CN105162145B - 一种主从式谐波无功补偿发生系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及谐波无功补偿技术领域，尤其涉及一种主从式谐波无功补偿发生系统及方法，可应用于对电网进行谐波无功补偿，包括：负载模块与输入端连接，至少一个从谐波无功补偿模块分别与输入端连接，用于对电网进行谐波无功补偿，主谐波无功补偿模块分别与输入端、各个从谐波无功补偿模块连接，用于从输入端采样的无功信息、对各个从谐波无功补偿模块进行控制以及对电网进行谐波无功补偿。本发明补偿效果好，同时降低损耗。

Description

一种主从式谐波无功补偿发生系统及方法

技术领域

本发明涉及无功补偿与电能质量优化技术领域，尤其涉及一种主从式谐波无功补偿发生系统及方法。

背景技术

目前的谐波无功补偿发生系统中将所有的谐波无功补偿模块全部投入使用，各模块之间没有通信，只能各自完成自己的补偿任务，没有形成系统性整体控制方案，还是可以保证电网中的谐波无功补偿工作，但是一旦谐波无功补偿系统中有谐波无功补偿模块发生故障，其它模块不能自动改变自己的分配任务，则电网中的谐波无功损耗得不到有效的降低，使补偿效果变差。

相反的，如果系统中的无功容量较少时，全部的谐波无功补偿模块均照常工作，不能有效的提高模块的使用寿命，也增加了电网的有功损耗，所以整个系统急需一种系统化的控制方案。

发明内容

针对现有的补偿发生系统及方法，本发明提供了一种补偿效果好、降低损耗的主从式谐波无功补偿发生系统及方法。

具体的技术方案为：

一种主从式谐波无功补偿发生系统，应用于对电网进行谐波无功补偿，所述系统包括：

负载模块，与输入端连接；

至少一个从谐波无功补偿模块，分别与所述输入端连接，用于对电网进行谐波无功补偿；

主谐波无功补偿模块，分别与所述输入端、各个所述从谐波无功补偿模块连接，用于从所述输入端采样的无功信息、对各个所述从谐波无功补偿模块进行控制以及对电网进行谐波无功补偿。

所述主谐波无功补偿模块与各个所述从谐波无功补偿模块中均预存储有竞争规则，所述主谐波无功补偿模块是通过预存储的竞争规则确定的；

其中，所述主谐波无功补偿模块与各个所述从谐波无功补偿模块均通过并网开关与所述输入端相连。

优选的，所述主谐波无功补偿模块中预存储有选定规则，所述选定规则用于系统根据所述竞争规则确定主谐波无功补偿模块后，由所述主谐波无功补偿模块根据所述选定规则于各个所述从谐波无功补偿模块中确定备用主谐波无功补偿模块，以在所述主谐波无功补偿模块故障时，将所述备用谐波无功补偿模块自动升级为主谐波无功补偿模块。

优选的，所述系统中还包括：

电流传感器，与所述输入端连接；以及

所述主谐波无功补偿模块与各个所述从谐波无功补偿模块串联连接后与所述电流传感器相连。

优选的，所述主谐波无功补偿模块包括：

采样单元，与所述电流传感器连接，用于通过所述电流传感器对输入端的无功电流进行采样；

计算单元，与所述采样单元连接，用于根据采样的所述无功电流产生控制指令；

控制单元，分别与所述计算单元、各个所述从谐波无功补偿模块相连，用于根据所述控制指令，对各个所述从谐波无功补偿模块执行相应的操作。

优选的，所述系统中还包括：

显示模块，与各个所述主从谐波无功补偿模块相连，用于显示所述主从谐波无功补偿模块的工作信息；

监控模块，分别与所述主谐波无功补偿模块、各个所述从谐波无功补偿模块连接，用于对所述主谐波无功补偿模块和各个所述从谐波无功补偿模块进行工作监控；以及

所述主从谐波无功补偿模块通过RS485总线连接。

一种主从式谐波无功补偿发生方法，应用于所述的主从式谐波无功补偿发生系统，所述方法包括：

步骤S1：主谐波无功补偿模块对输入端采样无功信息；

步骤S2：所述主谐波无功补偿模块根据所述无功信息对各个从谐波无功补偿模块进行控制；

步骤S3：各个所述从谐波无功补偿模块对电网进行谐波无功补偿。

优选的，所述步骤S1之前还包括：

步骤S11：系统上电，所述系统通过预存储的竞争规则确定所述主谐波无功补偿模块；

步骤S12：所述主谐波无功补偿模块确定后，所述主谐波无功补偿模块根据竞争规则确定备用主谐波无功补偿模块。

优选的，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：所述主谐波无功补偿模块中的计算单元根据采样的无功信息产生控制指令；

步骤S22：所述主谐波无功补偿模块中的控制单元根据所述控制指令，对各个所述从谐波无功补偿模块进行控制。

优选的，所述步骤S3具体包括：

所述主谐波无功补偿模块、各个所述从谐波无功补偿模块均可选择性对电网进行谐波无功补偿与谐波治理。

本发明的有益效果是：

本发明的主谐波无功补偿模块可以根据本系统中的输入端的无功信息控制各台从谐波无功补偿模块执行相应的操作，这样会减少系统有功损耗。即主谐波无功补偿模块会根据电网需求智能化的改变谐波无功补偿量，这样不仅提高了补偿效率，同时节省了能源。

此外，本发明对多台并联的谐波无功补偿模块进行主从机的划分，主机可以根据需要进行无功补偿的补偿量控制从机的工作，使得系统内的谐波无功补偿模块不必全部投入，减小了过多模块的投入损耗，而在主机故障时，从机重新竞争主机也保障了模块的最佳投切方式。

附图说明

图1为本发明一种主从式谐波无功补偿发生系统的结构示意图；

图2为本发明一种主从式谐波无功补偿发生方法的示意图。

图3为本发明一种主从式谐波无功补偿发生电路图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

图1为本发明一种主从式谐波无功补偿发生系统的结构示意图，如图1所示，一种主从式谐波无功补偿发生系统，应用于对电网进行谐波无功补偿，系统包括：

负载模块3，与输入端连接；

至少一个从谐波无功补偿模块2，分别与输入端连接，用于对电网进行谐波无功补偿；

主谐波无功补偿模块1，分别与输入端、各个从谐波无功补偿模块2连接，用于从输入端采样的无功信息、对各个从谐波无功补偿模块2进行控制以及对电网进行谐波无功补偿。

主谐波无功补偿模块1用于采集无功信息，根据无功信息控制各个从谐波无功补偿模块2进行相应的操作后，主谐波无功补偿模块1与各个从谐波无功补偿模块2共同对电网进行谐波无功补偿，提高补偿效率。

本发明一个较佳的实施例，主谐波无功补偿模块1对从谐波无功补偿模块2执行的操作可以是：平均分配输出功率，由主谐波无功补偿模块1将从电网侧采样得到负载无功功率平均分配给各个从谐波无功补偿模块2来动态的补偿电网系统中的无功。

本发明一个较佳的实施例，主谐波无功补偿模块1对从谐波无功补偿模块2执行的操作可以是：智能谐波无功补偿，当电网系统中无功功率小时，由主谐波无功补偿模块1将系统中多余从谐波无功补偿模块2控制停止节省系统的有功损耗。

本发明一个较佳的实施例，主谐波无功补偿模块1对从谐波无功补偿模块2执行的操作可以是：由主谐波无功补偿模块1自动将无功功率重新智能分配给各个从谐波无功补偿模块2。

本发明一个较佳的实施例，电网的输入端采用三相四线制将信号输入，负载分别与输入端的三根火线与一根零线相连，主谐波无功补偿模块1与从谐波无功补偿模块2分别与三根火线与一根零线相连。

本发明一个较佳的实施例，主谐波无功补偿模块1与各个从谐波无功补偿模块2中均预存储有竞争规则，主谐波无功补偿模块1是通过预存储的竞争规则确定的。

本发明一个较佳的实施例，主谐波无功补偿模块1与各个从谐波无功补偿模块2在系统刚启动时通过485通信自由竞争确定的主谐波无功补偿模块1，其中竞争规则可以是根据系统上电后，主谐波无功补偿模块1与各个从谐波无功补偿模块2的延时而确定的。

本发明一个较佳的实施例，主谐波无功补偿模块1中预存储有选定规则，选定规则用于系统根据竞争规则确定主谐波无功补偿模块1后，由主谐波无功补偿模块1根据选定规则于各个从谐波无功补偿模块2中确定备用主谐波无功补偿模块，以在主谐波无功补偿模块1故障时，将备用谐波无功补偿模块自动升级为主谐波无功补偿模块。

本发明一个较佳的实施例，主谐波无功补偿模块1根据485通信与各个从谐波无功补偿模块2通过RS485总线连接。

本发明一个较佳的实施例，选定规则可以是主谐波无功补偿模块1根据各个从谐波无功补偿模块2的IP地址，从大到小排列进行选定。

本发明一个较佳的实施例，主谐波无功补偿模块1与各个从谐波无功补偿模块2均通过并网开关4与输入端相连。并网开关两个作用，一是用于过载时断开，保护系统；二是手动通断与电网的电气连接。

本发明一个较佳的实施例，电网中的并联之路上还设有一个总并网开关5，总体控制所有谐波无功补偿模块。

本发明一个较佳的实施例，系统中还包括：电流传感器6，与输入端连接；以及主谐波无功补偿模块1与各个从谐波无功补偿模块2串联连接后与电流传感器相连。

本发明一个较佳的实施例，电流传感器6为霍尔电流传感器，本系统中包括三个电流传感器6，三个电流传感器6分别设于电网输入端的三根火线上，主谐波无功补偿模块1与各个从谐波无功补偿模块6串联后的两端，分别连接三个电流传感器6输入端和输出端，同时保证主谐波无功补偿模块1与各个从谐波无功补偿模块2串联时都是通过模块中的六针连线端子一侧端子输入，另一侧端子输出。

本发明一个较佳的实施例，主谐波无功补偿模块1包括：

采样单元，与电流传感器6连接，用于通过电流传感器6对输入端的无功电流进行采样；

计算单元，与采样单元连接，用于根据采样的无功电流产生控制指令；

控制单元，分别与计算单元、各个从谐波无功补偿模块2相连，用于根据控制指令，对各个从谐波无功补偿模块2执行相应的操作。

本发明一个较佳的实施例，计算单元可以通过内部预存储的信息判断当系统中的无功功率小于预存储的值时，发出关闭部分或全部从谐波无功补偿模块。

本发明一个较佳的实施例，计算单元可以将采样的无功无功功率，平均分配给各个从谐波无功补偿模块2，由主谐波无功补偿模块1与从谐波无功补偿模块2共同进行系电网的谐波无功补偿。

本发明一个较佳的实施例，系统中还包括：

显示模块，与各个从谐波无功补偿模块2相连，用于显示从谐波无功补偿模块2的工作信息；

监控模块，分别与主谐波无功补偿模块1、各个从谐波无功补偿模块2连接，用于对主谐波无功补偿模块1和各个从谐波无功补偿模块2进行工作监控。

本发明一个较佳的实施例，监控模块通过485转USB分别与主谐波无功补偿模块、各个从谐波无功补偿模块485通信连接。本实施例中监控模块可以是计算机。

一种主从式谐波无功补偿发生方法，应用于的一种主从式谐波无功补偿发生系统，具体的测试步骤包括：

步骤S1：主谐波无功补偿模块对输入端采样无功信息；

步骤S2：主谐波无功补偿模块根据无功信息对各个从谐波无功补偿模块进行控制；

步骤S3：各个从谐波无功补偿模块对电网进行谐波无功补偿。

本实施例中，主谐波无功补偿模块对输入端进行无功信息的采样，并按照无功信息对各个从谐波无功补偿模块进行控制，从而实现谐波无功补偿。

本发明一个较佳的实施例，各个从谐波无功补偿模块也可以以主谐波无功补偿模块采样相同的方式通过电流传感器对输入端进行无功信息的采样，各个从谐波无功补偿模块采样后，将采样的无功信息均发送至主谐波无功补偿模块，由主谐波无功补偿模块进行相应的后续操作。

本发明一个较佳的实施例，步骤S1之前还包括：

步骤S11：系统上电，系统通过预存储的竞争规则确定主谐波无功补偿模块；

步骤S12：主谐波无功补偿模块确定后，主谐波无功补偿模块根据竞争规则确定备用主谐波无功补偿模块。

本发明一个较佳的实施例，步骤S2具体包括：

步骤S21：主谐波无功补偿模块中的计算单元根据采样的无功信息产生控制指令；

步骤S22：主谐波无功补偿模块中的控制单元根据控制指令，对各个从谐波无功补偿模块进行控制。

进一步改进技术方案，步骤S3具体包括：

主谐波无功补偿模块、各个从谐波无功补偿模块均对电网进行谐波无功补偿。

图3为本发明一种主从式谐波无功补偿发生电路图，如图3所示，该谐波无功补偿发生电路图包括负载电流传感器Ia，Ib，Ic，并网空气开关K1，K2，K3，K4，K5，总开关KA，谐波无功补偿模块SVG1，SVG2，SVG3，SVG4，SVG5，负载模块，RS485总线RS485_1，RS485_2，RS485_3，显示屏，电脑(PC)，3个485转USB(485-USB)模块。

该主从式模块化谐波无功补偿发生器有以下4个工作模式：首先竞争主机：5台SVG同时上电，由总线RS485_2竞争出主机；分配令牌：当主机已产生，由主机通过总线RS485_2将令牌分配给一台从机，当主机故障退出时，拥有令牌的从机自动升级为主机。平均分配输出功率：由主机将从电网侧采样得到负载无功电流平均分配给各个从机来动态的补偿电网系统中的无功；智能谐波无功补偿：当电网系统中无功容量小时，由主机将系统中多余从机控制停机节省系统的有功损耗。模块退出与插入：由主机自动将无功输出重新智能分配。

综上所述，本发明的主谐波无功补偿模块可以根据本系统中的输入端的无功信息控制各台从谐波无功补偿模块执行相应的操作，这样会减少系统有功损耗。即主谐波无功补偿模块会根据电网需求智能化的改变谐波无功补偿量，这样不仅提高了补偿效率，同时节省了能源。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明的精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (7)

1.一种主从式谐波无功补偿发生系统，应用于对电网进行谐波无功补偿，其特征在于，所述系统包括：

负载模块，与输入端连接；

至少一个从谐波无功补偿模块，分别与所述输入端连接，用于对电网进行谐波无功补偿；

主谐波无功补偿模块，分别与所述输入端、各个所述从谐波无功补偿模块连接，用于从所述输入端采样的无功信息、对各个所述从谐波无功补偿模块进行控制以及对电网进行谐波无功补偿；

所述主谐波无功补偿模块与各个所述从谐波无功补偿模块中均预存储有竞争规则，所述主谐波无功补偿模块是通过预存储的竞争规则确定的；

所述竞争规则为：根据系统上电后，所述主谐波无功补偿模块与各个所述从谐波无功补偿模块的延时确定的；

其中，所述主谐波无功补偿模块与各个所述从谐波无功补偿模块均通过并网开关与所述输入端相连；

所述主谐波无功补偿模块中预存储有选定规则，所述选定规则用于系统根据所述竞争规则确定主谐波无功补偿模块后，由所述主谐波无功补偿模块根据所述选定规则于各个所述从谐波无功补偿模块中确定备用主谐波无功补偿模块，以在所述主谐波无功补偿模块故障时，将所述备用谐波无功补偿模块自动升级为主谐波无功补偿模块；

所述选定规则为所述主谐波无功补偿模块根据各个所述从谐波无功补偿模块的IP地址，从大到小排列进行选定。

2.根据权利要求1所述的主从式谐波无功补偿发生系统，其特征在于，所述系统中还包括：

电流传感器，与所述输入端连接；以及

所述主谐波无功补偿模块与各个所述从谐波无功补偿模块串联连接后与所述电流传感器相连。

3.根据权利要求2所述的主从式谐波无功补偿发生系统，其特征在于，所述主谐波无功补偿模块包括：

采样单元，与所述电流传感器连接，用于通过所述电流传感器对输入端的无功电流进行采样；

计算单元，与所述采样单元连接，用于根据采样的所述无功电流产生控制指令；

控制单元，分别与所述计算单元、各个所述从谐波无功补偿模块相连，用于根据所述控制指令，对各个所述从谐波无功补偿模块执行相应的操作。

4.根据权利要求1所述的主从式谐波无功补偿发生系统，其特征在于，所述系统中还包括：

显示模块，分别与所述主谐波无功补偿模块、各个所述从谐波无功补偿模块连接，用于显示所述主谐波无功补偿模块和各个所述从谐波无功补偿模块的工作信息；

监控模块，分别与所述主谐波无功补偿模块、各个所述从谐波无功补偿模块连接，用于对所述主谐波无功补偿模块和各个所述从谐波无功补偿模块进行工作监控；以及

所述主谐波无功补偿模块和各个所述从谐波无功补偿模块分别通过RS485总线连接。

5.一种主从式谐波无功补偿发生方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4中任意一项所述的主从式谐波无功补偿发生系统，所述方法包括：

步骤S1：主谐波无功补偿模块对输入端采样无功信息；

步骤S2：所述主谐波无功补偿模块根据所述无功信息对各个从谐波无功补偿模块进行控制；

步骤S3：各个所述从谐波无功补偿模块对电网进行谐波无功补偿；

所述步骤S1之前还包括：

步骤S11：系统上电，所述系统通过预存储的竞争规则确定所述主谐波无功补偿模块；

步骤S12：所述主谐波无功补偿模块确定后，所述主谐波无功补偿模块根据竞争规则确定备用主谐波无功补偿模块；

所述选定规则为所述主谐波无功补偿模块根据各个所述从谐波无功补偿模块的IP地址，从大到小排列进行选定。

6.根据权利要求5所述的主从式谐波无功补偿发生方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：所述主谐波无功补偿模块中的计算单元根据采样的无功信息产生控制指令；

步骤S22：所述主谐波无功补偿模块中的控制单元根据所述控制指令，对各个所述从谐波无功补偿模块进行控制。

7.根据权利要求5所述的主从式谐波无功补偿发生方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

所述主谐波无功补偿模块、各个所述从谐波无功补偿模块均可选择性对电网进行无功补偿与谐波治理。