切模拟测试系统，其特征在于，其包括多个并联的电容器、多个用于控制该些电容器投切的无功补偿单元、一投切开关以及至少一与该些电容器相并联的感性负载，该些无功补偿单元均对应有一优先级且电连接一电源，该投切开关包括多个输入接口和与该些输入接口一一对应的输出接口，每一输出接口均连接该些电容器中的一个，每一无功补偿单元均对应连接该些输入接口中的若干个，且每一无功补偿单元连接的输入接口均不同；
接通该电源后，该些无功补偿单元自动组网，且在组网成功后，优先级最高的无功补偿单元中的主控制器用于计算该无功投切测试系统的功率因数，并比较该功率因数与一目标值的大小，若该功率因数小于该目标值则该主控制器还用于计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要投入的无功功率，该主控制器用于发送一控制投入信号至从该些电容器中未投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预投的电容器对应的无功补偿单元；该些对应的无功补偿单元用于控制对应的预投的电容器投入；
若该功率因数大于该目标值或强制切除该感性负载则该主控制器还用于计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率，该主控制器用于发送一控制切除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预切的电容器对应的无功补偿单元；该些对应的无功补偿单元用于控制对应的预切的电容器切除。
2.如权利要求1所述的无功投切模拟测试系统，其特征在于，该主控制器用于从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功率由大到小的顺序选取该些预投的电容器，并按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送该控制投入信号至该些对应的无功补偿单元。
3.如权利要求1所述的无功投切模拟测试系统，其特征在于，该主控制器用于从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取该些预切的电容器，并按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送该控制切除信号至该些对应的无功补偿单元。
4.如权利要求1所述的无功投切模拟测试系统，其特征在于，该无功投切模拟测试系统还包括一用于接入电网的调压器和一与该调压器的输出端串接的电流互感器，该电流互感器还与每一无功补偿单元相连接，每一无功补偿单元均接入该电网，该调压器、该感性负载和该电流互感器构成一回路。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的无功投切模拟测试系统，其特征在于，该无功投切模拟测试系统还包括一滑动变阻器，该滑动变阻器与该感性负载相并联。
6.如权利要求1-4中任意一项所述的无功投切模拟测试系统，其特征在于，该投切开关为一可编程继电保护设备，该些无功补偿单元均为C7系列电容器设备。
7.一种无功投切模拟测试方法，其特征在于，其利用如权利要求1-6中任意一项所述的无功投切模拟测试系统实现，该无功投切模拟测试方法包括以下步骤：
S1、接通该电源后，该些无功补偿单元自动组网，且组网成功；
S2、优先级最高的无功补偿单元中的主控制器计算该无功投切测试系统的功率因数，并比较该功率因数与该目标值的大小，若是该功率因数小于该目标值则进入步骤S3，若是该功率因数大于该目标值则进入步骤S6；
S3、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要投入的无功功率；
S4、该主控制器发送该控制投入信号至从该些电容器中未投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预投的电容器对应的无功补偿单元；
S5、该些对应的无功补偿单元控制对应的预投的电容器投入，结束流程；
S6、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率；
S7、该主控制器发送该控制切除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预切的电容器对应的无功补偿单元；
S8、该些对应的无功补偿单元控制对应的预切的电容器切除，结束流程。
8.如权利要求7所述的无功投切模拟测试方法，其特征在于，在步骤S4中，该主控制器从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功率由大到小的顺序选取该些预投的电容器，并按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送该控制投入信号至该些对应的无功补偿单元。
9.如权利要求7所述的无功投切模拟测试方法，其特征在于，在步骤S7中，该主控制器从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取该些预切的电容器，并按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送该控制切除信号至该些对应的无功补偿单元。
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