CN111193265A - 一种电能质量治理综合控制的混合补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电能质量治理综合控制的混合补偿方法通过实时监测电力系统中电压和电流的变化，采集当前时刻的电压波形和电流波形，通过离散傅里叶变换计算出电流分量，然后结合电压计算出无功功率、有功功率、视在功率、功率因数、各次谐波电压及畸变率、各次谐波电流及波畸变率这些电力参数，主控模块与补偿设备相互通讯，主控模块根据这些电力参数来运行，优先运行谐波滤除模式，然后运行无功补偿模式，同时，谐波滤除模式一直运行，优点是性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及电能治理技术领域，具体讲是一种电能质量治理综合控制的混合补偿方法。
背景技术
随着当今社会电气化的快速进程，从供电端到用电端都开始融入到电气化潮流当中，用电端的用户使用了很多性能好、效率高的用电设备，但是这些用电设备对电网的要求越来越高，原先的电能质量环境已经无法满足日趋精细化的电器设备，主要体现在无功补偿、谐波、间谐波、频率变化、交流网络中的直流、电压闪变、涌流、三相不平衡等电能质量问题，这就要求电能质量治理向着综合化、绿色化、智能化的方向迈进。
因此，为进一步提升低压配电系统中的电能质量，满足用电端的需求，本申请旨在研究电能质量治理向着综合化、绿色化、智能化的方向迈进所需的具体实施技术路径，其中，本申请人发现，采用混合补偿策略，有利于更好地实现电能质量治理，为此，本申请将对混合补偿策略进行研究，提出一种性能较好的电能质量治理综合控制的混合补偿方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种电能质量治理综合控制的混合补偿方法，性能较好。
为解决上述技术问题，本发明提出一种电能质量治理综合控制的混合补偿方法，通过实时监测电力系统中电压和电流的变化，采集当前时刻的电压波形和电流波形，通过离散傅里叶变换计算出电流分量，即基波电流、2～50次的谐波电流分量，然后结合电压计算出无功功率、有功功率、视在功率、功率因数、各次谐波电压及畸变率、各次谐波电流及波畸变率这些电力参数，主控模块与补偿设备相互通讯，主控模块根据这些电力参数来运行，优先运行谐波滤除模式，然后运行无功补偿模式，同时，谐波滤除模式一直运行，具体的：当检测到电路中大于设置的谐波畸变率上限值时，首先按照谐波滤除模式进行谐波滤除，同时检测是否需要进行无功补偿，若需要，则按照无功补偿模式进行补偿，此时谐波滤除模式、无功补偿模式处于同时运行状态，形成混合补偿；其中谐波滤除模式、无功补偿模式如下：
1)、谐波滤除模式：
当APF检测到电力系统有谐波产生且超过设置的谐波畸变率上限值时，APF中的滤波模式将启动，通过对反馈的数据分析，计算出电路中谐波的各次谐波大小，然后APF系统产生相应的反向谐波进行消除；APF为有源滤波器；
2)、无功补偿模式：
补偿设备投入补偿的优先级顺序为C>SVC>SVG>SPC，C为智能电容器，SVC为静止动态无功补偿器，SVG为静止无功发生器，SPC为三相不平衡调节装置；当检测到电路中小于设置的谐波畸变率上限值时将进入静态无功补偿，在静态无功补偿时，无功补偿量首先由C、SVC进行补偿，无法用C与SVC进行补偿的剩余部分由SVG进行补偿；平衡后，当系统的无功补偿量变化时，SVG将优先快速响应补偿变化的无功量，且当SVG所补偿的容量增大或减小至一台C能完全补偿的补偿量时，将SVG已补偿的这部分无功量切换到由C或SVC或C和SVC结合进行补偿，SVG则补偿其它未补偿无功量或者补偿已完成，将SVG切除；若系统在C、SVC补偿后三相还存在不等量且小于静态单台补偿容量的情况，则启用SPC进行三相不平衡调节。
采用上述结构后，与现有技术相比，本发明具有以下优点：提供了一种优化的混合补偿方法，能够实现对SVG、SPC、APF、C、SVC的混合补偿控制，具有较好性能。
作为改进，主控模块连接有触摸屏，触摸屏显示相关参数和设置信息，这样，通过触摸屏可以更加直观的观测到整个系统的实时参数和运行状态，同时方便进行手动控制及参数设置。
作为改进，触摸屏可进行相关设置，该相关设置包括CT变比、目标功率因数、过压保护值、温度上限值、无功补偿设置、谐波补偿设置、手动/自动补偿，具体定义如下：
1)CT变比：通过设置系统侧互感器变比、无功补偿支路互感器变比、SVG/APF补偿支路互感器变比来计算电流大小以及分析各个采样点的电流波形；
2)目标功率因数：设置所要达到的目标功率因数，目标功率因数确定后，系统将控制各个无功补偿装置进行补偿，直至功率因数达到设定值；
3)过压保护值：当电压过高时开启保护功能，已投入的补偿装置进行切除达到保护效果；
4)温度上限值：温度上限值的可设定范围为50摄氏度～70摄氏度，当设定上限值后，检测到的温度若超过上限值时，已投入的补偿装置进行切除达到保护效果；
5)手动/自动补偿：通过该设置可以设置手动模式或自动模式，在手动模式下可以将已投入的补偿装置切除或将未投入的补偿装置投入，方便测试调试；自动模式即按电力参数和设置自动运行。
这样，提供较为丰富的设置，根据现场应用环境更好地实现本发明方法，使得本发明方法具有较大的灵活性。
作为改进，主控模块将相关参数和设置信息通过通信模块上传到云平台并显示在可视化界面中，云平台将用户设置信息发生给主控模块，这样，更好地便于工作人员进行远程监控，同时可以根据现场需求进行实时调控以及历史记录查询。
作为改进，相关参数和设置信息上传至云平台或移动终端或这两者，并显示在可视化界面中，这样，衔接物联网发展，无论授权者在何时何地都可以监测到整个系统的实时数据并通过界面操作设置相关参数，通过将数据发往数据库，数据将接收到的数据传回给主控模块，主控模块再对相应的设置参数进行更新并重新计算电力参数，然后根据设置的控制模式，对相应的补偿设备进行控制。
作为改进，主控模块与补偿设备相互通讯，所发送数据的数据格式采用16进制，高位在前，低位在后，具有16个字节，数据格式包括字头、地址、命令、长度、数据1至数据9、校验、回车、换行；
1)字头用于表示主控模块地址信息；
2)地址用于包含需连接补偿设备的地址信息；
3)命令用于表示主控模块向补偿设备下达的补偿命令模式；
4)长度用于表示主控模块发送数据1～9的数据长度；
5)数据域表示：
数据1～2，用于包含谐波选次的信息，即：高8bits和低8bits的17次谐波电流～2次谐波电流的相关信息；
数据3，用于表示无功选择和开/关机的信息，低4bit用于无功选择，高4bit用于开关机选择，具体为：0xF0表示开机状态，无功未开启；0xFF表示开机状态，无功开启；0x00表示关机状态，无功关闭。
数据4，用于表示谐波A相总有效值限幅的大小；
数据5，用于谐波B相总有效值限幅的大小；
数据6，用于谐波C相总有效值限幅的大小；
数据7，用于表示无功A相总有效值限幅的大小；
数据8，用于表示无功B相总有效值限幅的大小；
数据9，用于表示无功C相总有效值限幅的大小；
6)校验，用于表示2)～5)累加和的信息，累加和取低8bits的信息；
7)回车和换行，用于表示命令的结束。
这样，精简了命令格式，方便与其他厂家的补偿设备进行联机，且通讯协议内容简单具体，适用范围广，在此基础上，更有利于本发明性能的发挥，这样设计后，本发明性能在实际工程应用中，将会更好。
附图说明
图1为可以运行本发明一种电能质量治理综合控制的混合补偿方法的系统框图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的说明：
本发明一种电能质量治理综合控制的混合补偿方法，通过实时监测电力系统中电压和电流的变化，采集当前时刻的电压波形和电流波形，通过离散傅里叶变换计算出电流分量，即基波电流、2～50次的谐波电流分量，然后结合电压计算出无功功率、有功功率、视在功率、功率因数、各次谐波电压及畸变率、各次谐波电流及波畸变率这些电力参数，主控模块与补偿设备相互通讯，主控模块根据这些电力参数来运行，优先运行谐波滤除模式，然后运行无功补偿模式，同时，谐波滤除模式一直运行，具体的：当检测到电路中大于设置的谐波畸变率上限值时，首先按照谐波滤除模式进行谐波滤除，同时检测是否需要进行无功补偿，若需要，则按照无功补偿模式进行补偿，此时谐波滤除模式、无功补偿模式处于同时运行状态，形成混合补偿；其中谐波滤除模式、无功补偿模式如下：
1)、谐波滤除模式：
当APF检测到电力系统有谐波产生且超过设置的谐波畸变率上限值时，APF中的滤波模式将启动，通过对反馈的数据分析，计算出电路中谐波的各次谐波大小，然后APF系统产生相应的反向谐波进行消除；APF为有源滤波器；
APF系统产生相应的反向谐波进行消除，从而达到滤波的效果，可通过设置2～50整数次谐波电流输出幅值占比，例如针对3次谐波设置幅值占比为50％，即该APF将输出的3次谐波电流大小占整台APF容量50％；
2)、无功补偿模式：
补偿设备投入补偿的优先级顺序为C>SVC>SVG>SPC，C为智能电容器，SVC为静止动态无功补偿器，SVG为静止无功发生器，SPC为三相不平衡调节装置；当检测到电路中小于设置的谐波畸变率上限值时将进入静态无功补偿，在静态无功补偿时，无功补偿量首先由C、SVC进行补偿，无法用C与SVC进行补偿的剩余部分由SVG进行补偿；平衡后，当系统的无功补偿量变化时，SVG将优先快速响应补偿变化的无功量，且当SVG所补偿的容量增大或减小至一台C能完全补偿的补偿量时，将SVG已补偿的这部分无功量切换到由C或SVC或C和SVC结合进行补偿，SVG则补偿其它未补偿无功量或者补偿已完成，将SVG切除；若系统在C、SVC补偿后三相还存在不等量且小于静态单台补偿容量的情况，则启用SPC进行三相不平衡调节。
主控模块连接有触摸屏，触摸屏显示相关参数和设置信息。
触摸屏可进行相关设置，该相关设置包括CT变比、目标功率因数、过压保护值、温度上限值、无功补偿设置、谐波补偿设置、手动/自动补偿，具体定义如下：
1)CT变比：通过设置系统侧互感器变比、无功补偿支路互感器变比、SVG/APF补偿支路互感器变比来计算电流大小以及分析各个采样点的电流波形；
2)目标功率因数：设置所要达到的目标功率因数，目标功率因数确定后，系统将控制各个无功补偿装置进行补偿，直至功率因数达到设定值；
3)过压保护值：当电压过高时开启保护功能，已投入的补偿装置进行切除达到保护效果；
4)温度上限值：温度上限值的可设定范围为50摄氏度～70摄氏度，当设定上限值后，检测到的温度若超过上限值时，已投入的补偿装置进行切除达到保护效果；
5)手动/自动补偿：通过该设置可以设置手动模式或自动模式，在手动模式下可以将已投入的补偿装置切除或将未投入的补偿装置投入，方便测试调试；自动模式即按电力参数和设置自动运行。
主控模块将相关参数和设置信息通过通信模块上传到云平台并显示在可视化界面中，云平台将用户设置信息发生给主控模块。
相关参数和设置信息上传至云平台或移动终端或这两者，并显示在可视化界面中。
主控模块与补偿设备相互通讯，所发送数据的数据格式采用16进制，高位在前，低位在后，具有16个字节，数据格式包括字头、地址、命令、长度、数据1至数据9、校验、回车、换行；
1)字头用于表示主控模块地址信息；
2)地址用于包含需连接补偿设备的地址信息；
3)命令用于表示主控模块向补偿设备下达的补偿命令模式；
4)长度用于表示主控模块发送数据1～9的数据长度；
5)数据域表示：
数据1～2，用于包含谐波选次的信息，即：高8bits和低8bits的17次谐波电流～2次谐波电流的相关信息；具体举例如下：
数据3，用于表示无功选择和开/关机的信息，低4bit用于无功选择，高4bit用于开关机选择，具体为：0xF0表示开机状态，无功未开启；0xFF表示开机状态，无功开启；0x00表示关机状态，无功关闭。
数据4，用于表示谐波A相总有效值限幅的大小；
数据5，用于谐波B相总有效值限幅的大小；
数据6，用于谐波C相总有效值限幅的大小；
数据7，用于表示无功A相总有效值限幅的大小；
数据8，用于表示无功B相总有效值限幅的大小；
数据9，用于表示无功C相总有效值限幅的大小；
6)校验，用于表示2)～5)累加和的信息，累加和取低8bits的信息；
7)回车和换行，用于表示命令的结束。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (6)
1.一种电能质量治理综合控制的混合补偿方法，其特征在于，通过实时监测电力系统中电压和电流的变化，采集当前时刻的电压波形和电流波形，通过离散傅里叶变换计算出电流分量，即基波电流、2～50次的谐波电流分量，然后结合电压计算出无功功率、有功功率、视在功率、功率因数、各次谐波电压及畸变率、各次谐波电流及波畸变率这些电力参数，主控模块与补偿设备相互通讯，主控模块根据这些电力参数来运行，优先运行谐波滤除模式，然后运行无功补偿模式，同时，谐波滤除模式一直运行，具体的：当检测到电路中大于设置的谐波畸变率上限值时，首先按照谐波滤除模式进行谐波滤除，同时检测是否需要进行无功补偿，若需要，则按照无功补偿模式进行补偿，此时谐波滤除模式、无功补偿模式处于同时运行状态，形成混合补偿；其中谐波滤除模式、无功补偿模式如下：
1)、谐波滤除模式：
当APF检测到电力系统有谐波产生且超过设置的谐波畸变率上限值时，APF中的滤波模式将启动，通过对反馈的数据分析，计算出电路中谐波的各次谐波大小，然后APF系统产生相应的反向谐波进行消除；APF为有源滤波器；
2)、无功补偿模式：
补偿设备投入补偿的优先级顺序为C>SVC>SVG>SPC，C为智能电容器，SVC为静止动态无功补偿器，SVG为静止无功发生器，SPC为三相不平衡调节装置；当检测到电路中小于设置的谐波畸变率上限值时将进入静态无功补偿，在静态无功补偿时，无功补偿量首先由C、SVC进行补偿，无法用C与SVC进行补偿的剩余部分由SVG进行补偿；平衡后，当系统的无功补偿量变化时，SVG将优先快速响应补偿变化的无功量，且当SVG所补偿的容量增大或减小至一台C能完全补偿的补偿量时，将SVG已补偿的这部分无功量切换到由C或SVC或C和SVC结合进行补偿，SVG则补偿其它未补偿无功量或者补偿已完成，将SVG切除；若系统在C、SVC补偿后三相还存在不等量且小于静态单台补偿容量的情况，则启用SPC进行三相不平衡调节。
2.根据权利要求1所述的电能质量治理综合控制的混合补偿方法，其特征在于，主控模块连接有触摸屏，触摸屏显示相关参数和设置信息。
3.根据权利要求2所述的电能质量治理综合控制的混合补偿方法，其特征在于，触摸屏可进行相关设置，该相关设置包括CT变比、目标功率因数、过压保护值、温度上限值、无功补偿设置、谐波补偿设置、混合补偿设置、手动/自动补偿，具体定义如下：
1)CT变比：通过设置系统侧互感器变比、无功补偿支路互感器变比、SVG/APF补偿支路互感器变比来计算电流大小以及分析各个采样点的电流波形；
2)目标功率因数：设置所要达到的目标功率因数，目标功率因数确定后，系统将控制各个无功补偿装置进行补偿，直至功率因数达到设定值；
3)过压保护值：当电压过高时开启保护功能，已投入的补偿装置进行切除达到保护效果；
4)温度上限值：温度上限值的可设定范围为50摄氏度～70摄氏度，当设定上限值后，检测到的温度若超过上限值时，已投入的补偿装置进行切除达到保护效果；
5)手动/自动补偿：通过该设置可以设置手动模式或自动模式，在手动模式下可以将已投入的补偿装置切除或将未投入的补偿装置投入，方便测试调试；自动模式即按电力参数和设置自动运行。
4.根据权利要求1所述的电能质量治理综合控制的混合补偿方法，其特征在于，主控模块将相关参数和设置信息通过通信模块上传到云平台并显示在可视化界面中，云平台将用户设置信息发生给主控模块。
5.根据权利要求4所述的电能质量治理综合控制的混合补偿方法，其特征在于，相关参数和设置信息上传至云平台或移动终端或这两者，并显示在可视化界面中。
6.根据权利要求1所述的电能质量治理综合控制的混合补偿方法，其特征在于，主控模块与补偿设备相互通讯，所发送数据的数据格式采用16进制，高位在前，低位在后，具有16个字节，数据格式包括字头、地址、命令、长度、数据1至数据9、校验、回车、换行；
1)字头用于表示主控模块地址信息；
2)地址用于包含需连接补偿设备的地址信息；
3)命令用于表示主控模块向补偿设备下达的补偿命令模式；
4)长度用于表示主控模块发送数据1～9的数据长度；
5)数据域表示：
数据1～2，用于包含谐波选次的信息，即：高8bits和低8bits的17次谐波电流～2次谐波电流的相关信息；
数据3，用于表示无功选择和开/关机的信息，低4bit用于无功选择，高4bit用于开关机选择，具体为：0xF0表示开机状态，无功未开启；0xFF表示开机状态，无功开启；0x00表示关机状态，无功关闭。
数据4，用于表示谐波A相总有效值限幅的大小；
数据5，用于谐波B相总有效值限幅的大小；
数据6，用于谐波C相总有效值限幅的大小；
数据7，用于表示无功A相总有效值限幅的大小；
数据8，用于表示无功B相总有效值限幅的大小；
数据9，用于表示无功C相总有效值限幅的大小；
6)校验，用于表示2)～5)累加和的信息，累加和取低8bits的信息；
7)回车和换行，用于表示命令的结束。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200522 |