CN108206530A - 一种具有无功补偿功能的负荷调控方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力电子及自动化控制技术领域，具体公开了一种具有无功补偿功能的负荷调控方法，其中，包括：实时采集配电网线路中的电压信号和电流信号；将所述电压信号和所述电流信号发送至终端控制器；接收所述终端控制器根据所述电压信号和电流信号进行计算分析后反馈的控制指令；根据所述控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制。本发明还公开了一种具有无功补偿功能的负荷调控装置及系统。本发明提供的具有无功补偿功能的负荷调控方法能够同时实现补偿无功功率以及调节三相负荷不平衡。

Description

一种具有无功补偿功能的负荷调控方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及电力电子及自动化控制技术领域，尤其涉及一种具有无功补偿功能的负荷调控方法、具有无功补偿功能的负荷调控装置及具有无功补偿功能的负荷调控系统。
背景技术
在低压配电网系统中，存在着大量的单相、不对称、非线性、冲击性负荷，三相负荷是随机变化的。同时由于目前太阳能光伏发电、电动汽车的大规模应用和发展，加剧了配电网三相不平衡的状况。这些负荷促使配电系统产生三相不平衡，同时导致了供电系统三相电压、电流的不平衡，引起电网负序电压和负序电流，影响供电质量，进而增加线路损耗，降低电网供电可靠性。同时，配电线路中无功功率流动，同样增加了电力系统的有功损耗，降低设备的利用效率，影响电力传输能力，给电力系统运行的安全性、稳定性和经济性带来不利影响。因此，对配电网的三相负荷不平衡、无功短缺进行补偿对配电网来说有很大的实用价值，它可以降低线损、提高电能质量，提高配电网供电可靠性。
针对无功不足的问题，国内解决的办法是：合理配置低压无功补偿电容器，目前这项技术已基本成熟，但是没有考虑如何去改善配电低压系统三相负荷不平衡的情况，在某些情况下，反而增加了不平衡的情况。
因此，如何同时实现补偿无功功率及调节三相负荷不平衡成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种具有无功补偿功能的负荷调控方法、具有无功补偿功能的负荷调控装置及具有无功补偿功能的负荷调控系统，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种具有无功补偿功能的负荷调控方法，其中，所述具有无功补偿功能的负荷调控方法包括：
实时采集配电网线路中的电压信号和电流信号；
将所述电压信号和所述电流信号发送至终端控制器；
接收所述终端控制器根据所述电压信号和电流信号进行计算分析后反馈的控制指令；
根据所述控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制。
优选地，所述根据所述控制指令进行负荷的换相控制包括：
将所述控制指令转换为就地控制指令；
根据所述就地控制指令控制负荷通电和负荷三相切换。
优选地，所述根据所述就地控制指令控制负荷通电包括：
根据晶闸管开关优先响应指令信号触发晶闸管开关闭合；
闭合交流接触器。
优选地，所述根据所述就地控制指令控制负荷三相切换包括：
断开导通相的接触器；
在电流过零点切除该相晶闸管开关；
在电压过零点投入待接入相的晶闸管开关；
闭合该相接触器。
优选地，所述根据所述控制指令进行智能电容器的投切控制包括：
根据配电变压器侧功率因数情况生成智能电容器的投切控制指令；
根据投切控制指令控制所述智能电容器的投切。
优选地，所述具有无功补偿功能的负荷调控方法还包括：
根据就地负荷的无功率情况控制智能电容器的投切。
作为本发明的第二个方面，提供一种配电网负荷调控装置，其中，所述具有无功补偿功能的负荷调控装置包括：
采集模块，所述采集模块用于实时采集配电网线路中的电压信号和电流信号；
就地控制器，所述就地控制器用于将所述电压信号和所述电流信号发送至终端控制器，以及用于接收所述终端控制器根据所述电压信号和电流信号进行计算分析后反馈的控制指令，以及用于根据所述控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制；
双向晶闸管，所述双相晶闸管用于根据所述就地控制器的控制执行负荷的换相控制；
智能电容器，所述智能电容器用于根据所述就地控制器的控制执行投切动作。
优选地，所述采集模块包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器用于采集电流信号，所述电压互感器用于采集电压信号。
优选地，所述具有无功补偿功能的负荷调控装置还包括接触器开关单元，所述接触器开关单元与所述双向晶闸管并联设置，且每个所述双向晶闸管均并联一个所述接触器开关单元，所述接触器开关单元用于在双向晶闸管闭合后进行闭合。
作为本发明的第三个方面，提供一种具有无功补偿功能的负荷调控系统，其中，所述具有无功补偿功能的负荷调控系统包括终端控制器和前文所述的具有无功补偿功能的负荷调控装置，所述终端控制器与所述具有无功补偿功能的负荷调控装置中的就地控制器通信连接，所述终端控制器用于接收所述就地控制器发送的电压信号和电流信号，并根据所述电压信号和电流信号进行计算分析得到控制指令，以及用于将所述控制指令发送至所述具有无功补偿功能的负荷调控装置中的就地控制器。
本发明提供的具有无功补偿功能的负荷调控方法，通过根据配电网线路中的电压信号和电流信号生成相应的控制指令，根据控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制，可以在低压配电网中进行三相不平衡治理的同时，进行无功就地补偿，调控过程不会断电，不会对用户用电产生任何影响。通过三相不平衡调节和无功优化满足配电系统运行指标，使变压器以及配电线路的负荷得到合理分配，以达到变压器、配电线路损耗最小，同时提高配电网电能质量。同时装置能够故障隔离、故障定位等功能。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的具有无功补偿功能的负荷调控方法的流程图。
图2为本发明提供的具有无功补偿功能的负荷调控装置的结构示意图。
图3为本发明提供的具有无功补偿功能的负荷调控装置的具体实施方式结构示意图。
图4为本发明提供的具有无功补偿功能的负荷调控系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种具有无功补偿功能的负荷调控方法，其中，如图1所示，所述具有无功补偿功能的负荷调控方法包括：
S110、实时采集配电网线路中的电压信号和电流信号；
S120、将所述电压信号和所述电流信号发送至终端控制器；
S130、接收所述终端控制器根据所述电压信号和电流信号进行计算分析后反馈的控制指令；
S140、根据所述控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制。
本发明提供的具有无功补偿功能的负荷调控方法，通过根据配电网线路中的电压信号和电流信号生成相应的控制指令，根据控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制，可以在低压配电网中进行三相不平衡治理的同时，进行无功就地补偿，调控过程不会断电，不会对用户用电产生任何影响。通过三相不平衡调节和无功优化满足配电系统运行指标，使变压器以及配电线路的负荷得到合理分配，以达到变压器、配电线路损耗最小，同时提高配电网电能质量。同时装置能够故障隔离、故障定位等功能。
具体地，所述根据所述控制指令进行负荷的换相控制包括：
将所述控制指令转换为就地控制指令；
根据所述就地控制指令控制负荷通电和负荷三相切换。
进一步具体地，所述根据所述就地控制指令控制负荷通电包括：
根据晶闸管开关优先响应指令信号触发晶闸管开关闭合；
闭合交流接触器。
进一步具体地，所述根据所述就地控制指令控制负荷三相切换包括：
断开导通相的接触器；
在电流过零点切除该相晶闸管开关；
在电压过零点投入待接入相的晶闸管开关；
闭合该相接触器。
具体地，所述根据所述控制指令进行智能电容器的投切控制包括：
根据配电变压器侧功率因数情况生成智能电容器的投切控制指令；
根据投切控制指令控制所述智能电容器的投切。
进一步具体地，所述具有无功补偿功能的负荷调控方法还包括：
根据就地负荷的无功率情况控制智能电容器的投切。
采集三相电压、三相电流，同时接收终端控制器的数据信息并进行计算分析，结合配电线路中用户负载情况、无功情况，中线电流等参数，给出控制方案，最终下发指令至就地控制器。就地控制器接受远程终端的控制指令后，进行负荷的换相控制，同时结合远程指令和就地的无功情况，进行智能电容器的投切控制。达到平衡变压器的三相有功负载，补偿变压器的功率因数，使变压器运行在最合理状态。
单相用户负荷切换过程中，远程调控终端根据配电变压器负荷情况，进行统一调动控制。调控装置将远程调控终端的指令信号，转化成就地控制指令。负荷通电过程时，通过晶闸管开关优先响应指令信号，触发晶闸管开关闭合，随后闭合交流接触器；负荷三相切换过程中，首先断开导通相的接触器，随后在电流过零点切除该相晶闸管开关，接着在电压过零点投入待接入相的晶闸管开关，最后闭合该相接触器。
智能电容器单元投切优先接受远程调控终端的指令控制，远程调控终端根据配电变压器侧功率因数情况，进行统一调动控制。同时，智能电容器单元也可接受就地控制器的就地控制，根据就地负荷的无功功率情况，由就地控制器控制自主投切智能电容器，以达到就地无功补偿的目的。
作为本发明的第二个方面，提供一种具有无功补偿功能的负荷调控装置，其中，如图2所示，所述具有无功补偿功能的负荷调控装置10包括：
采集模块110，所述采集模块110用于实时采集配电网线路中的电压信号和电流信号；
就地控制器120，所述就地控制器120用于将所述电压信号和所述电流信号发送至终端控制器，以及用于接收所述终端控制器根据所述电压信号和电流信号进行计算分析后反馈的控制指令，以及用于根据所述控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制；
双向晶闸管130，所述双相晶闸管130用于根据所述就地控制器的控制执行负荷的换相控制；
智能电容器140，所述智能电容器140用于根据所述就地控制器的控制执行投切动作。
本发明提供的具有无功补偿功能的负荷调控装置，通过根据配电网线路中的电压信号和电流信号生成相应的控制指令，根据控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制，可以在低压配电网中进行三相不平衡治理的同时，进行无功就地补偿，调控过程不会断电，不会对用户用电产生任何影响。通过三相不平衡调节和无功优化满足配电系统运行指标，使变压器以及配电线路的负荷得到合理分配，以达到变压器、配电线路损耗最小，同时提高配电网电能质量。同时装置能够故障隔离、故障定位等功能。
具体地，所述采集模块110包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器用于采集电流信号，所述电压互感器用于采集电压信号。
具体地，为了减少能量损耗，所述具有无功补偿功能的负荷调控装置还包括接触器开关单元，所述接触器开关单元与所述双向晶闸管并联设置，且每个所述双向晶闸管均并联一个所述接触器开关单元，所述接触器开关单元用于在双向晶闸管闭合后进行闭合。
具体地，如图3所示，具有无功补偿功能的负荷调控装置主要包括3个主要部分：就地控制器120、双向晶闸管130及接触器开关单元150、智能电容器140以及旁路开关QF2。
可以理解的是，当双向晶闸管闭合后，接通接触器开关，接触器开关能够代替双向晶闸管，可以降低能量损耗。
为了使得双向晶闸管出现问题时，具有无功补偿功能的负荷调控装置仍能够正常工作，配电网负荷调控装置还包括旁路开关QF2。
为了防止浪涌冲击，具有无功补偿功能的负荷调控装置还包括防浪涌保护器FS。
图3中所示的开关QF1为具有无功补偿功能的负荷调控装置的总开关。
作为本发明的第三个方面，提供一种具有无功补偿功能的负荷调控系统，其中，如图4所示，所述具有无功补偿功能的负荷调控系统1包括终端控制器20和前文所述的具有无功补偿功能的负荷调控装置10，所述终端控制器20与所述具有无功补偿功能的负荷调控装置10中的就地控制器通信连接，所述终端控制器20用于接收所述就地控制器发送的电压信号和电流信号，并根据所述电压信号和电流信号进行计算分析得到控制指令，以及用于将所述控制指令发送至所述具有无功补偿功能的负荷调控装置10中的就地控制器。
本发明提供的具有无功补偿功能的负荷调控系统，通过根据配电网线路中的电压信号和电流信号生成相应的控制指令，根据控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制，可以在低压配电网中进行三相不平衡治理的同时，进行无功就地补偿，调控过程不会断电，不会对用户用电产生任何影响。通过三相不平衡调节和无功优化满足配电系统运行指标，使变压器以及配电线路的负荷得到合理分配，以达到变压器、配电线路损耗最小，同时提高配电网电能质量。同时装置能够故障隔离、故障定位等功能。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有无功补偿功能的负荷调控方法，其特征在于，所述具有无功补偿功能的负荷调控方法包括：
实时采集配电网线路中的电压信号和电流信号；
将所述电压信号和所述电流信号发送至终端控制器；
接收所述终端控制器根据所述电压信号和电流信号进行计算分析后反馈的控制指令；
根据所述控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制。
2.根据权利要求1所述的具有无功补偿功能的负荷调控方法，其特征在于，所述根据所述控制指令进行负荷的换相控制包括：
将所述控制指令转换为就地控制指令；
根据所述就地控制指令控制负荷通电和负荷三相切换。
3.根据权利要求2所述的具有无功补偿功能的负荷调控方法，其特征在于，所述根据所述就地控制指令控制负荷通电包括：
根据晶闸管开关优先响应指令信号触发晶闸管开关闭合；
闭合交流接触器。
4.根据权利要求2所述的具有无功补偿功能的负荷调控方法，其特征在于，所述根据所述就地控制指令控制负荷三相切换包括：
断开导通相的接触器；
在电流过零点切除该相晶闸管开关；
在电压过零点投入待接入相的晶闸管开关；
闭合该相接触器。
5.根据权利要求1所述的具有无功补偿功能的负荷调控方法，其特征在于，所述根据所述控制指令进行智能电容器的投切控制包括：
根据配电变压器侧功率因数情况生成智能电容器的投切控制指令；
根据投切控制指令控制所述智能电容器的投切。
6.根据权利要求5所述的具有无功补偿功能的负荷调控方法，其特征在于，所述具有无功补偿功能的负荷调控方法还包括：
根据就地负荷的无功率情况控制智能电容器的投切。
7.一种配电网负荷调控装置，其特征在于，所述具有无功补偿功能的负荷调控装置包括：
采集模块，所述采集模块用于实时采集配电网线路中的电压信号和电流信号；
就地控制器，所述就地控制器用于将所述电压信号和所述电流信号发送至终端控制器，以及用于接收所述终端控制器根据所述电压信号和电流信号进行计算分析后反馈的控制指令，以及用于根据所述控制指令进行负荷的换相控制和智能电容器的投切控制；
双向晶闸管，所述双相晶闸管用于根据所述就地控制器的控制执行负荷的换相控制；
智能电容器，所述智能电容器用于根据所述就地控制器的控制执行投切动作。
8.根据权利要求7所述的具有无功补偿功能的负荷调控装置，其特征在于，所述采集模块包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器用于采集电流信号，所述电压互感器用于采集电压信号。
9.根据权利要求7所述的具有无功补偿功能的负荷调控装置，其特征在于，所述具有无功补偿功能的负荷调控装置还包括接触器开关单元，所述接触器开关单元与所述双向晶闸管并联设置，且每个所述双向晶闸管均并联一个所述接触器开关单元，所述接触器开关单元用于在双向晶闸管闭合后进行闭合。
10.一种具有无功补偿功能的负荷调控系统，其特征在于，所述具有无功补偿功能的负荷调控系统包括终端控制器和权利要求7至9中任意一项所述的具有无功补偿功能的负荷调控装置，所述终端控制器与所述具有无功补偿功能的负荷调控装置中的就地控制器通信连接，所述终端控制器用于接收所述就地控制器发送的电压信号和电流信号，并根据所述电压信号和电流信号进行计算分析得到控制指令，以及用于将所述控制指令发送至所述具有无功补偿功能的负荷调控装置中的就地控制器。
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