CN105071411A - 一种智能模块式无功补偿装置及组网方法 - Google Patents

一种智能模块式无功补偿装置及组网方法 Download PDF

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Abstract

一种智能模块式无功补偿装置及组网方法，属于电力系统电能质量控制技术领域，包括柜体、多功能数显监控仪表、电容器投切指示灯、隔离开关、电流互感器、电源浪涌保护器以及智能电力电容器，电源浪涌保护器和智能电力电容器通过隔离开关与三相电源相连接；多功能数显监控仪表的电压取样回路与隔离开关的二次侧相连接，多功能数显监控仪表的电流取样回路与电流互感器的二次侧相连接；智能电力电容器的信号灯输出回路与电容器投切指示灯相连接。本发明提供一种结构接线简单、模块式组合拼装，单台装置运行或几台装置并列运行都可以实现智能自主组网控制运行，智能化、集成化的智能模块式无功补偿装置。

Description

一种智能模块式无功补偿装置及组网方法
技术领域
本发明属于电力系统电能质量控制技术领域，特别是涉及到一种智能模块式补偿装置。
背景技术
目前，我国的智能电网建设已呈现出飞速发展，在特高压、大电网控制保护、清洁能源接入等领域取得了一批世界级的创新成果。为了响应和推动中国智能电网建设，在低压配电系统中积极参与和关注智能型无功补偿装置的发展和创新，将人工智能引入低压无功补偿装置中，实现智能自主组网控制运行，对提升无功补偿装置的智能化水平、安全水平和经济运行效率，具有十分重要的意义。
在电力系统中，无功功率是影响电压质量的重要因素之一，无功功率会增加电能损耗、降低电能源利用率。为了保证电力系统的安全稳定、经济运行，无功补偿装置被广泛应用，用以提高功率因数、减少无功输送、提高电能源利用率、节能降耗、改善电压质量。但目前使用的低压无功补偿装置由分立元器件组成，分立元器件主要包括控制器、熔断器、投切开关、电抗器和电容器，通过一台控制器控制投切开关投切多组电容器，人工智能技术简单，分立元器件较多，结构接线复杂，单台设备体积大、容量小，控制器一旦损坏，整台无功补偿装置都将不能使用，并且当多台无功补偿装置并列运行时，又会出现各装置之间的多台电容器的随机投切及频繁投切，对电网冲击大，不能实现智能自主组网控制运行，降低补偿装置的使用寿命。另外由于分立元器件较多，结构接线复杂，不利于现场新旧设备的更新改造和扩容。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种智能模块式无功补偿装置及组网方法，针对现有技术中低压无功补偿装置分立元器件较多、结构接线复杂，单台装置运行或几台装置并列运行都不能实现智能自主组网控制运行的缺点和不足，进而提供一种结构接线简单、模块式组合拼装，单台装置运行或几台装置并列运行都可以实现智能自主组网控制运行，智能化、集成化的智能模块式无功补偿装置及能够实现自主组网的方法。
一种智能模块式无功补偿装置，其特征是：包括柜体、多功能数显监控仪表、电容器投切指示灯、隔离开关、电流互感器、电源浪涌保护器以及智能电力电容器，所述电源浪涌保护器和智能电力电容器通过隔离开关与三相电源相连接；所述多功能数显监控仪表的电压取样回路与隔离开关的二次侧相连接，多功能数显监控仪表的电流取样回路与电流互感器的二次侧相连接；所述智能电力电容器的信号灯输出回路与电容器投切指示灯相连接；所述多功能数显监控仪表和电容器投切指示灯均设置在柜体的柜门外表面。
一种智能模块式无功补偿装置的组网方法，所述智能模块式无功补偿装置自主组网控制运行，包括以下步骤，
步骤一、智能电力电容器的控制系统的主机自动产生模块用于产生主机，地址自动分配模块用于分配从机唯一地址，主机自动产生模块检测接收到总线上的主机竞争指令特定命令码，主机自动产生模块不向总线上发送主机竞争指令特定命令码，自动成为从机；
主机自动产生模块检测未接收到总线上的主机竞争指令特定命令码，主机自动产生模块向总线上发送主机竞争指令特定命令码，发运成功即成为主机；
步骤二、每个参与组网的智能电力电容器在上电复位后均向总线上发送主机竞争指令特定命令码，主机身份确定，其它参与组网的智能电力电容器在接收到主机竞争指令特定命令码后成为从机，主机按照查询周期和通讯地址依次向总线上的每个从机发送查询信息，每个从机逐个向总线发布本模块信息，地址自动分配模块把总线上发布的从机信息根据地址大小排序并存储在联机数组中，构建通信网络自主组网控制运行；
步骤三、经上述步骤选择的主机发生故障，参与组网的智能电力电容器重新动态竞争自动产生一台新的主机，若从机发生故障，则自动退出工作。
进一步，所述智能电力电容器包括共补型智能电力电容器和分补型智能电力电容器，且均为分层式结构，上部分包括智能检测模块、控制模块、显示模块、保护模块和通讯模块，下部分包括滤波电抗器和自愈式共补型或分补型电力电容器。
进一步，所述智能电力电容器采用RS485通信接口联机通信，并与微型传感器的输出接口相连接。
进一步，智能模块式无功补偿装置采用三相共补智能模块式无功补偿结构、三相分补智能模块式无功补偿结构或三相混补智能模块式无功补偿结构。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种智能模块式无功补偿装置及组网方法，针对现有技术中低压无功补偿装置分立元器件较多、结构接线复杂，单台装置运行或几台装置并列运行都不能实现智能自主组网控制运行的缺点和不足，进而提供一种结构接线简单、模块式组合拼装，单台装置运行或几台装置并列运行都可以实现智能自主组网控制运行，智能化、集成化的智能模块式无功补偿装置。该装置能够实现自主组网控制运行，智能化水平高，经济运行效率高，性价比高，体积小，结构接线简单，积木式组装，补偿容量扩展方便，安装使用灵活方便，工作安全可靠，响应速度快，补偿精度高，补偿性能优越。该装置集电子技术、传感技术、网络技术和电器制造等先进技术，将传统的无功补偿装置集成化、智能化、模块化，有效的提高了产品的质量、性能、可靠性和使用寿命，是传统无功补偿装置的全面升级和更新换代产品。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明一种智能模块式无功补偿装置主视示意图。
图2为本发明一种智能模块式无功补偿装置内部结构示意图。
图3为本发明一种智能模块式无功补偿装置及组网方法共补型智能电力电容器内部原理示意框图。
图4为本发明一种智能模块式无功补偿装置及组网方法分补型智能电力电容器内部原理示意框图。
图5为本发明一种智能模块式无功补偿装置及组网方法三相共补智能模块式无功补偿结构示意图。
图6为本发明一种智能模块式无功补偿装置及组网方法三相分补智能模块式无功补偿结构示意图。
图7为本发明一种智能模块式无功补偿装置及组网方法三相混补智能模块式无功补偿结构示意图。
图中1-柜体、2-多功能数显监控仪表、3-电容器投切指示灯、4-隔离开关、5-电流互感器、6-电源浪涌保护器、7-智能电力电容器。
具体实施方式
一种智能模块式无功补偿装置及组网方法，如图1和图2所示，该装置包括柜体1、多功能数显监控仪表2、电容器投切指示灯3、隔离开关4、电流互感器5、电源浪涌保护器6以及智能电力电容器7，所述电源浪涌保护器6和智能电力电容器7通过隔离开关4与三相电源相连接；所述多功能数显监控仪表2的电压取样回路与隔离开关4的二次侧相连接，多功能数显监控仪表2的电流取样回路与电流互感器5的二次侧相连接；所述智能电力电容器7的信号灯输出回路与电容器投切指示灯3相连接；所述多功能数显监控仪表2和电容器投切指示灯3均设置在柜体1的柜门外表面。
本发明所述的智能模块式无功补偿装置自主组网控制运行，控制主机由参与组网的并联运行的智能电力电容器7动态竞争自动产生，无需人工设定，主机身份确定后自动分配从机地址，参与组网的每台智能电力电容器7之间采用等位通信构建通信网络，等位通信不依赖于固定的主机通信，当主机故障时自动退出运行，参与组网的智能电力电容器7重新动态竞争自动产生一台新的主机构建新的通信网络，继续自主组网运行完成系统控制。
本发明结构接线简单，由智能电力电容器7模块组合拼装构成，智能化，集成化，模块化，单台装置运行或几台装置并列运行都可以实现智能自主组网控制运行，每台组网的智能电力电容器7之间采用RS485通信接口联机通信。该装置通过微型传感器检测总进线柜电流互感器的二次侧采集电网数据，微型传感器的输出接口采用RS485通信接口与智能电力电容器7之间联机通信。
如图3和图4所示，共补型或分补型智能电力电容器7将传统的低压无功补偿装置中的分立元器件包括控制器、熔断器、投切开关、电抗器和自愈式共补型或分补型电力电容器有效的集成在一个单元中，采用分层式结构，上部分包括智能检测模块、控制模块、显示模块、保护模块和通讯模块，下部分包括滤波电抗器和自愈式共补型或分补型电力电容器，分层式结构使主电路和控制通讯电路之间隔离，避免主电路对控制通讯电路的干扰、防止误动作，同时使布局更科学、美观。智能电力电容器7根据空气动力学和热传导原理设计了对流通风道，使其形成冷热空气对流，加速释放电容器及电抗器产生的高温热量，确保较低的温升，有效的延长了元器件的使用寿命。
智能电力电容器7的控制系统的主机自动产生模块用于产生主机，地址自动分配模块用于分配从机唯一地址，主机自动产生模块检测是否接收到总线上的主机竞争指令特定命令码，如果接收到，则主机自动产生模块不向总线上发送主机竞争指令特定命令码，自动成为从机；如果未接收到，则主机自动产生模块向总线上发送主机竞争指令特定命令码，发运成功即成为主机。每个参与组网的智能电力电容器7在上电复位后，主机自动产生模块均向总线上发送主机竞争指令特定命令码，因自身的联网通信地址不同而延时不同时间后发送，如发现总线冲突就延时一段时间再发送，主机身份产生后，其它参与组网的智能电力电容器7在接收到主机竞争指令特定命令码后，不再竞争自动成为从机，主机按照查询周期和通讯地址依次向总线上的每个从机发送查询信息，每个从机逐个向总线发布本模块信息，地址自动分配模块把总线上发布的从机信息根据地址大小排序并存储在联机数组中，构建通信网络。当主机故障时，参与组网的智能电力电容器7重新动态竞争自动产生一台新的主机，当从机故障时则自动退出工作，主从机故障都不会影响装置的自主组网运行，大大提高了装置的运行可靠性。
智能电力电容器7的投切开关可控硅模块采用过零触发技术，零电压导通/零电流分断，无触点，无火花，可连续频繁投切，投切时不会产生涌流，无操作过电压及无电弧重燃现象；智能电力电容器7的主电路中串接了高品质的滤波电抗器，改变并联电容器与系统阻抗的谐振点，有效的抑制串并联谐振，并且保护模块具有谐波监控和谐波越限保护功能，使装置能够在含有谐波背景的电网系统中安全可靠的工作。
如图5、图6和图7所示，智能模块式无功补偿装置采用三相共补智能模块式无功补偿结构、三相分补智能模块式无功补偿结构或三相混补智能模块式无功补偿结构。三相共补采用三相同时控制技术，用于三相平衡补偿；三相分补采用三相独立控制技术，用于三相不平衡补偿；三相混补即能够实现三相平衡补偿，又能够实现三相不平衡补偿，可以对电力系统中复杂多样的用电负荷所需的无功功率进行最优化补偿；三种补偿结构方式可以满足电力系统中的多种补偿需求。并且由于智能模块式无功补偿装置结构接线简单，模块式组合拼装，安装使用灵活方便，非常适用于现场新旧设备的更新改造和扩容工作。

Claims (5)

1.一种智能模块式无功补偿装置，其特征是：包括柜体(1)、多功能数显监控仪表(2)、电容器投切指示灯(3)、隔离开关(4)、电流互感器(5)、电源浪涌保护器(6)以及智能电力电容器(7)，所述电源浪涌保护器(6)和智能电力电容器(7)通过隔离开关(4)与三相电源相连接；所述多功能数显监控仪表(2)的电压取样回路与隔离开关(4)的二次侧相连接，多功能数显监控仪表(2)的电流取样回路与电流互感器(5)的二次侧相连接；所述智能电力电容器(7)的信号灯输出回路与电容器投切指示灯(3)相连接；所述多功能数显监控仪表(2)和电容器投切指示灯(3)均设置在柜体(1)的柜门外表面。
2.根据权利要求1所述的一种智能模块式无功补偿装置，其特征是：所述智能电力电容器(7)包括共补型智能电力电容器和分补型智能电力电容器，且均为分层式结构，上部分包括智能检测模块、控制模块、显示模块、保护模块和通讯模块，下部分包括滤波电抗器和自愈式共补型或分补型电力电容器。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能模块式无功补偿装置，其特征是：所述智能电力电容器(7)采用RS485通信接口联机通信，并与微型传感器的输出接口相连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能模块式无功补偿装置，其特征是：智能模块式无功补偿装置采用三相共补智能模块式无功补偿结构、三相分补智能模块式无功补偿结构或三相混补智能模块式无功补偿结构。
5.一种智能模块式无功补偿装置的组网方法，其特征是：所述智能模块式无功补偿装置自主组网控制运行，包括以下步骤，
步骤一、智能电力电容器(7)的控制系统的主机自动产生模块用于产生主机，地址自动分配模块用于分配从机唯一地址，主机自动产生模块检测接收到总线上的主机竞争指令特定命令码，主机自动产生模块不向总线上发送主机竞争指令特定命令码，自动成为从机；
主机自动产生模块检测未接收到总线上的主机竞争指令特定命令码，主机自动产生模块向总线上发送主机竞争指令特定命令码，发运成功即成为主机；
步骤二、每个参与组网的智能电力电容器(7)在上电复位后均向总线上发送主机竞争指令特定命令码，主机身份确定，其它参与组网的智能电力电容器(7)在接收到主机竞争指令特定命令码后成为从机，主机按照查询周期和通讯地址依次向总线上的每个从机发送查询信息，每个从机逐个向总线发布本模块信息，地址自动分配模块把总线上发布的从机信息根据地址大小排序并存储在联机数组中，构建通信网络自主组网控制运行；
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