CN105119304A - 一种无功补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无功补偿装置，包括传感器接口端子、补偿输出端子、控制模块、至少一个补偿模块；各补偿模块的补偿端口通过第一总线与补偿输出端子连接，通信端口通过第二总线与控制模块连接；传感器接口端子与控制模块的输入接口连接；传感器接口端子用于接收外部补偿回路的电气信号；控制模块依据该电气信号获取无功补偿需求量，并控制补偿模块的投切；补偿模块提供的补偿容量通过补偿输出端子发送到待补偿电网；在控制模块的作用下，各补偿模块即可独立运行又可协同工作；由控制模块对补偿模块进行排列组合控制，使无功补偿装置的补偿容量尽可能细化；本发明提供的无功补偿装置具有补偿精度高、补偿容量灵活可控、使用寿命长的特点。

Description

一种无功补偿装置

技术领域

本发明属于电力技术领域，更具体地，涉及一种无功补偿装置。

背景技术

目前，在电力系统中大量运用无功补偿装置。早期的补偿装置多为固定容量补偿，这种粗放的补偿方式，无法达到理想的补偿效果，当无功负荷波动较大时，存在严重的欠补偿及过补偿问题；最近的无功补偿技术多以动态无功平衡为目标，补偿效果很好，但是技术复杂，实现难度较大；更为关键的是，由于动态补偿以完全补偿为目标，补偿装置的执行机构时刻处于运动当中，在很大程度上影响到设备的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无功补偿装置，利用多组多级的单个小容量补偿单元构建成套补偿装置，解决传统固定容量补偿装置补偿精度低、使用寿命端的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无功补偿装置，包括传感器接口端子、补偿输出端子、控制模块、至少一个补偿模块；

传感器接口端子与控制模块的输入接口连接；每一个补偿模块的补偿端口通过第一总线与补偿输出端子连接，每一个补偿模块的通信端口通过第二总线与控制模块的通信接口连接；

传感器接口端子用于接收外部补偿回路的电气信号；控制模块依据该电气信号获取无功补偿需求量，根据该无功需求量控制补偿模块的投切；补偿模块提供的补偿容量通过补偿输出端子发送到待补偿电网；

该装置只提供传感器接口端子，而通过外置的传感器实现补偿回路电气信号的采集；可根据需求选用传感器，提高了无功补偿装置的适应性；

当包括多个补偿模块时，各补偿模块的补偿端口均挂在第一总线上，均通过第一总线与补偿输出端子连接；通信端口均挂在第二总线上，均通过第二总线与通信接口连接；各补偿模块相互独立，在控制模块的作用下，各补偿模块即可独立运行又可协同工作；当协同工作时，由控制模块对各补偿模块的补偿容量进行排列组合，使无功补偿装置的补偿容量尽可能细化；达到既可根据补偿容量需求灵活搭建大容量无功补偿装置，又可细化每一级投切的补偿容量，减小投切电流对待补偿电网影响的目的；

同时，由于各补偿模块相互独立，单个补偿模块的损坏或者缺失对其他补偿模块的运行或通信无影响。

优选的，上述无功补偿装置，还包括显示设置模块，显示设置模块挂在第二总线上，与控制模块连接；用于设置补偿模块的参数、实现对补偿模块的手工强投和强制复位，并显示补偿模块的电气信息和补偿状态。

优选的，控制模块包括控制主板和通信单元；控制主板的一端作为控制模块的输入接口，控制主板的另一端与通信单元的一端连接，通信单元的另一端作为控制模块的通信接口；控制主板通过通信单元将控制信号发送到第二总线，并通过通信单元接收经第二总线传送的补偿模块反馈信号。

优选的，补偿模块包括补偿单元；补偿单元的第一接口与补偿模块的补偿端口之间通过第三总线连接，补偿单元的第二接口与补偿模块的通信端口之间通过第四总线连接；补偿单元作为补偿模块的补偿实体，提供无功补偿容量。

优选的，补偿模块包括多个补偿单元；各补偿单元的第一接口与补偿模块的补偿端口之间通过第三总线连接，各补偿单元的第二接口与补偿模块的通信端口之间通过第四总线连接；

其控制单元具有避免所有补偿单元同时投入的功能，以避免所有补偿单元同时投入产生大的涌流；

各补偿单元相互独立，在控制模块的作用下，既可单独投入进行补偿，又可协同并联投入进行补偿；由控制模块根据需求控制各补偿单元的补偿容量排列组合，使无功补偿装置的补偿容量尽可能的细化；且由于补偿模块内部的各补偿单元相互独立，单个补偿单元的损坏或缺失对其他补偿单元的运行或通信无影响。

优选的，补偿单元包括通信模块、执行单元和补偿实体；

执行单元的第一接口作为补偿单元的第一接口；通信模块的第一接口作为补偿单元的第二接口；执行单元的第二接口与通信模块的第二接口互连；执行单元的第三接口与补偿实体的接口互连；

通信模块接收控制模块经由第四总线发送的投切控制信号；执行单元对该投切控制信号进行去抖、隔离、放大处理，获得分合控制信号；通过该分合控制信号实现对执行单元的投切控制，控制执行单元将补偿实体的补偿容量投入或切除待补偿电网；执行单元的投切信息与补偿实体的补偿容量经由通信模块和第四总线反馈至控制模块，实现补偿模块的补偿反馈；

各补偿单元之间的通信以及补偿单元与控制模块之间的通信，由各补偿单元的通信模块经由第四总线实现。

优选的，第二总线和第四总线采用RS485总线、IIC总线或CAN总线；采用具有故障自动剥离功能的总线，当其中一个补偿单元出现故障时，可自动剥离该补偿单元与总线的通信，对其他挂在该总线上的补偿单元无影响。

优选的，补偿单元可采用容性补偿单元或感性补偿单元。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的无功补偿装置，采用模块化的设计，包括一个或多个补偿模块；当包括多个补偿模块时，各补偿模块既相互独立，又可以组合起来协同工作，形成分组式设计；当待补偿的无功容量需求较小时，可由单个补偿模块单独进行补偿；当无功容量需求较大，则可由各无功补偿模块协同工作进行补偿，由控制模块对各补偿模块的补偿容量进行排列组合控制，使无功补偿装置的补偿容量尽可能细化；达到既可根据补偿容量需求灵活搭建大容量无功补偿装置，又可细化每一组投切的补偿容量，减小投切电流对待补偿电网影响的目的；这种分组式设计，为无功补偿装置的分布式布置提供了基础，同时又为大容量无功补偿提供了一种积木式构建方案；

(2)本发明提供的无功补偿装置，其补偿模块内部包括一个或多个补偿单元，形成分级式设计；可进一步细化补偿容量的投入；可根据无功容量需求的精细程度，逐步投入补偿模块内的各容量较小的补偿单元；与传统固定容量补偿的粗放补偿方式相比，本发明提供的装置，一方面通过上述分级的方式，更精细的投入补偿单元，使得投入的补偿容易最大程度的接近无功容量需求，达到精细补偿；另一方面，减小每一级投切的投切容量，减小了投切电流对待补偿电网的涌流影响，避免无功补偿装置投切对电网造成大的冲击；

(3)本发明提供的无功补偿装置，可根据传感器接口获取的电气信息，获取无功容量需求；由控制模块根据该需求，确定投入的补偿单元的数量以及容量，并控制补偿容量的组合；多组多级的单个小容量补偿单元按顺序依次投切，以小容量补偿单元的累加来逐步逼近实际的无功容量需求，达到无功需求的准动态平衡，在兼具补偿效果的前提下降低了实现难度，克服了动态无功平衡技术复杂、实现难度大的问题；

(4)本发明提供的无功补偿装置，其补偿单元内的补偿实体从本质上来说仍然是传统的固定容量补偿，继承了固定容量补偿可靠性高、稳定性好、成本低的特点；分组分级式的设计只是将补偿容量进行了划分，使之适应分级分组补偿的需求，以固定容量补偿的模式构建分组分级式无功补偿成套装置，具有固定容量补偿的稳定性和可靠性；

(5)本发明提供的无功补偿装置，其分组式设计使得各个补偿模块既相互独立，又可以组合起来协同工作；对于补偿装置而言，单个补偿模块的故障或者切除对其他补偿模块无影响，对补偿模块而言，单个补偿单元的故障或切除对其他补偿单元无影响；因此，可根据补偿需求，灵活控制投入的补偿单元或补偿模块，未投入的补偿单元或补偿模块则不必运转，由此在很大程度上延长设备的使用寿命；且该分组式的设计为无功补偿装置的分布式布置提供了基础，同时又为大容量无功补偿提供了一种积木式构建方式，可灵活调整补偿容量，具有适应性高的特点。

附图说明

图1是实施例提供的无功补偿装置的系统示意图；

图2是实施例里补偿模块1的组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的无功补偿装置，包括若干个补偿模块，控制模块，传感器接口端子和补偿输出端子；优选还包括显示设置模块；

补偿模块的补偿端口通过第一总线与补偿输出端子连接，补偿模块的通信端口通过第二总线与控制模块的通信接口连接；传感器接口端子与控制模块的输入接口连接；各补偿模块的补偿端口均挂在第一总线上，通信端口均挂在第二总线上；各补偿模块相互独立，在控制模块的作用下，各补偿模块即可独立运行又可协同工作；

显示设置模块则用于实现各补偿模块的参数设置、手工强投、强制复位，以及各模块电气信息、补偿状态的显示。

控制模块是无功补偿装置的核心控制部分，包含控制主板和通信模块；传感器接口端子接收外部传感器采集所得的补偿回路电气信号；控制主板对该电气信号进行分析，依据该电气信号精确获取电网所需的无功补偿需求量；由控制主板生成投切算法，确定投切的补偿模块；并经由通信模块控制各补偿模块里的补偿单元的投切；

无功补偿装置中的补偿模块以并联模式进行工作；一方面，各个补偿容量互不相同的补偿模块以并联模式连接到补偿网络上，另一方面，各补偿模块的通信模块以并联模式挂接在通信总线上。

实施例提供的无功补偿装置，其系统示意图如图1所示，包括3个补偿模块，控制模块，传感器接口端子、补偿输出端子和显示设置模块；

补偿模块1、补偿模块2和补偿模块3的补偿端口均并联的挂在第一总线上，通信端口均并联的挂在第二总线上；控制模块与各补偿模块之间通过第二总线通信；实施例中，第二总线采用RS485总线；实际应用中，第二总线可根据实需求采用IIC总线或CAN总线这类具有故障自动剥离功能的总线。

实施例里，三个模块的补偿总容量分别标记为b、c、d，各补偿模块可以单独实现无功补偿的功能，也可由若干个模块协同工作，形成最大具有(b+c+d)容量的无功补偿装置。

图2所示，是实施例中补偿模块1的组成示意图；实施例中，补偿模块1包括三个容量互不相同的补偿单元；各补偿单元包括补偿实体、执行单元、通信模块；执行单元下串接补偿实体，并经由通信模块实现与其他补偿单元以及控制模块的互联；

这三个补偿单元的执行单元接口均挂在第三总线上，第三总线与补偿模块的补偿端口连接；这三个补偿单元的通信模块接口均挂在第四总线上，第四总线与补偿模块的通信端口连接；各补偿单元的通信模块接收控制模块经由第四总线发送的投切控制信号；各补偿单元的执行单元对接收到的投切控制信号进行去抖、隔离、放大处理，获得分合控制信号；通过该分合控制信号实现对相应执行单元的投切控制，控制执行单元将补偿实体的补偿容量投入或切出待补偿电网；执行单元的投切信息与补偿实体的补偿容量经由通信模块和第四总线反馈至控制模块，实现补偿模块的补偿反馈；

补偿单元1的容量为a，补偿单元2的容量为2a，补偿单元3的容量为4a；这三个补偿单元相互独立，均可单独投入进行补偿，又可以协同工作；该实施例中，各补偿单元的补偿实体就是传统的固定容量补偿；通过控制这3个补偿单元的补偿容量排列组合，形成一个补偿容量覆盖从a到7a这七个无功值，步进值为a的补偿模块；从实施例的补偿模块1可以看出，通过将补偿容量进行划分，利用固定容量的补偿实现无功容量的动态调节；且由于这三个补偿单元相互独立，单个补偿单元的损坏或缺失对其他两个补偿单元的运行或通信无影响；可根据需求灵活投切，未投入的补偿单元不必运转，不运转的补偿单元对其他补偿单元无影响，由此延长补偿单元单元的使用寿命。

实施例中，补偿模块1、补偿模块2和补偿模块3的具有相同的结构，区别在于无功补偿容量。在具体的电网无功补偿应用中，可采用实施例提供的这种无功补偿装置，迅速快捷地搭建容量可调的成套补偿装置，且该无功补偿装置具有补偿精度高、补充容量灵活可控、运行可靠性高、使用寿命长的特点。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无功补偿装置，其特征在于，包括传感器接口端子、补偿输出端子、控制模块、至少一个补偿模块；

所述传感器接口端子与控制模块的输入接口连接；每一个补偿模块的补偿端口通过第一总线与所述补偿输出端子连接，每一个补偿模块的通信端口通过第二总线与所述控制模块的通信接口连接；

所述传感器接口端子用于接收外部补偿回路的电气信号；控制模块依据所述电气信号获取无功补偿需求量，并依据所述无功补偿需求量控制补偿模块的投切；在控制模块的作用下，各补偿模块即可独立运行又可协同工作；补偿模块提供的无功补偿容量通过补偿输出端子发送到待补偿电网。

2.如权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于，还包括显示设置模块，显示设置模块通过第二总线与控制模块的通信接口连接；用于设置补偿模块的参数、实现对补偿模块的手工强投与强制复位，并显示补偿模块的电气信息和补偿状态。

3.如权利要求1或2所述的无功补偿装置，其特征在于，所述控制模块包括控制主板和通信单元；所述控制主板的一端作为控制模块的输入接口，控制主板的另一端与通信单元的一端连接，通信单元的另一端作为控制模块的通信接口；控制主板通过通信单元将控制信号发送到第二总线上，并通过通信单元接收经第二总线传送的补偿模块反馈信号。

4.如权利要求1或2所述的无功补偿装置，其特征在于，所述补偿模块包括补偿单元；补偿单元的第一接口与补偿模块的补偿端口之间通过第三总线连接，补偿单元的第二接口与补偿模块的通信端口之间通过第四总线连接。

5.如权利要求1或2所述的无功补偿装置，其特征在于，所述补偿模块包括多个补偿单元；

各补偿单元的第一接口与补偿模块的补偿端口之间通过第三总线连接，各补偿单元的第二接口与补偿模块的通信端口之间通过第四总线连接；

各补偿单元相互独立，在控制模块的作用下，各补偿单元可单独投入进行补偿，又可协同并联投入进行补偿；

所述控制单元具有避免所有补偿单元同时投入的功能，以避免所有补偿单元同时投入产生大的涌流。

6.如权利要求4或5所述的无功补偿装置，其特征在于，所述补偿单元包括通信模块、执行单元和补偿实体；

所述执行单元的第一接口作为补偿单元的第一接口；通信模块的第一接口作为补偿单元的第二接口；执行单元的第二接口与通信模块的第二接口互连；执行单元的第三接口与补偿实体的接口互连；

所述通信模块接收控制模块经由第四总线发送的投切控制信号；执行单元对该投切控制信号进行去抖、隔离和放大处理，获得分合控制信号；通过所述分合控制信号控制执行单元的投切；执行单元的投切信息与补偿实体的补偿容量经由通信模块和第四总线反馈至控制模块。