CN109361222A - 混合式无功补偿控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合式无功补偿控制系统，其包括N台谐波抑制型无功补偿SVC模块、一台SVG模块和主控制单元，N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块作为从机模块。主母线分别接入N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块，进线母线的检测信号通过第一电流传感器接入主控制单元，主控制单元通过通讯总线输出，并分别接入N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块，负载母线的检测信号通过第二电流互感器接入SVG模块，主控制单元检测进线母线的信号，根据系统所需无功量的大小，协调控制谐波抑制型无功补偿SVC模块和SVG模块进行无功量的输出。

Description

混合式无功补偿控制系统
技术领域
本发明涉及一种混合式无功补偿控制系统，应用于低压无功补偿控制系统。
背景技术
目前无功补偿产品分为两大类，一是SVC电力电容分级补偿，二是SVG静态无功发生器无级补偿。SVC成本低市场上使用最广泛，但SVC属于有级补偿，补偿精度差，不能满足特定的使用场合；SVG可以线性输出无功功率，但成本较SVC高得多。
发明内容
本发明针对上述现有两种补偿方案存在的问题和不足，提供一种应用于低压690V以下领域，通过结合SVC和SVG两种技术优势的组合产品，主要补偿以SVC为主，精细补偿使用SVG，两者相结合，成本上可以控制下来，技术上也达到无级补偿的效果。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种混合式无功补偿控制系统，其特点在于，其包括N台谐波抑制型无功补偿SVC模块、一台SVG模块和主控制单元，N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块作为从机模块；
主母线分别接入N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块，进线母线的检测信号通过第一电流传感器接入主控制单元，主控制单元通过通讯总线输出，并分别接入N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块，负载母线的检测信号通过第二电流互感器接入SVG模块，主控制单元检测进线母线的信号，根据系统所需无功量的大小，协调控制谐波抑制型无功补偿SVC模块和SVG模块进行无功量的输出。
较佳地，从机模块与主控制单元组网完成后，主控制单元首先把谐波抑制型无功补偿SVC模块按照电抗率大小和容量大小分类和排序，然后载入控制参数；
由补偿延时为循环周期，计算系统到目标所需无功量和谐波分量，当所需无功量在SVG模块可调范围内时优先由SVG模块进行快速补偿和滤除谐波，当所需无功量超出SVG模块可调范围时，由谐波抑制型无功补偿SVC模块进行补偿，直到补偿到所需的无功量在SVG模块的可调范围内，再由SVG模块进行线性补偿。
较佳地，控制参数包括目标功率因数、补偿延时、灵敏度系数和3-13次谐波滤波百分比。
较佳地，系统上电后，从机模块通过通讯总线等待主控制单元发送的允许注册帧，主控制单元收到允许注册帧后，分配一个地址发送给从机模块以完成注册，从机模块按照优先级由高到低的顺序依次注册(优先注册由10位出厂编号决定，优先级高的从机模块先注册，然后依次注册)，所有从机模块完成注册后，从机模块将受控于主控制单元，主控制单元对进线母线进行信号检测测量，协调控制从机模块的无功输出。
较佳地，谐波抑制型无功补偿SVC模块包括保护单元、可控硅投切单元、滤波电抗器、补偿电容器、内部检测电路、测控单元、通讯单元和显示单元，主母线接入保护单元的输入端，保护单元的输出端与可控硅投切单元的输入端相连，可控硅投切单元的输出端与滤波电抗器的输入端相连，滤波电抗器的输出端与补偿电容器的输入端相连，滤波电抗器预埋温度传感器和电流传感器输入到内部检测电路，补偿电容器的内部温度接入内部检测电路，内部检测电路的输出端与测控单元的输入端相连，测控单元的输出端分别与可控硅投切单元的控制端、显示单元和通讯单元相连。
较佳地，SVG模块包括IGBT模块单元、驱动单元、信号检测电路、滤波电感、储能电容、保护单元和DSP芯片，主电路接入保护单元的输入端，保护单元的输出端与滤波电感输入端相连，滤波电感的输出端与IGBT模块的输入端相连，IGBT模块的输出端与储能电容相连；DSP芯片的输出端与驱动单元的输入端相连，驱动单元的输出端与IGBT模块的控制端相连，DSP芯片的输入端与信号检测电路的输出端相连。
较佳地，主控制单元包括7寸显示触摸屏、信号测量单元、ARM芯片、DSP控制芯片、组网总线通讯单元和对外通讯单元，电流互感器信号和电压信号接入信号测量单元中，经滤波处理后接入DSP控制芯片，DSP控制芯片经AD数据处理和模糊控制判断后，分别接入组网总线通讯单元、对外通讯单元和ARM芯片，ARM芯片输出到7寸显示触摸屏。
较佳地，谐波抑制型无功补偿SVC模块使用可控硅无触点进行过零投切，响应时间小于10ms。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明应用于低压690V以下领域，通过结合SVC和SVG两种技术优势的组合产品，主要补偿以SVC为主，精细补偿使用SVG，两者相结合，成本上可以控制下来，技术上也达到无级补偿的效果。本发明通过结合SVC和SVG两种优势的组合产品，补偿速度、补偿精度和成本都得到了优化。
附图说明
图1是本实施例的混合式无功补偿控制系统的结构示意图。
图2是本实施例的谐波抑制型无功补偿模块的结构示意图。
图3是本实施例的主控单元的结构示意图。
图4是本实施例的主控单元混合控制SVG和SVC方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种混合式无功补偿控制系统，其包括N台谐波抑制型无功补偿SVC模块、一台SVG模块和主控制单元，N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块作为从机模块。
主母线分别接入N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块，进线母线的检测信号通过第一电流传感器接入主控制单元，主控制单元通过通讯总线输出，并分别接入N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块，负载母线的检测信号通过第二电流互感器接入SVG模块，主控制单元检测进线母线的信号，根据系统所需无功量的大小，协调控制谐波抑制型无功补偿SVC模块和SVG模块进行无功量的输出。
具体地，从机模块与主控制单元组网完成后，主控制单元首先把谐波抑制型无功补偿SVC模块按照电抗率大小和容量大小分类和排序，然后载入控制参数，控制参数包括目标功率因数、补偿延时、灵敏度系数和3-13次谐波滤波百分比。由补偿延时为循环周期，计算系统到目标所需无功量和谐波分量，当所需无功量在SVG模块可调范围内时优先由SVG模块进行快速补偿和滤除谐波，当所需无功量超出SVG模块可调范围时，由谐波抑制型无功补偿SVC模块进行补偿，直到补偿到所需的无功量在SVG模块的可调范围内，再由SVG模块进行线性补偿(见图4)。通过结合SVC和SVG两种优势的组合产品，补偿速度、补偿精度和成本都得到了优化。
系统上电后，从机模块通过通讯总线等待主控制单元发送的允许注册帧，主控制单元收到允许注册帧后，分配一个地址发送给从机模块以完成注册，从机模块按照优先级由高到低的顺序依次注册(优先注册由10位出厂编号决定，优先级高的从机模块先注册，然后依次注册)，所有从机模块完成注册后，从机模块将受控于主控制单元，主控制单元对进线母线进行信号检测测量，协调控制从机模块的无功输出。
如图2所示，谐波抑制型无功补偿SVC模块包括保护单元、可控硅投切单元、滤波电抗器、补偿电容器、内部检测电路、测控单元、通讯单元和显示单元，主母线接入保护单元的输入端，保护单元的输出端与可控硅投切单元的输入端相连，可控硅投切单元的输出端与滤波电抗器的输入端相连，滤波电抗器的输出端与补偿电容器的输入端相连，滤波电抗器预埋温度传感器和电流传感器输入到内部检测电路，补偿电容器的内部温度接入内部检测电路，内部检测电路的输出端与测控单元的输入端相连，测控单元的输出端分别与可控硅投切单元的控制端、显示单元和通讯单元相连。测控单元通过检测滤波电抗器和补偿电容器的运行电流和运行温度，控制风扇进行散热，一旦运行电流或温度超过设定值，测控单元会对谐波抑制型无功补偿SVC模块进行保护，控制可控硅投切单元断开。
SVG模块包括IGBT模块单元、驱动单元、信号检测电路、滤波电感、储能电容、保护单元和DSP芯片，主电路接入保护单元的输入端，保护单元的输出端与滤波电感输入端相连，滤波电感的输出端与IGBT模块的输入端相连，IGBT模块的输出端与储能电容相连；DSP芯片的输出端与驱动单元的输入端相连，驱动单元的输出端与IGBT模块的控制端相连，DSP芯片的输入端与信号检测电路的输出端相连。
如图3所示，主控制单元包括7寸显示触摸屏、信号测量单元、ARM芯片、DSP控制芯片、组网总线通讯单元和对外通讯单元，电流互感器信号和电压信号接入信号测量单元中，经滤波处理后接入DSP控制芯片，DSP控制芯片经AD数据处理和模糊控制判断后，分别接入组网总线通讯单元、对外通讯单元和ARM芯片，ARM芯片输出到7寸显示触摸屏。信号测量单元对主母线进行信号检测、调制再接入DSP控制芯片中，DSP控制芯片对信号进行滤波、FFT计算和电力参数的测量计算，再根据设置的目标功率因数、谐波滤除量，计算出最佳组合输出策略，根据输出策略依次控制从机模块。ARM芯片与DSP控制芯片通过SPI总线通讯，ARM芯片主要作用为读取电网测量数据、谐波数据和设置数据，记录系统异常或报警信息，驱动7寸触摸屏，处理用户参数设置等任务。
谐波抑制型无功补偿SVC模块使用可控硅无触点进行过零投切，响应时间小于10ms。
该系统具有对每个谐波抑制型无功补偿SVC模块和SVG模块进行实时监控、数据采集、目标控制以及事件记录和系统运行数据库查询功能，并通过7寸触摸屏显示，供用户查询，也可以通过以太网传输到云端服务器中，用户可以通过智能终端设备进行查看。
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，这些仅是举例说明，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 (8)

1.一种混合式无功补偿控制系统，其特征在于，其包括N台谐波抑制型无功补偿SVC模块、一台SVG模块和主控制单元，N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块作为从机模块；
主母线分别接入N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块，进线母线的检测信号通过第一电流传感器接入主控制单元，主控制单元通过通讯总线输出，并分别接入N台谐波抑制型无功补偿SVC模块和一台SVG模块，负载母线的检测信号通过第二电流互感器接入SVG模块，主控制单元检测进线母线的信号，根据系统所需无功量的大小，协调控制谐波抑制型无功补偿SVC模块和SVG模块进行无功量的输出。
2.如权利要求1所述的混合式无功补偿控制系统，其特征在于，从机模块与主控制单元组网完成后，主控制单元首先把谐波抑制型无功补偿SVC模块按照电抗率大小和容量大小分类和排序，然后载入控制参数；
由补偿延时为循环周期，计算系统到目标所需无功量和谐波分量，当所需无功量在SVG模块可调范围内时优先由SVG模块进行快速补偿和滤除谐波，当所需无功量超出SVG模块可调范围时，由谐波抑制型无功补偿SVC模块进行补偿，直到补偿到所需的无功量在SVG模块的可调范围内，再由SVG模块进行线性补偿。
3.如权利要求2所述的混合式无功补偿控制系统，其特征在于，控制参数包括目标功率因数、补偿延时、灵敏度系数和3-13次谐波滤波百分比。
4.如权利要求1所述的混合式无功补偿控制系统，其特征在于，系统上电后，从机模块通过通讯总线等待主控制单元发送的允许注册帧，主控制单元收到允许注册帧后，分配一个地址发送给从机模块以完成注册，从机模块按照优先级由高到低的顺序依次注册，所有从机模块完成注册后，从机模块将受控于主控制单元，主控制单元对进线母线进行信号检测测量，协调控制从机模块的无功输出。
5.如权利要求1所述的混合式无功补偿控制系统，其特征在于，谐波抑制型无功补偿SVC模块包括保护单元、可控硅投切单元、滤波电抗器、补偿电容器、内部检测电路、测控单元、通讯单元和显示单元，主母线接入保护单元的输入端，保护单元的输出端与可控硅投切单元的输入端相连，可控硅投切单元的输出端与滤波电抗器的输入端相连，滤波电抗器的输出端与补偿电容器的输入端相连，滤波电抗器预埋温度传感器和电流传感器输入到内部检测电路，补偿电容器的内部温度接入内部检测电路，内部检测电路的输出端与测控单元的输入端相连，测控单元的输出端分别与可控硅投切单元的控制端、显示单元和通讯单元相连。
6.如权利要求1所述的混合式无功补偿控制系统，其特征在于，SVG模块包括IGBT模块单元、驱动单元、信号检测电路、滤波电感、储能电容、保护单元和DSP芯片，主电路接入保护单元的输入端，保护单元的输出端与滤波电感输入端相连，滤波电感的输出端与IGBT模块的输入端相连，IGBT模块的输出端与储能电容相连；DSP芯片的输出端与驱动单元的输入端相连，驱动单元的输出端与IGBT模块的控制端相连，DSP芯片的输入端与信号检测电路的输出端相连。
7.如权利要求1所述的混合式无功补偿控制系统，其特征在于，主控制单元包括7寸显示触摸屏、信号测量单元、ARM芯片、DSP控制芯片、组网总线通讯单元和对外通讯单元，电流互感器信号和电压信号接入信号测量单元中，经滤波处理后接入DSP控制芯片，DSP控制芯片经AD数据处理和模糊控制判断后，分别接入组网总线通讯单元、对外通讯单元和ARM芯片，ARM芯片输出到7寸显示触摸屏。
8.如权利要求1所述的混合式无功补偿控制系统，其特征在于，谐波抑制型无功补偿SVC模块使用可控硅无触点进行过零投切，响应时间小于10ms。
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