CN105305459A - 一种基于互联网通信的多svg系统及其通信方法 - Google Patents

一种基于互联网通信的多svg系统及其通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于互联网通信的多SVG系统，包括至少3个无功补偿单元，以及后台计算中心；每一无功补偿单元位于电网同一或不同线路上，包括通信设备和SVG；通信设备位于后台计算中心与SVG之间，用于接收和发送数据；SVG设置于电网线路上，用于采集其所位于的电网线路的实时信息后通过互联网上传，并接收后台计算中心的指令，输出补偿电流进行补偿；后台计算中心用于计算补偿总量及每一SVG的补偿分量，且将每一补偿分量均转换成具有一定下发顺序的指令，并待所有指令转换完毕后，将指令分别下发给相应补偿单元中的SVG。实施本发明，能够实现多台SVG动态协调输出，提高补偿效果，并采用相同的低容量SVG，从而节约运行成本和维护成本。

Description

一种基于互联网通信的多SVG系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及电力电子控制技术领域，尤其涉及一种基于互联网通信的多SVG系统及其通信方法。
背景技术
电力系统中大量无功功率的存在，会造成电压跌落，影响电能质量，甚至于产生不必要的电能损耗的同时影响电网安全性，因此无功功率补偿是维持现代电力系统稳定、安全与经济运行所必需的，无功补偿技术则代表了一个国家电力水平的高低。
SVG（StaticVarGenerator，静止无功发生器）的出现已成为现代SVC（StaticVarCompensator，静止无功补偿装置）的一次新的变革，以其具有响应速度快、控制精度高、可动态连续补偿、有效抑制电压波动和闪变等优越性能，成为柔性交流输电系统装置中的重要成员之一。
现有技术中，无功补偿的原则为分区补偿，就地补偿，尽量减少无功功率在线路上传输的原则。当电网正常运行时，负载吸收的无功可单独补偿，由于不会造成安全稳定问题，可更多的考虑到使用便宜的电容器和SVC进行补偿；而当电网发生故障时，需要补偿大量无功功率，且补偿速度要快，此时应采用SVG进行补偿，由于SVG受其本身电力电子器件的耐压水平、载流能力、开关频率等技术水平的限制，导致SVG补偿容量受限，因此一旦电力系统需补偿的电流超过单台SVG的额定补偿容量时，会将多台SVG分别接入母线进行补偿，但是缺点在于：一、由于多台SVG独立运行，且分散控制，使得补偿效果较差，具有较大的局限性；二、由于各个SVG补偿容量不同，造价不同，维护的方式也不同，因此不同的SVG将带来高昂的运行成本和维护成本。
随着互联网技术的发展，先进的互联网通信技术与信息技术的使用将有望提高电网的安全性、可靠性和运行效率，因此亟需一种基于互联网通信的多SVG系统，能够实现多台SVG动态协调输出，提高补偿效果，并采用相同的低容量SVG，从而节约运行成本和维护成本。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于互联网通信的多SVG系统及其通信方法，能够实现多台SVG动态协调输出，提高补偿效果，并采用相同的低容量SVG，从而节约运行成本和维护成本。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于互联网通信的多SVG系统，包括至少3个无功补偿单元，以及与每一无功补偿单元均可通过互联网进行数据交互的一后台计算中心；其中，
所述每一无功补偿单元均位于电网同一线路上或分别位于所述电网相应的一线路上，其包括一通信设备和一静止无功发生器SVG；其中，所述通信设备的一端通过互联网与所述后台计算中心相连，另一端与所述SVG相连，用于接收和发送所述后台计算中心与所述SVG之间交互的数据；所述SVG设置于所述电网线路上，用于采集其所位于的电网线路的实时信息后，通过互联网上传至所述后台计算中心进行处理，并接收所述后台计算中心下发的指令，且根据所述接收到的指令，对其所位于的电网线路输出补偿电流进行补偿；
所述后台计算中心，用于根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，计算出所述电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量，且将所述计算出的每一补偿分量均转换成具有一定下发顺序的指令，并待所有指令转换完毕后，将每一指令依据所述下发顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG。
其中，所述SVG包括电网数据采集处理模块、互联网通信模块、互感电路、控制电路、驱动电路、主电路和保护电路；其中，
所述主电路分别与所述驱动电路、保护电路、电网数据采集处理模块及互感电路相连，还通过一电缆与所述电网线路相连；其中，所述互感电路包括电压互感器和电流互感器；
所述驱动电路还通过所述控制电路与所述互联网通信模块的第一端相连，以及通过一电缆与所述电网线路相连；
所述保护电路还通过一电缆与所述电网线路相连；
所述电网数据采集处理模块还与所述互联网通信模块的第二端相连；
所述互联网通信模块的第三端与其相配合的通信设备相连。
其中，所述通信设备为光纤交换机或无线路由器。
本发明实施例还提供了一种基于互联网通信的多SVG系统通信方法，其在前述的多SVG系统上实现，所述方法包括：
a、所述多SVG系统上每一无功补偿单元中SVG分别采集其所位于的电网线路的实时信息后，并通过互联网上传至所述多SVG系统的后台计算中心进行处理；
b、所述后台计算中心根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，计算出所述电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量，且将所述计算出的每一补偿分量均转换成具有一定下发顺序的指令，并待所有指令转换完毕后，将每一指令依据所述下发顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG；
c、所述每一无功补偿单元中SVG相应的接收所述后台计算中心下发的指令，且根据所述接收到的指令，对其所位于的电网线路输出补偿电流进行补偿。
其中，所述步骤b的具体步骤进一步包括：
所述后台计算中心根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，确定所述电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量；
当获取到每一无功补偿单元中SVG均正常时，将所述计算出的每一补偿分量均转换成具有随机下发顺序的指令，并待所有指令转换完毕后，将每一指令分别随机下发给相应补偿单元中的SVG。
其中，所述步骤b的具体步骤进一步还包括：
所述后台计算中心根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，确定所述电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量；
当获取到一补偿单元中SVG出现故障时，确定正常SVG的数量为n及所述n个正常SVG分别对应的最大输电能力，并进一步计算出所述n个正常SVG分别与所述出现故障SVG之间的输电距离；n为自然数；
将所述计算出的n个输电距离按照从小到大进行排序后作为所述n个正常SVG相应的提取顺序，并对所述提取顺序从1至n进行升序编号；
依序获取所述提取顺序对应的正常SVG的最大输电能力，直至当获取到编号为m时，在所述提取顺序中前m个正常SVG的最大输电能力与其对应的补偿分量之间生成的差值累加后大于或等于所述出现故障SVG对应的补偿分量时，停止提取，并进一步按照所述提取顺序将前m个正常SVG的最大输电能力作为所述前m个正常SVG对应的补偿分量，及后n-m个正常SVG分别对应的补偿分量均转换成指令，且待所有指令转换完毕后，将每一指令依据所述提取顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG；其中，m≤n，且为自然数。
其中，所述方法进一步包括：
依序获取所述提取顺序对应的正常SVG的最大输电能力，待n个编号提取完毕后，所述n个正常SVG的最大输电能力与其对应的补偿分量之间生成的差值累加后仍小于所述出现故障SVG对应的补偿分量，则按照所述提取顺序将所述n个正常SVG的最大输电能力均作为所述n个正常SVG对应的补偿分量转换成指令，且进一步待所有指令转换完毕后，将每一指令依据所述提取顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG，并输出报警信息。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、在本发明实施例中，由于基于互联网通信，使得电网补偿更具有灵活性与安全性大大增加；当SVG均正常时，只需根据电网正常运行时进行简单的补偿；而当某一SVG发生故障时，通过筛选出该故障SVG最近输电距离的正常SVG进行补偿，从而能够及时补偿线路，以确保供电安全性，实现多台SVG动态协调输出，提高了补偿效果；
2、在本发明实施例中，由于每一无功补偿单元中的SVG均可为相同的低容量SVG，取代了单个大容量的SVG使用，从而节约运行成本和维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种基于互联网通信的多SVG系统的网络拓扑图；
图2为图1中SVG的系统结构图；
图3为本发明实施例提供的一种基于互联网通信的多SVG系统通信方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种基于互联网通信的多SVG系统，包括至少3个无功补偿单元A，以及与每一无功补偿单元A均可通过互联网进行数据交互的一后台计算中心B；其中，
每一无功补偿单元A均位于电网同一线路上或分别位于所述电网相应的一线路上，其包括一通信设备和一静止无功发生器SVG；其中，通信设备的一端通过互联网与后台计算中心B相连，另一端与SVG相连，用于接收和发送后台计算中心B与SVG之间交互的数据；SVG设置于电网线路上，用于采集其所位于的电网线路的实时信息后，通过互联网上传至后台计算中心B进行处理，并接收后台计算中心B下发的指令，且根据接收到的指令，对其所位于的电网线路输出补偿电流进行补偿；
后台计算中心B，用于根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，计算出电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量，且将计算出的每一补偿分量均转换成具有一定下发顺序的指令，并待所有指令转换完毕后，将每一指令依据下发顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG。
应当说明的是，SVG可采用相同的低容量SVG，从而节约运行成本和维护成本。后台计算中心B可根据电网正常运行时或电网出现故障时（即某一SVG发生故障），动态调整补偿分量，并将动态调整的补偿分量按照设定的顺序下发，从而实现多台SVG动态协调输出，提高了补偿效果。
作为一个例子，当电网正常运行时，后台计算中心B只要根据补偿总量，计算出每一无功补偿单元中SVG的补偿分量，将上述补偿分量均转换成指令，随机的下发给相对应的SVG进行电流输出补偿，从而确保供电安全性。
作为另一个例子，当电网出现故障时，即某一SVG出现故障，此时后台计算中心B会根据补偿总量，计算出每一无功补偿单元中SVG正常对应的补偿分量，同时为了能够及时补偿线路，以确保供电安全性，需要通信协调使得其它SVG发出无功补偿，如确定距离故障SVG输电距离最近的正常SVG开启最大的输电能力来满足故障SVG的补偿需求，一旦不能够满足，则继续开启距离故障SVG第二近距离的正常SVG最大的输电能力来满足故障SVG的补偿需求，直至满足该故障SVG的补偿需求为止。当然，一旦多SVG系统中所有正常的SVG都开启了最大的输电能力，却不能满足故障SVG的补偿需求时，则需要人工进行干预。
可以理解的是，通信设备为可进行数据传输的光纤交换机或无线路由器。
如图2所示，SVG包括电网数据采集处理模块11、互联网通信模块12、互感电路13、控制电路14、驱动电路15、主电路16和保护电路17；其中，
主电路16分别与驱动电路15、保护电路17、电网数据采集处理模块11及互感电路13相连，还通过一电缆与电网线路相连；其中，互感电路13包括电压互感器和电流互感器；
驱动电路15还通过控制电路14与互联网通信模块12的第一端a1相连，以及通过一电缆与电网线路相连；
保护电路17还通过一电缆与电网线路相连；
电网数据采集处理模块11还与互联网通信模块12的第二端a2相连；
互联网通信模块12的第三端a3与其相配合的通信设备相连。
如图3所示，为本发明实施例中，提供的一种基于互联网通信的多SVG系统通信方法，其在前述的多SVG系统上实现，所述方法包括：
步骤S1、所述多SVG系统上每一无功补偿单元中SVG分别采集其所位于的电网线路的实时信息后，并通过互联网上传至所述多SVG系统的后台计算中心进行处理；
步骤S2、所述后台计算中心根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，计算出所述电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量，且将所述计算出的每一补偿分量均转换成具有一定下发顺序的指令，并待所有指令转换完毕后，将每一指令依据所述下发顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG；
具体过程为，分电网正常运行和电网出现故障进行说明，具体如下：
（1）电网正常运行：后台计算中心根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，确定电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量；
当获取到每一无功补偿单元中SVG均正常时，将计算出的每一补偿分量均转换成具有随机下发顺序的指令，并待所有指令转换完毕后，将每一指令分别随机下发给相应补偿单元中的SVG；
（2）电网出现故障：后台计算中心根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，确定电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量；
当获取到一补偿单元中SVG出现故障时，确定正常SVG的数量为n及n个正常SVG分别对应的最大输电能力，并进一步计算出n个正常SVG分别与出现故障SVG之间的输电距离；n为自然数；
将计算出的n个输电距离按照从小到大进行排序后作为n个正常SVG相应的提取顺序，并对提取顺序从1至n进行升序编号；
依序获取该提取顺序对应的正常SVG的最大输电能力，直至当获取到编号为m时，在提取顺序中前m个正常SVG的最大输电能力与其对应的补偿分量之间生成的差值累加后大于或等于出现故障SVG对应的补偿分量时，停止提取，并进一步按照提取顺序将前m个正常SVG的最大输电能力作为前m个正常SVG对应的补偿分量，及后n-m个正常SVG分别对应的补偿分量均转换成指令，且待所有指令转换完毕后，将每一指令依据提取顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG；其中，m≤n，且为自然数。
当然在出现按照提取顺序提取完所有正常SVG，却不能满足故障SVG的补偿需求时，就需要输出报警信息，通知维护人员进行人工干预，因此所述方法进一步包括：
依序获取该提取顺序对应的正常SVG的最大输电能力，待n个编号提取完毕后，所述n个正常SVG的最大输电能力与其对应的补偿分量之间生成的差值累加后仍小于出现故障SVG对应的补偿分量，则按照提取顺序将n个正常SVG的最大输电能力均作为n个正常SVG对应的补偿分量转换成指令，且进一步待所有指令转换完毕后，将每一指令依据提取顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG，并输出报警信息。
对步骤S2中电网出现故障的应用场景做进一步说明：
第一步、确定电网中位置a出现故障，并提示需要无功补偿；
第二步、获取节点a的位置，根据已知的其它正常SVG位置，逐个计算a到每个正常SVG的输电距离，得到向量D[N]，并且，列出对应的每个正常SVG的最大输电能力向量E[N]；为了优先使用离a点最近的正常SVG为a补充供电，需要对D[N]排序，并同步修改E[N]的顺序；其中，N为电网正常SVG的数量；
第三步、按照冒泡排序法。设定将最小值下沉。从D[0]开始，每两个临近的D[i]与D[i+1]，作比较，小者下沉，并参与下一次比较。注意，这个过程中要同步修改E向量的对应元素位置。直到第一次计算到D[N]位置，就得到了向量D中的最小值，存于D[N]位置。得到最小值D[N]后，查看E[N]的输出能力数值能否满足a点的需求，如果能够满足需求，则将结果存入指令集合R，等算法结束后执行R。如果不能满足，则将“D[N]对应的节点满输出（即输出最大的输电能力）”指令暂存于R，计算出输出能力差值detQ=Q-E[N]。并继续冒泡排序，寻找次最小值D[N-1],找到后再次判断能否满足detQ。以此类推，直到得到满足Q的指令集合R，算法结束，启动硬件执行R中指令。
第四步、如果冒泡排序已经结束，仍不能满足Q，则告警本电网不能满足a点需求，执行R中指令，并请求人为干预。
步骤S3、所述每一无功补偿单元中SVG相应的接收所述后台计算中心下发的指令，且根据所述接收到的指令，对其所位于的电网线路输出补偿电流进行补偿。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、在本发明实施例中，由于基于互联网通信，使得电网补偿更具有灵活性与安全性大大增加；当SVG均正常时，只需根据电网正常运行时进行简单的补偿；而当某一SVG发生故障时，通过筛选出该故障SVG最近输电距离的正常SVG进行补偿，从而能够及时补偿线路，以确保供电安全性，实现多台SVG动态协调输出，提高了补偿效果；
2、在本发明实施例中，由于每一无功补偿单元中的SVG均可为相同的低容量SVG，取代了单个大容量的SVG使用，从而节约运行成本和维护成本。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种基于互联网通信的多SVG系统，其特征在于，包括至少3个无功补偿单元，以及与每一无功补偿单元均可通过互联网进行数据交互的一后台计算中心；其中，
所述每一无功补偿单元均位于电网同一线路上或分别位于所述电网相应的一线路上，其包括一通信设备和一静止无功发生器SVG；其中，所述通信设备的一端通过互联网与所述后台计算中心相连，另一端与所述SVG相连，用于接收和发送所述后台计算中心与所述SVG之间交互的数据；所述SVG设置于所述电网线路上，用于采集其所位于的电网线路的实时信息后，通过互联网上传至所述后台计算中心进行处理，并接收所述后台计算中心下发的指令，且根据所述接收到的指令，对其所位于的电网线路输出补偿电流进行补偿；
所述后台计算中心，用于根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，计算出所述电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量，且将所述计算出的每一补偿分量均转换成具有一定下发顺序的指令，并待所有指令转换完毕后，将每一指令依据所述下发顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG。
2.如权利要求1所述的多SVG系统，其特征在于，所述SVG包括电网数据采集处理模块、互联网通信模块、互感电路、控制电路、驱动电路、主电路和保护电路；其中，
所述主电路分别与所述驱动电路、保护电路、电网数据采集处理模块及互感电路相连，还通过一电缆与所述电网线路相连；其中，所述互感电路包括电压互感器和电流互感器；
所述驱动电路还通过所述控制电路与所述互联网通信模块的第一端相连，以及通过一电缆与所述电网线路相连；
所述保护电路还通过一电缆与所述电网线路相连；
所述电网数据采集处理模块还与所述互联网通信模块的第二端相连；
所述互联网通信模块的第三端与其相配合的通信设备相连。
3.如权利要求2所述的多SVG系统，其特征在于，所述通信设备为光纤交换机或无线路由器。
4.一种基于互联网通信的多SVG系统通信方法，其特征在于，其在包括如权利要求1至3中任一项所述的多SVG系统上实现，所述方法包括：
a、所述多SVG系统上每一无功补偿单元中SVG分别采集其所位于的电网线路的实时信息后，并通过互联网上传至所述多SVG系统的后台计算中心进行处理；
b、所述后台计算中心根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，计算出所述电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量，且将所述计算出的每一补偿分量均转换成具有一定下发顺序的指令，并待所有指令转换完毕后，将每一指令依据所述下发顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG；
c、所述每一无功补偿单元中SVG相应的接收所述后台计算中心下发的指令，且根据所述接收到的指令，对其所位于的电网线路输出补偿电流进行补偿。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤b的具体步骤进一步包括：
所述后台计算中心根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，确定所述电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量；
当获取到每一无功补偿单元中SVG均正常时，将所述计算出的每一补偿分量均转换成具有随机下发顺序的指令，并待所有指令转换完毕后，将每一指令分别随机下发给相应补偿单元中的SVG。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤b的具体步骤进一步还包括：
所述后台计算中心根据接收到的每一无功补偿单元中SVG发送的实时信息，确定所述电网线路无功功率的补偿总量及其对应每一无功补偿单元中SVG的补偿分量；
当获取到一补偿单元中SVG出现故障时，确定正常SVG的数量为n及所述n个正常SVG分别对应的最大输电能力，并进一步计算出所述n个正常SVG分别与所述出现故障SVG之间的输电距离；n为自然数；
将所述计算出的n个输电距离按照从小到大进行排序后作为所述n个正常SVG相应的提取顺序，并对所述提取顺序从1至n进行升序编号；
依序获取所述提取顺序对应的正常SVG的最大输电能力，直至当获取到编号为m时，在所述提取顺序中前m个正常SVG的最大输电能力与其对应的补偿分量之间生成的差值累加后大于或等于所述出现故障SVG对应的补偿分量时，停止提取，并进一步按照所述提取顺序将前m个正常SVG的最大输电能力作为所述前m个正常SVG对应的补偿分量，及后n-m个正常SVG分别对应的补偿分量均转换成指令，且待所有指令转换完毕后，将每一指令依据所述提取顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG；其中，m≤n，且为自然数。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
依序获取所述提取顺序对应的正常SVG的最大输电能力，待n个编号提取完毕后，所述n个正常SVG的最大输电能力与其对应的补偿分量之间生成的差值累加后仍小于所述出现故障SVG对应的补偿分量，则按照所述提取顺序将所述n个正常SVG的最大输电能力均作为所述n个正常SVG对应的补偿分量转换成指令，且进一步待所有指令转换完毕后，将每一指令依据所述提取顺序分别下发给相应补偿单元中的SVG，并输出报警信息。
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