CN111030113A - 多模块apf并联控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明多模块APF并联控制系统及方法，包括：主母线与隔离开关上端相连并接入APF柜，多个滤波模块并联并接入隔离开关下端，采样互感器S1端依次接入各滤波模块后再回到采样互感器S2端形成一电流回路，各滤波模块通过通讯总线并联与主控制模块相连，主控制模块通过通讯总线与显示模块相连；系统上电后，主控制模块查看地址注册表中是否有数据，若有则按地址注册表中数据进行轮询，再计算各滤波模块分流系数并进行参数配置，若无数据，则进行联机分配地址再参数配置；完成联机分配地址和参数配置后，主控制模块轮询各滤波模块的运行数据和状态，若有发生严重故障时，把故障模块从地址注册表中删除，重新计算分流系数并进行参数配置。

Description

多模块APF并联控制系统及方法

技术领域

本发明涉及应用于低压谐波治理技术领域，特别是涉及一种多模块APF并联控制系统及方法。

背景技术

目前，随着用电用户越来越多对电能质量的关注，有源滤波器在低压配电系统中的使用也越来越多。低压有源滤波器市场上主要以模块化为主，整个谐波治理柜中，都是几个模块并联使用。并联使用时需要客户手动设置模块通讯地址、并机台数和分流系数，这些设置对于客户使用增加了难度和不便。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的多模块APF并联控制系统及方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种多模块APF并联控制系统，其特点在于，其包括隔离开关、主控制模块、多个滤波模块、显示模块和CT采样互感器，主母线与隔离开关的上端相连并接入APF柜，多个滤波模块通过并联方式连接并接入隔离开关的下端，CT采样互感器的S1端从上到下依次接入各个滤波模块后(模块1、模块2……模块n)再回到CT采样互感器的S2端以形成一个电流回路，各个滤波模块通过通讯总线并联与主控制模块相连，主控制模块通过通讯总线与显示模块相连，显示模块作为人机交互使用；

系统上电后，主控制模块用于查看地址注册表中是否有数据，如果地址注册表中有数据则按地址注册表中的数据进行轮询，再根据系统并联模块数量、模块大小、CT大小和CT位置等参数计算出每个滤波模块的分流系数，并分发给每个滤波模块，以完成参数配置，如果地址注册表中无数据，则进行联机分配地址，再进行参数配置；

当完成联机分配地址和参数配置后，主控制模块用于实时轮询各个滤波模块的运行数据和运行状态，如果有滤波模块发生严重故障保护时，主控制模块则把发生严重故障的滤波模块从地址注册表中删除，同时重新计算分流系数，并进行参数配置。

较佳地，联机分配地址是主控制模块与各个滤波模块之间的数据交换：

主控制模块用于将各个滤波模块的地址复位成零；

主控制模块用于向通讯总线上广播发送注册启动命令帧；

各个滤波模块用于接收到注册启动命令帧后，按照自己的出厂编号进行相应延时，延时结束后先判断通讯总线是否空闲，如果空闲就向通讯总线发送注册帧，如果不空闲就重新延时计数再判断通讯总线是否空闲，注册帧中包含对应滤波模块的出厂编号、模块类型和容量；

主控制模块用于收到注册帧后，判断注册帧是否有效，如果有效则分配有效地址并与出厂编号一一对应存入地址注册表中，再向发送该注册帧的滤波模块发送分配的有效地址；

发送该注册帧的滤波模块用于收到分配的有效地址后，就向主控制模块发送应答帧，完成地址注册；

主控制模块收到应答帧后，继续向通讯总线发送注册启动命令帧，当连续发送注册启动命令帧5次后未有滤波模块来注册则表示系统注册完成。

较佳地，各个滤波模块内部均具有监测IGBT运行的温度，一旦IGBT运行温度达到100度对应的滤波模块就进行输出电流降额，以保证IGBT温度降下来，一旦IGBT运行温度达到115度就进行模块保护、停止工作；

较佳地，主控制模块用于通过采集APF柜的柜内环境温度，当柜内环境温度达到60度时，则各个滤波模块进行输出电流强制降额运行，当柜内环境温度在一定时间内降到55度以下，就保持当前降额值运行，如果环境温度没有降到55度以下，就继续降额，直到环境温度降下来；当环境温度降到40度以下并且IGBT温度降低到60度以下时，则控制滤波模块进行输出电流一次升额，当环境温度达到50度时保持此降额系数。

本发明还提供一种多模块APF并联控制方法，其特点在于，其利用上述的多模块APF并联控制系统实现，所述方法包括：

系统上电后，主控制模块查看地址注册表中是否有数据，如果地址注册表中有数据则按地址注册表中的数据进行轮询，再根据系统并联模块数量、模块大小、CT大小和CT位置等参数计算出每个滤波模块的分流系数，并分发给每个滤波模块，以完成参数配置，如果地址注册表中无数据，则进行联机分配地址，再进行参数配置；

当完成联机分配地址和参数配置后，主控制模块实时轮询各个滤波模块的运行数据和运行状态，如果有滤波模块发生严重故障保护时，主控制模块则把发生严重故障的滤波模块从地址注册表中删除，同时重新计算分流系数，并进行参数配置。

较佳地，联机分配地址是主控制模块与各个滤波模块之间的数据交换，具体包括以下步骤：

1)主控制模块将各个滤波模块的地址复位成零；

2)主控制模块向通讯总线上广播发送注册启动命令帧；

3)各个滤波模块接收到注册启动命令帧后，按照自己的出厂编号进行相应延时，延时结束后先判断通讯总线是否空闲，如果空闲就向通讯总线发送注册帧，如果不空闲就重新延时计数再判断通讯总线是否空闲，注册帧中包含对应滤波模块的出厂编号、模块类型和容量；

4)主控制模块收到注册帧后，判断注册帧是否有效，如果有效则分配有效地址并与出厂编号一一对应存入地址注册表中，再向发送该注册帧的滤波模块发送分配的有效地址；

5)发送该注册帧的滤波模块收到分配的有效地址后，就向主控制模块发送应答帧，完成地址注册；

6)主控制模块收到应答帧后，继续向通讯总线发送注册启动命令帧，重复步骤2)～6)，当连续发送注册启动命令帧5次后未有滤波模块来注册则表示系统注册完成，退出此程序。

较佳地，各个滤波模块内部均具有监测IGBT运行的温度，一旦IGBT运行温度达到100度对应的滤波模块就进行输出电流降额，以保证IGBT温度降下来，一旦IGBT运行温度达到115度就进行模块保护、停止工作；

较佳地，主控制模块通过采集APF柜的柜内环境温度，当柜内环境温度达到60度时，则各个滤波模块进行输出电流强制降额运行，当柜内环境温度在一定时间内降到55度以下，就保持当前降额值运行，如果环境温度没有降到55度以下，就继续降额，直到环境温度降下来；当环境温度降到40度以下并且IGBT温度降低到60度以下时，则控制滤波模块进行输出电流一次升额，当环境温度达到50度时保持此降额系数。

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：

本发明应用在低压谐波治理的领域，主控制模块可自动把不同大小的滤波模块组成一个滤波系统，并且会为每台滤波模块分配唯一的地址和分流系数；当运行过程中，如果出现个别的滤波模块发生故障，主控制模块会把故障的滤波模块从系统中移除，然后再重新分配分流系数，有效地保障整个系统的稳定运行；通过系统的显示模块可查看整个系统的运行状况和每个模块的运行数据，同时，系统会根据滤波模块内部具有监测IGBT的运行温度和柜内的环境温度，进行综合判断是否需要降额运行还是升额运行。

附图说明

图1是多模块APF并联控制系统的原理图。

图2是主控制模块组网和配置系统模块参数的流程图。

图3是多模块APF并联控制中双温度保护流程图。

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，本实施例提供一种多模块APF并联控制系统，其包括隔离开关、主控制模块、多个滤波模块、显示模块和CT采样互感器，主母线与隔离开关的上端相连并接入APF柜，多个滤波模块通过并联方式连接并接入隔离开关的下端，CT采样互感器的S1端从上到下依次接入各个滤波模块后(模块1、模块2……模块n)再回到CT采样互感器的S2端以形成一个电流回路，各个滤波模块通过通讯总线并联与主控制模块相连，主控制模块通过通讯总线与显示模块相连，显示模块作为人机交互使用。

系统上电后，主控制模块用于查看地址注册表中是否有数据，如果地址注册表中有数据则按地址注册表中的数据进行轮询，再根据系统并联模块数量、模块大小、CT大小和CT位置等参数计算出每个滤波模块的分流系数，并分发给每个滤波模块，以完成参数配置，如果地址注册表中无数据，则进行联机分配地址，再进行参数配置。

当完成联机分配地址和参数配置后，主控制模块用于实时轮询各个滤波模块的运行数据和运行状态，如果有滤波模块发生严重故障保护时，主控制模块则把发生严重故障的滤波模块从地址注册表中删除，同时重新计算分流系数，并进行参数配置。

其中，联机分配地址是主控制模块与各个滤波模块之间的数据交换，具体地：

主控制模块用于将各个滤波模块的地址复位成零；

主控制模块用于向通讯总线上广播发送注册启动命令帧；

各个滤波模块用于接收到注册启动命令帧后，按照自己的出厂编号进行相应延时，延时结束后先判断通讯总线是否空闲，如果空闲就向通讯总线发送注册帧，如果不空闲就重新延时计数再判断通讯总线是否空闲，注册帧中包含对应滤波模块的出厂编号、模块类型和容量；

主控制模块用于收到注册帧后，判断注册帧是否有效，如果有效则分配有效地址并与出厂编号一一对应存入地址注册表中，再向发送该注册帧的滤波模块发送分配的有效地址；

发送该注册帧的滤波模块用于收到分配的有效地址后，就向主控制模块发送应答帧，完成地址注册；

主控制模块收到应答帧后，继续向通讯总线发送注册启动命令帧，当连续发送注册启动命令帧5次后未有滤波模块来注册则表示系统注册完成。

本发明还提供一种多模块APF并联控制方法，、其利用上述的多模块APF并联控制系统实现，所述方法包括：

系统上电后，主控制模块查看地址注册表中是否有数据，如果地址注册表中有数据则按地址注册表中的数据进行轮询，再根据系统并联模块数量、模块大小、CT大小和CT位置等参数计算出每个滤波模块的分流系数，并分发给每个滤波模块，以完成参数配置，如果地址注册表中无数据，则进行联机分配地址，再进行参数配置；

当完成联机分配地址和参数配置后，主控制模块实时轮询各个滤波模块的运行数据和运行状态，如果有滤波模块发生严重故障保护时，主控制模块则把发生严重故障的滤波模块从地址注册表中删除，同时重新计算分流系数，并进行参数配置。

其中，联机分配地址是主控制模块与各个滤波模块之间的数据交换，如图2所示，具体包括以下步骤：

1)主控制模块将各个滤波模块的地址复位成零；

2)主控制模块向通讯总线上广播发送注册启动命令帧；

3)各个滤波模块接收到注册启动命令帧后，按照自己的出厂编号进行相应延时，延时结束后先判断通讯总线是否空闲，如果空闲就向通讯总线发送注册帧，如果不空闲就重新延时计数再判断通讯总线是否空闲，注册帧中包含对应滤波模块的出厂编号、模块类型和容量；

4)主控制模块收到注册帧后，判断注册帧是否有效，如果有效则分配有效地址并与出厂编号一一对应存入地址注册表中，再向发送该注册帧的滤波模块发送分配的有效地址；

5)发送该注册帧的滤波模块收到分配的有效地址后，就向主控制模块发送应答帧，完成地址注册；

6)主控制模块收到应答帧后，继续向通讯总线发送注册启动命令帧，重复步骤2)～6)，当连续发送注册启动命令帧5次后未有滤波模块来注册则表示系统注册完成，退出此程序。

如图3所示，各个滤波模块内部均具有监测IGBT运行的温度，一旦IGBT运行温度达到100度对应的滤波模块就进行输出电流降额，以保证IGBT温度降下来，一旦IGBT运行温度达到115度就进行模块保护、停止工作；

同时，主控制模块通过采集APF柜的柜内环境温度，当柜内环境温度达到60度时，则各个滤波模块进行输出电流强制降额运行，当柜内环境温度在一定时间内降到55度以下，就保持当前降额值运行，如果环境温度没有降到55度以下，就继续降额，直到环境温度降下来；当环境温度降到40度以下并且IGBT温度降低到60度以下时，则控制滤波模块进行输出电流一次升额，当环境温度达到50度时保持此降额系数。

这样保证系统中的模块运行环境温度控制在50度以下，保证模块内部有效地散热和元器件的可靠性。

并联中的模块内部具有监测IGBT运行的温度，一旦IGBT运行温度达到降额设定值，本模块就进行降额，以保证IGBT温度降下来。但实际上IGBT耐温性相比其他元器件高的多，比如驱动上的电容、驱动芯片等，这些在高温下性能会下降，严重时会打乱驱动的时序，从而导致模块烧毁。柜内部的环境温度是引起模块过温的主要原因，所以在本发明中，除了模块自带的温度降额保护外，主控模块还通过采集柜内的温度来判断是否控制系统中的模块进行强制降额运行。这样，通过两种途径进行了温度保护，系统运行更加可靠。

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)

1.一种多模块APF并联控制系统，其特征在于，其包括隔离开关、主控制模块、多个滤波模块、显示模块和CT采样互感器，主母线与隔离开关的上端相连并接入APF柜，多个滤波模块通过并联方式连接并接入隔离开关的下端，CT采样互感器的S1端从上到下依次接入各个滤波模块后再回到CT采样互感器的S2端以形成一个电流回路，各个滤波模块通过通讯总线并联与主控制模块相连，主控制模块通过通讯总线与显示模块相连，显示模块作为人机交互使用；

系统上电后，主控制模块用于查看地址注册表中是否有数据，如果地址注册表中有数据则按地址注册表中的数据进行轮询，再根据系统并联模块数量、模块大小、CT大小和CT位置等参数计算出每个滤波模块的分流系数，并分发给每个滤波模块，以完成参数配置，如果地址注册表中无数据，则进行联机分配地址，再进行参数配置；

当完成联机分配地址和参数配置后，主控制模块用于实时轮询各个滤波模块的运行数据和运行状态，如果有滤波模块发生严重故障保护时，主控制模块则把发生严重故障的滤波模块从地址注册表中删除，同时重新计算分流系数，并进行参数配置。

2.如权利要求1所述的多模块APF并联控制系统，其特征在于，联机分配地址是主控制模块与各个滤波模块之间的数据交换：

主控制模块用于将各个滤波模块的地址复位成零；

主控制模块用于向通讯总线上广播发送注册启动命令帧；

各个滤波模块用于接收到注册启动命令帧后，按照自己的出厂编号进行相应延时，延时结束后先判断通讯总线是否空闲，如果空闲就向通讯总线发送注册帧，如果不空闲就重新延时计数再判断通讯总线是否空闲，注册帧中包含对应滤波模块的出厂编号、模块类型和容量；

主控制模块用于收到注册帧后，判断注册帧是否有效，如果有效则分配有效地址并与出厂编号一一对应存入地址注册表中，再向发送该注册帧的滤波模块发送分配的有效地址；

发送该注册帧的滤波模块用于收到分配的有效地址后，就向主控制模块发送应答帧，完成地址注册；

主控制模块收到应答帧后，继续向通讯总线发送注册启动命令帧，当连续发送注册启动命令帧5次后未有滤波模块来注册则表示系统注册完成。

3.如权利要求1所述的多模块APF并联控制系统，其特征在于，各个滤波模块内部均具有监测IGBT运行的温度，一旦IGBT运行温度达到100度对应的滤波模块就进行输出电流降额，以保证IGBT温度降下来，一旦IGBT运行温度达到115度就进行模块保护、停止工作。

4.如权利要求1所述的多模块APF并联控制系统，其特征在于，主控制模块用于通过采集APF柜的柜内环境温度，当柜内环境温度达到60度时，则各个滤波模块进行输出电流强制降额运行，当柜内环境温度在一定时间内降到55度以下，就保持当前降额值运行，如果环境温度没有降到55度以下，就继续降额，直到环境温度降下来；当环境温度降到40度以下并且IGBT温度降低到60度以下时，则控制滤波模块进行输出电流一次升额，当环境温度达到50度时保持此降额系数。

5.一种多模块APF并联控制方法，其特征在于，其利用如权利要求1所述的多模块APF并联控制系统实现，所述方法包括：

系统上电后，主控制模块查看地址注册表中是否有数据，如果地址注册表中有数据则按地址注册表中的数据进行轮询，再根据系统并联模块数量、模块大小、CT大小和CT位置等参数计算出每个滤波模块的分流系数，并分发给每个滤波模块，以完成参数配置，如果地址注册表中无数据，则进行联机分配地址，再进行参数配置；

当完成联机分配地址和参数配置后，主控制模块实时轮询各个滤波模块的运行数据和运行状态，如果有滤波模块发生严重故障保护时，主控制模块则把发生严重故障的滤波模块从地址注册表中删除，同时重新计算分流系数，并进行参数配置。

6.如权利要求5所述的多模块APF并联控制方法，其特征在于，联机分配地址是主控制模块与各个滤波模块之间的数据交换，具体包括以下步骤：

1)主控制模块将各个滤波模块的地址复位成零；

2)主控制模块向通讯总线上广播发送注册启动命令帧；

3)各个滤波模块接收到注册启动命令帧后，按照自己的出厂编号进行相应延时，延时结束后先判断通讯总线是否空闲，如果空闲就向通讯总线发送注册帧，如果不空闲就重新延时计数再判断通讯总线是否空闲，注册帧中包含对应滤波模块的出厂编号、模块类型和容量；

4)主控制模块收到注册帧后，判断注册帧是否有效，如果有效则分配有效地址并与出厂编号一一对应存入地址注册表中，再向发送该注册帧的滤波模块发送分配的有效地址；

5)发送该注册帧的滤波模块收到分配的有效地址后，就向主控制模块发送应答帧，完成地址注册；

6)主控制模块收到应答帧后，继续向通讯总线发送注册启动命令帧，重复步骤2)～6)，当连续发送注册启动命令帧5次后未有滤波模块来注册则表示系统注册完成，退出此程序。

7.如权利要求5所述的多模块APF并联控制方法，其特征在于，各个滤波模块内部均具有监测IGBT运行的温度，一旦IGBT运行温度达到100度对应的滤波模块就进行输出电流降额，以保证IGBT温度降下来，一旦IGBT运行温度达到115度就进行模块保护、停止工作。

8.如权利要求5所述的多模块APF并联控制方法，其特征在于，主控制模块通过采集APF柜的柜内环境温度，当柜内环境温度达到60度时，则各个滤波模块进行输出电流强制降额运行，当柜内环境温度在一定时间内降到55度以下，就保持当前降额值运行，如果环境温度没有降到55度以下，就继续降额，直到环境温度降下来；当环境温度降到40度以下并且IGBT温度降低到60度以下时，则控制滤波模块进行输出电流一次升额，当环境温度达到50度时保持此降额系数。

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