CN108400602A - 无功补偿控制系统及控制方法 - Google Patents

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CN108400602A
CN108400602A CN201710064522.1A CN201710064522A CN108400602A CN 108400602 A CN108400602 A CN 108400602A CN 201710064522 A CN201710064522 A CN 201710064522A CN 108400602 A CN108400602 A CN 108400602A
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戢卫平
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Abstract

本发明公开了一种无功补偿控制系统及控制方法。无功补偿控制系统包括主控制器、至少一台第一从控制器和至少一台第二从控制器；主控制器分别与第一从控制器和第二从控制器通信连接；每台第一从控制器通过第一开关与一台第一电容控制柜对应电连接；每台第二从控制器通过第二开关与一台第二电容控制柜对应电连接；第二电容器组的容量小于第一电容器组的容量；主控制器包括电流电压采集单元和控制单元。本发明通过投切标准容量的电容器组实现无功补偿粗调，又通过投切第二电容器组实现无功补偿微调，本发明使得无功调节更加精确、平稳，从而使电网的功率因数始终保持在最佳状态，大大提高了电网质量。

Description

无功补偿控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种无功补偿控制系统及控制方法。
背景技术
无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置，合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，提高电网质量。但现有技术的无功功率补偿装置控制电容器组的投切方式要么使电网的功率因数达不到要求值，要么使电网的功率因数偏高，从而影响电网质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的无功功率补偿装置控制电容器组的投切方式要么使电网的功率因数达不到要求值，要么使电网的功率因数偏高，从而影响电网质量的缺陷，提供一种无功补偿控制系统及控制方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种无功补偿控制系统，其特点在于，所述无功补偿控制系统包括主控制器、至少一台第一从控制器和至少一台第二从控制器；
所述主控制器分别与所述至少一台第一从控制器和所述至少一台第二从控制器通信连接；每台第一从控制器通过第一开关与一台第一电容控制柜对应电连接，所述第一电容控制柜包括若干第一电容器组；每台第二从控制器通过第二开关与一台第二电容控制柜对应电连接，所述第二电容控制柜包括若干第二电容器组；所述第二电容器组的容量小于所述第一电容器组的容量；
所述主控制器包括：
电流电压采集单元，用于采集母线的电压值和第一电流值，并将所述电压值和所述第一电流值发送至控制单元；
所述控制单元用于根据所述电压值和所述第一电流值计算待投切无功补偿容量，并根据所述待投切无功补偿容量生成控制策略，并将所述控制策略发送至第一从控制器和第二从控制器；
所述第一从控制器和第二从控制器用于根据所述控制策略生成开关指令，并将所述开关指令发送至对应的第一开关或所述第二开关，以投切对应的第一电容器组或第二电容器组。
较佳地，所述控制策略包括：
在判断所述待投切无功补偿容量大于预设值时：
判断所述待投切无功补偿容量是否大于所述第一电容器组的容量；若是，则将至少一个第一电容器组增投入电网中以使第一实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量；
进一步判断所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值是否大于所述第二电容器组的容量；若是，则将至少一个第二电容器组增投入电网中以使第二实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值；
在判断所述待投切无功补偿容量小于预设值时：
判断所述待投切无功补偿容量是否大于所述第一电容器组的容量；若是，则切除电网中至少一个第一电容器组以使第一实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量；
进一步判断所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值是否大于所述第二电容器组的容量；若是，则切除至少一个第二电容器组使第二实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值。
较佳地，所述主控制器还用于获取电网中流经第一电容器组和第二电容器组的第二电流值，并根据所述第二电流值生成所述控制策略；
所述控制策略包括切除所述第二电流值超过预设范围的第一电容器组和/或第二电容器组。
较佳地，所述主控制器还包括输入输出回路，所述输入输出回路分别与电力控制系统和所述控制单元电连接；
所述控制单元还用于通过所述输入输出回路将所述电压值和/或所述第一电流值和/或所述待投切无功补偿容量和/或所述控制策略发送至所述电力控制系统。
较佳地，所述主控制器还包括触摸屏，与所述控制单元电连接；
和/或，所述主控制器还包括存储器，与所述控制单元电连接
和/或，所述第一从控制器包括第一通信单元、第一湿度传感器和第一温度传感器；所述第一湿度传感器和所述第一温度传感器均与所述第一通信单元电连接；所述第一通信单元还与所述主控制器通信连接；
和/或，所述第二从控制器包括第二通信单元、第二湿度传感器和第二温度传感器；所述第二湿度传感器和所述第二温度传感器均与所述第二通信单元电连接；所述第二通信单元还与所述主控制器通信连接。
本发明还提供一种无功补偿控制方法，其特点在于，所述无功补偿控制方法利用权力要求1所述的无功补偿控制系统实现，所述无功补偿控制方法包括以下步骤：
S1、电流电压采集单元采集母线的电压值和第一电流值，并将所述电压值和所述第一电流值发送至控制单元；
S2、所述控制单元根据所述电压值和所述第一电流值计算待投切无功补偿容量，并根据所述待投切无功补偿容量生成控制策略，并将所述控制策略发送至第一从控制器和第二从控制器；
S3、所述第一从控制器和第二从控制器根据所述控制策略生成开关指令，并将所述开关指令发送至对应的第一开关和/或所述第二开关，以投切对应的控制柜中的电容器组。
较佳地，步骤S2中，根据所述待投切无功补偿容量生成控制策略的步骤包括：
在判断所述待投切无功补偿容量大于预设值时：
判断所述待投切无功补偿容量是否大于所述第一电容器组的容量；若是，则将至少一个第一电容器组增投入电网中以使第一实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量；
进一步判断所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值是否大于所述第二电容器组的容量；若是，则将至少一个第二电容器组增投入电网中以使第二实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值；
在判断所述待投切无功补偿容量小于预设值时：
判断所述待投切无功补偿容量是否大于所述第一电容器组的容量，若是，则切除电网中至少一个第一电容器组以使第一实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量；
进一步判断所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值是否大于所述第二电容器组的容量；若是，则切除至少一个第二电容器组使第二实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值。
较佳地，所述无功补偿控制方法还包括：
获取电网中流经第一电容器组和第二电容器的第二电流值，并根据所述第二电流值生成所述控制策略；
所述控制策略包括切除所述第二电流值超过预设范围的第一电容器组和/或第二电容器组。
较佳地，所述主控制器还包括输入输出回路，所述输入输出回路分别与电力控制系统和所述控制单元电连接；
步骤S2还包括：
所述控制单元通过所述输入输出回路将所述电压值和/或所述第一电流值和/或所述待投切无功补偿容量和/或所述控制策略发送至所述电力控制系统。
较佳地，所述主控制器还包括存储器，所述存储器与所述控制单元电连接；
步骤S2之后，所述无功补偿控制方法还包括：
将所述电压值和/或所述第一电流值和/或所述待投切无功补偿容量和/或所述控制策略存储至所述存储器中。
本发明的积极进步效果在于：本发明通过投切标准容量的电容器组(第一电容器组)实现无功补偿粗调，又通过投切第二电容器组(电容容量较小)实现无功补偿微调，本发明使得无功调节更加精确、平稳，从而使电网的功率因数始终保持在最佳状态，大大提高了电网质量。
附图说明
图1为本发明实施例1的无功补偿控制系统的结构示意图。
图2为本发明实施例2的无功补偿控制方法的流程图。
图3为图2中生成控制策略的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示，本实施例的无功补偿控制系统包括主控制器1、至少一台第一从控制器2和至少一台第二从控制器3。主控制器1分别与至少一台第一从控制器2和至少一台第二从控制器3通信连接。每台第一从控制器2通过第一开关41与一台第一电容控制柜5对应电连接，第一电容控制柜5包括若干第一电容器组51，其中，第一电容器组(也即标准容量电容器组)的数量根据实际需求自行设置，且第一电容器组的容量一般在15Kvar至75Kvar范围内，例如，第一电容器组的容量可以是15Kvar、25Kvar或30Kvar，每个第一电容控制柜中的电容器组的容量可以设置成相同也可以设置成不同。每台第二从控制器3通过第二开关42与一台第二电容控制柜6对应电连接，第二电容控制柜6包括若干第二电容器组61(一般是6-10组)，且第二电容器组的容量小于第一电容器组的容量。同样，第二电容器组的数量也可根据实际需求自行设置，且根据变电站现场补偿不灵敏区来看，将第二电容器组设置成2Kvar或4Kvar较为适宜。其中，第一电容控制柜和第二电容控制柜的数量依据变电站的电压等级设置，而第一从控制器的数量一般与第一电容控制柜的数量相等，第二从控制器的数量一般与第二电容控制柜的数量相等。
本实施例中，主控制器1包括电流电压采集单元11和控制单元12。电流电压采集单元11用于采集母线7的电压值和第一电流值，并将电压值和第一电流值发送至控制单元12。控制单元12根据电压值和第一电流值计算待投切无功补偿容量Qd，并根据待投切无功补偿容量Qd生成控制策略，并将控制策略发送至第一从控制器2和第二从控制器3。第一从控制器2和第二从控制器3根据控制策略生成开关指令，并将开关指令发送至对应的第一开关41或第二开关42，以投切对应的第一电容器组51或第二电容器组61。其中，投切电容器可按照先进先出的原则进行投切，也即优先切除电网中运行时间最长的电容器组。控制策略包括：
判断待投切无功补偿容量Qd是否大于预设值，若是，说明需要投切电容器组，具体为：
判断待投切无功补偿容量Qd是否大于第一电容器组的容量Q1(同个变电站的电容器组的容量一般相同，若不相同，则判断待投切无功补偿容量是否大于容量最小的第一电容器组的容量)，若是，则将至少一个第一电容器组增投入电网中以使第一实际无功补偿容量Qs1小于且最接近待投切无功补偿容量Qd。例如，若Qd＝50Kvar，而Q1＝15Kvar，则投3组第一电容器组，此时Qs1＝45Kvar，实现无功补偿粗调。之后，进一步判断待投切无功补偿容量Qd与第一实际无功补偿容量Qs1的差值Qc(Qc＝Qd-Qs1)是否大于第二电容器组的容量Q2，若是，则将至少一个第二电容器组增投入电网中以使第二实际无功补偿容量Qs2小于且最接近Qc。例如，若第二电容器组的容量Q1＝2Kvar，此时Qc＝5Kvar，此时Qc>Q1，则将2组第二电容器组增投入电网中以使Qs2小于且最接近Qc，实现无功补偿微调。经过上述无功调节，实际无功补偿容量(Qs1+Qs2)已最接近待投切无功补偿容量Qd，也即电网的功率因数始终保持在最佳状态。当然，若Qc<Q2，则说明此时Qs1+Qs2已非常接近Qd，则无需进行微调。
判断待投切无功补偿容量是否小于预设值，若是，说明需要从电网切除部分电容器组，具体为：
判断待投切无功补偿容量Qd是否大于第一电容器组的容量Q1；若是，则切除电网中至少一个第一电容器组以使第一实际无功补偿容量Qs1小于且最接近待投切无功补偿容量Qd，实现粗调。之后，进一步判断待投切无功补偿容量Qd与第一实际无功补偿容量Qs1的差值Qc是否大于第二电容器组Q2，若是，则切除至少一个第二电容器组使第二实际无功补偿容量Qs2小于且最接近Qc，实现无功补偿微调。同样，若Qc<Q2，则说明此时Qs1+Qs2已非常接近Qd，则无需进行微调。
从而，通过本实施例的粗调及微调，使电网的功率因数始终保持在最佳状态，且无需频繁调节，保证电网质量。且从控制器的数量可根据按需配置，不浪费硬件装置，节省了配置成本，且出现故障时，维修也较灵活，不会影响主控制器的运行。
本实施例中，主控制器还可识别电网中的故障电容器组，并将其从电网中切除以进行检修，具体的，主控制器实时将监测电网中流经第一电容器组和第二电容器组的第二电流值，并根据获取的第二电流值生成控制策略，此时控制策略为切除电压值超过预设范围的第一电容器组和/或第二电容器组。
本实施例中，主控制器1还包括输入输出回路13、存储器14和触摸屏15。输入输出回路13分别与电力控制系统和控制单元12电连接，触摸屏15和存储器14均与控制单元12电连接。从而，控制单元可通过输入输出回路将母线的电压值、第一电流值、待投切无功补偿容量以及控制策略发送至电力控制系统。当变电站进行检修时，操作人员也可通过触摸屏手动实现电容器组的投切。
本实施例中，第一从控制器2包括第一通信单元21、第一湿度传感器22和第一温度传感器23，第一湿度传感器22和第一温度传感器23均与第一通信单元21电连接，第一通信单元21还与主控制器1通信连接。第二从控制器3包括第二通信单元31、第二湿度传感器32和第二温度传感器33，第二湿度传感32和第二温度传感器33均与第二通信单元31电连接，第二通信单31还与主控制器1通信连接。其中，第一从控制器及第二从控制器的湿度传感器和温度传感器可将采集到的温度值和湿度值通过通信单元发送至主控制器，以实施监控从控制器及电容控制柜(从控制器与电容控制柜一般布置在一起)的环境参数，若有异常还可提示报警信息，以通知检修人员尽快处理，主控制器也可根据环境参数判别电容器组是否故障，并生成控制策略。本实施例中，从控制器的通信单元通过一根电缆即可实现与主控制器通信连接，节省了大量线缆成本和施工的人力成本。
实施例2
本实施例的无功补偿控制方法利用实施例1的无功补偿控制系统实现，如图2-3所示，无功补偿控制方法包括以下步骤：
步骤110、电流电压采集单元采集母线的电压值和第一电流值，并将电压值和第一电流值发送至控制单元。
步骤120、控制单元根据电压值和第一电流值计算待投切无功补偿容量，并根据待投切无功补偿容量生成控制策略，并将控制策略发送至第一从控制器和第二从控制器。
步骤130、第一从控制器和第二从控制器根据控制策略生成开关指令，并将开关指令发送至对应的第一开关和/或第二开关，以投切对应的控制柜中的电容器组。
其中，步骤120中，如图3所示，生成控制策略的步骤包括：
步骤121、判断待投切无功补偿容量Qd是否大于预设值，若是则执行步骤122，若否则执行步骤122’。
步骤122、在判断待投切无功补偿容量Qd大于第一电容器组的容量Q1时，将至少一个第一电容器组增投入电网中以使第一实际无功补偿容量Qs1小于且最接近待投切无功补偿容量Qd。若判断待投切无功补偿容量Qd不大于第一电容器组的容量Q1时，则不执行动作。
步骤123、判断待投切无功补偿容量Qd与第一实际无功补偿容量Qs1的差值Qc是否大于第二电容器组的容量Q2。若是执行步骤124，若否则不执行动作。
步骤124、将至少一个第二电容器组增投入电网中以使第二实际无功补偿容量Qs2小于且最接近Qc。
步骤122’、在判断待投切无功补偿容量Qd大于第一电容器组的容量Q1时，切除电网中至少一个第一电容器组以使第一实际无功补偿容量Qs1小于且最接近待投切无功补偿容量Qd。若判断待投切无功补偿容量Qd不大于第一电容器组的容量Q1时，则不执行动作。
步骤123’、判断待投切无功补偿容量Qd与第一实际无功补偿容量Qs1的差值Qc是否大于第二电容器组的容量Q2。若是则执行步骤124’，若否则不执行动作。
步骤124’、切除至少一个第二电容器组使第二实际无功补偿容量Qs2小于且最接近Qc。
本实施例中，无功补偿控制方法还包括：
获取投入电网中流经第一电容器组和第二电容器的第二电流值，并根据第二电流值生成控制策略。此时的控制策略为切除第二电流值超过预设范围的第一电容器组和/或第二电容器组。
本实施例中，步骤120中还可包括：
控制单元通过输入输出回路将电压值、第一电流值、待投切无功补偿容量和控制策略发送至电力控制系统。
步骤120之后，无功补偿控制方法还可包括：
控制单元将电压值、第一电流值、待投切无功补偿容量和控制策略存储至存储器中。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无功补偿控制系统，其特征在于，所述无功补偿控制系统包括主控制器、至少一台第一从控制器和至少一台第二从控制器；
所述主控制器分别与所述至少一台第一从控制器和所述至少一台第二从控制器通信连接；每台第一从控制器通过第一开关与一台第一电容控制柜对应电连接，所述第一电容控制柜包括若干第一电容器组；每台第二从控制器通过第二开关与一台第二电容控制柜对应电连接，所述第二电容控制柜包括若干第二电容器组；所述第二电容器组的容量小于所述第一电容器组的容量；
所述主控制器包括：
电流电压采集单元，用于采集母线的电压值和第一电流值，并将所述电压值和所述第一电流值发送至控制单元；
所述控制单元用于根据所述电压值和所述第一电流值计算待投切无功补偿容量，并根据所述待投切无功补偿容量生成控制策略，并将所述控制策略发送至第一从控制器和第二从控制器；
所述第一从控制器和第二从控制器用于根据所述控制策略生成开关指令，并将所述开关指令发送至对应的第一开关或所述第二开关，以投切对应的第一电容器组或第二电容器组。
2.如权利要求1所述的无功补偿控制系统，其特征在于，所述控制策略包括：
在判断所述待投切无功补偿容量大于预设值时：
判断所述待投切无功补偿容量是否大于所述第一电容器组的容量；若是，则将至少一个第一电容器组增投入电网中以使第一实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量；
进一步判断所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值是否大于所述第二电容器组的容量；若是，则将至少一个第二电容器组增投入电网中以使第二实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值；
在判断所述待投切无功补偿容量小于预设值时：
判断所述待投切无功补偿容量是否大于所述第一电容器组的容量；若是，则切除电网中至少一个第一电容器组以使第一实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量；
进一步判断所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值是否大于所述第二电容器组的容量；若是，则切除至少一个第二电容器组使第二实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值。
3.如权利要求2所述的无功补偿控制系统，其特征在于，所述主控制器还用于获取电网中流经第一电容器组和第二电容器组的第二电流值，并根据所述第二电流值生成所述控制策略；
所述控制策略包括切除所述第二电流值超过预设范围的第一电容器组和/或第二电容器组。
4.如权利要求1所述的无功补偿控制系统，其特征在于，所述主控制器还包括输入输出回路，所述输入输出回路分别与电力控制系统和所述控制单元电连接；
所述控制单元还用于通过所述输入输出回路将所述电压值和/或所述第一电流值和/或所述待投切无功补偿容量和/或所述控制策略发送至所述电力控制系统。
5.如权利要求1所述的无功补偿控制系统，其特征在于，所述主控制器还包括触摸屏，与所述控制单元电连接；
和/或，所述主控制器还包括存储器，与所述控制单元电连接
和/或，所述第一从控制器包括第一通信单元、第一湿度传感器和第一温度传感器；所述第一湿度传感器和所述第一温度传感器均与所述第一通信单元电连接；所述第一通信单元还与所述主控制器通信连接；
和/或，所述第二从控制器包括第二通信单元、第二湿度传感器和第二温度传感器；所述第二湿度传感器和所述第二温度传感器均与所述第二通信单 元电连接；所述第二通信单元还与所述主控制器通信连接。
6.一种无功补偿控制方法，其特征在于，所述无功补偿控制方法利用权利要求1所述的无功补偿控制系统实现，所述无功补偿控制方法包括以下步骤：
S1、电流电压采集单元采集母线的电压值和第一电流值，并将所述电压值和所述第一电流值发送至控制单元；
S2、所述控制单元根据所述电压值和所述第一电流值计算待投切无功补偿容量，并根据所述待投切无功补偿容量生成控制策略，并将所述控制策略发送至第一从控制器和第二从控制器；
S3、所述第一从控制器和第二从控制器根据所述控制策略生成开关指令，并将所述开关指令发送至对应的第一开关和/或所述第二开关，以投切对应的控制柜中的电容器组。
7.如权利要求6所述的无功补偿控制方法，其特征在于，步骤S2中，根据所述待投切无功补偿容量生成控制策略的步骤包括：
在判断所述待投切无功补偿容量大于预设值时：
判断所述待投切无功补偿容量是否大于所述第一电容器组的容量；若是，则将至少一个第一电容器组增投入电网中以使第一实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量；
进一步判断所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值是否大于所述第二电容器组的容量；若是，则将至少一个第二电容器组增投入电网中以使第二实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值；
在判断所述待投切无功补偿容量小于预设值时：
判断所述待投切无功补偿容量是否大于所述第一电容器组的容量，若是，则切除电网中至少一个第一电容器组以使第一实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量；
进一步判断所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的 差值是否大于所述第二电容器组的容量；若是，则切除至少一个第二电容器组使第二实际无功补偿容量小于且最接近所述待投切无功补偿容量与所述第一实际无功补偿容量的差值。
8.如权利要求7所述的无功补偿控制方法，其特征在于，所述无功补偿控制方法还包括：
获取电网中流经第一电容器组和第二电容器的第二电流值，并根据所述第二电流值生成所述控制策略；
所述控制策略包括切除所述第二电流值超过预设范围的第一电容器组和/或第二电容器组。
9.如权利要求6所述的无功补偿控制方法，其特征在于，所述主控制器还包括输入输出回路，所述输入输出回路分别与电力控制系统和所述控制单元电连接；
步骤S2还包括：
所述控制单元通过所述输入输出回路将所述电压值和/或所述第一电流值和/或所述待投切无功补偿容量和/或所述控制策略发送至所述电力控制系统。
10.如权利要求6所述的无功补偿控制方法，其特征在于，所述主控制器还包括存储器，所述存储器与所述控制单元电连接；
步骤S2之后，所述无功补偿控制方法还包括：
将所述电压值和/或所述第一电流值和/或所述待投切无功补偿容量和/或所述控制策略存储至所述存储器中。
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