CN111799113A - 具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统及方法 - Google Patents

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CN111799113A CN202010518506.7A CN202010518506A CN111799113A CN 111799113 A CN111799113 A CN 111799113A CN 202010518506 A CN202010518506 A CN 202010518506A CN 111799113 A CN111799113 A CN 111799113A
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姜建平
王贺磊
李小飞
田吉红
菅有为
张民
曾令甫
冯迎春
袁喆
张鸿龙
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    • H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H7/00—Devices for introducing a predetermined time delay between the initiation of the switching operation and the opening or closing of the contacts
    • H01H7/16—Devices for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle

Abstract

本说明书一个或多个实施例提供一种具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统，根据温度、湿度环境因素和断路器自身动作次数对于断路器动作延时的影响，计算得到实时动作延时，以实时调整驱动延时，保证断路器在电压过零点时实现合闸操作，在电流过零点时实现分闸操作，降低了产生涌流和过电压的几率，保护了电气设备的安全。

Description

具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统及方法
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及电力系统及自动化技术领域，尤其涉及一种具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统及方法。
背景技术
并联电容器和电抗器组作为主要无功补偿装置被广泛应用在配电网中，用以补偿无功电压，提高电网功率因数。随着冲击性非线性负荷和新能源接入所占比例增加，电力电子设备功率变化剧烈，加之对不同负荷的需求呈现季节性变化甚至在24小时内变化明显，并联补偿装置为应对电网负荷变化需及时改变电容、电抗接入量，并联电容器和电抗器组的接入和切除操作日趋频繁。
真空断路器作为传统的操作开关，根据电网无功需求接入和切除电容器、电抗器时，在随机时刻分、合闸，难以做到精确的接入和切除，因此在切除电抗器的瞬间会造成高暂态冲击产生电弧、振荡过电压，随机接入电容器组会导致很大的合闸涌流，不仅会严重破坏接入和切除开关，合闸涌流、分闸过电压会导致无功补偿装置发热严重甚至烧毁，同时对于电网的安全正常运行具有严峻挑战。
发明内容
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统及方法，以解决现有的无功补偿装置容易引起过电压和涌流，导致设备故障，危害电网安全的问题。
基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统，智能选相控制系统应用于包含电容器、电抗器和断路器的电网；
智能选相控制系统包括：
检测单元，用于获取环境温度值和环境湿度值，并获取线路电压信息或电抗器电流信息；
运算单元，用于获取断路器的历史动作次数，并根据环境温度值、环境湿度值和历史动作次数，得到实时动作延时；
控制单元，用于根据线路电压信息或电抗器电流信息得到交流电频率，并根据交流电频率和实时动作延时，得到驱动延时，并根据驱动延时控制断路器进行合闸或分闸；其中，合闸通过接入电容器实现，分闸通过切除电抗器实现。
可选的，检测单元，具体用于将线路电压信息或电抗器电流信息经过滤波后再经过AD采样后交由控制单元。
可选的，检测单元，具体包括：温湿度检测模块、电压检测模块和电流检测模块，温湿度检测模块用于获取环境温度值和环境湿度值，电压检测模块用于获取电容器接入前的线路电压信息，电流检测模块用于获取电抗器切除前的电抗器电流信息。
可选的，控制单元，具体用于采集历史动作次数；运算单元，具体用于获取控制单元采集的历史动作次数。
可选的，根据环境温度值、环境湿度值和历史动作次数，得到实时动作延时，包括：
Figure BDA0002531028860000021
+0.05t0[1+0.4(rh-50％)]
其中，Δt1表示实时动作延时；t0表示固定动作延时；
T表示环境温度值；rh表示环境湿度值；n表示历史动作次数。
可选的，根据交流电频率和实时动作延时，得到驱动延时，包括：
Figure BDA0002531028860000022
其中，Δt2表示驱动延时；
f表示交流电频率；
k表示经过的交流电正弦波中零点的个数。
可选的，控制单元通过驱动单元控制断路器进行分闸和合闸；驱动单元包括IGBT全控性功率放大器件。
基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例提供了一种具有功能数据库存储功能的智能选相控制方法，包括：
获取环境温度值和环境湿度值，并获取线路电压信息或电抗器电流信息；
获取断路器的历史动作次数，并根据环境温度值、环境湿度值和历史动作次数，得到实时动作延时；
根据线路电压信息或电抗器电流信息得到交流电频率，并根据交流电频率和实时动作延时，得到驱动延时，并根据驱动延时控制断路器进行合闸或分闸；其中，合闸通过接入电容器实现，分闸通过切除电抗器实现。
可选的，获取线路电压信息或电抗器电流信息之后，还包括：
对线路电压信息或电抗器电流信息进行滤波后再进行AD采样。
从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统，根据温度、湿度环境因素和断路器自身动作次数对于断路器动作延时的影响，计算得到实时动作延时，以实时调整驱动延时，保证断路器在电压过零点时实现合闸操作，在电流过零点时实现分闸操作，降低了产生涌流和过电压的几率，保护了电气设备的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书一个或多个实施例提供的具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统的一种结构示意图；
图2为本说明书一个或多个实施例提供的具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统的一种工作流程示意图；
图3为本说明书一个或多个实施例提供的具有功能数据库存储功能的智能选相控制方法的一种流程示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了达到上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统及方法。
图1为本说明书一个或多个实施例提供的具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统的一种结构示意图，智能选相控制系统，包括：
检测单元1，用于获取环境温度值和环境湿度值，并获取线路电压信息或电抗器电流信息。
在一些实施方式中，检测单元1，具体包括：温湿度检测模块、电压检测模块和电流检测模块。温湿度检测模块用于获取环境温度值和环境湿度值，电压检测模块用于获取电容器接入前的线路电压信息，电流检测模块用于获取电抗器切除前的电抗器电流信息。
合闸时：电压检测模块获取线路电压信息。合闸通过断路器接入电容器实现，所以获取的是电容器接入前的线路电压信息。
分闸时：电流检测模块获取电抗器电流信息。分闸通过断路器切除电抗器实现，所以获取的是电抗器切除前的电抗器电流信息。
在一些实施方式中，检测单元1，具体用于将线路电压信息或电抗器电流信息经过滤波后再经过AD采样后交由控制单元3。
通过滤波来抑制和防止干扰信号。
通过AD采样，将电压信息或者电流信息用正弦波形式表示。下述过零点，即为正弦波的过零点位置。
运算单元2，用于获取断路器的历史动作次数，并根据环境温度值、环境湿度值和历史动作次数，得到实时动作延时。
在一些实施方式中，控制单元3，具体用于采集历史动作次数。运算单元2，具体用于获取控制单元3采集的历史动作次数。
在一些实施方式中，根据环境温度值、环境湿度值和历史动作次数，得到实时动作延时，通过下述公式计算：
Figure BDA0002531028860000051
+0.05t0[1+0.4(rh-50％)]
其中，Δt1表示实时动作延时；t0表示固定动作延时；
T表示环境温度值；rh表示环境湿度值；n表示历史动作次数。
t0固定动作延时由断路器的出厂信息确定，不同的断路器的固定动作延时不同。
本公开将动作延时和环境温、湿度，动作延时和历史动作次数的关系，以数据库的形式置于运算模块中，运算模块通过上述关系计算得到实时的动作延时。
断路器出厂时的固定动作延时是一定的，但是，在断路器的使用过程中，动作延时并非是一成不变的，断路器的触头及操作机构会受到环境因素，如温度和湿度的影响，同时，也会受到断路器自身动作次数的影响，这些因素，都会影响断路器的精度。如果一直沿用出厂的固定动作延时，则会引起容易引起过电压和涌流，导致设备故障，危害电网安全。
所以，本公开根据温度、湿度环境因素和断路器自身动作次数对于断路器动作延时的影响，计算得到实时动作延时，保证了断路器在进行分闸和合闸操作时的精度，有效避免引起过电压和涌流，保护了电网安全。
控制单元3，用于根据线路电压信息或电抗器电流信息得到交流电频率，并根据交流电频率和实时动作延时，得到驱动延时，并根据驱动延时控制断路器进行合闸或分闸；其中，合闸通过接入电容器实现，分闸通过切除电抗器实现。
在一些实施方式中，根据交流电频率和实时动作延时，得到驱动延时，通过下述公式计算：
Figure BDA0002531028860000061
其中，Δt2表示驱动延时；
f表示交流电频率；
k表示经过的交流电正弦波中零点的个数。
为减少接入电容器和切除电抗器引起的合闸涌流、分闸过电压，本公开采用选相控制策略，选相即选择相位。相位是对于一个波，特定的时刻在它循环中的位置，在交流电中，相位能够反映交流电任何时刻的状态。零点是交流电正弦波中的一种特殊的相位，在电压过零点时接入并联电容器组，电流过零点时切除并联电抗器，可显著降低接入和切除时产生的合闸涌流与分闸过电压，提高接入和切除设备的安全性与电网运行的可靠性。
合闸时，在电压过零点接入电容器。分闸时，在电流过零点切除电抗器。电容器可以是并联电容器组，电抗器可以是并联电抗器组。
为了实现在过零点时合闸或者分闸，以电压(电流)过零点为参考点，在合适的相位由控制器发出分合闸控制指令，寻找合适的合闸和分闸角度，断路器触头经过一定的延时后，在目标相位实现分合闸操作。
在一些实施方式中，在过零点时发出合闸或者分闸信号，预设在第整数个过零点时实现分闸或者合闸操作，通过运算单元2，已经得到实时动作延时，那么，调整驱动延时，使得在满足实时动作延时的基础上的较近的一个过零点位置实现分闸或者合闸。
其中，在分闸时，断路器分断电流的过程往往伴随着电弧的产生和熄灭，如果刚好在电流过零点进行分闸，电弧熄灭后容易重燃，所以，可以预设裕度，使断路器在电流过零点之前预先开始断开操作，到电流过零点时，电弧就会熄灭，然后到下一个峰值或谷底值，断路器触头拉开的距离很大，就不会发生电弧重燃了。例如，可以设置裕度为1.3-1.6ms。
在一些实施方式中，控制单元3通过驱动单元控制断路器进行分闸和合闸，驱动单元包括IGBT全控性功率放大器件。
在一些实施方式中，电网为电压为10kv水平的一次设备，控制单元3不能直接对其进行控制，所以，可以通过驱动单元对上述高压设备进行通断控制，驱动单元可以选择IGBT全控性功率放大器件。
本说明书一个或多个实施例提供的具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统，根据温度、湿度环境因素和断路器自身动作次数对于断路器动作延时的影响，计算得到实时动作延时，以实时调整驱动延时，保证断路器在电压过零点时实现合闸操作，在电流过零点时实现分闸操作，降低了产生涌流和过电压的几率，保护了电气设备的安全。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
图2为本说明书一个或多个实施例提供的具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统的一种工作流程示意图。
在一些实施方式中，合闸时，接收到合闸信号后：
检测单元1，获取环境温度值和环境湿度值，将环境温度值和环境湿度值传输至运算单元2。
检测单元1，获取线路电压信息，将线路电压信息经过滤波后再经过AD采样后传输至控制单元3。
控制单元3，获取断路器的历史动作次数，将历史动作次数传输至运算单元2。
运算单元2，根据环境温度值、环境湿度值和历史动作次数，计算得到实时动作延时，将实时动作延时传输至控制单元3。
控制单元3，根据交流电频率和实时动作延时，得到驱动延时，根据驱动延时控制断路器进行合闸。
在一些实施方式中，分闸时，接收到分闸信号后：
检测单元1，获取环境温度值和环境湿度值，将环境温度值和环境湿度值传输至运算单元2。
检测单元1，获取电抗器电流信息，将电抗器电流信息经过滤波后再经过AD采样后传输至控制单元3。
控制单元3，获取断路器的历史动作次数，将历史动作次数传输至运算单元2。
运算单元2，根据环境温度值、环境湿度值和历史动作次数，计算得到实时动作延时，将实时动作延时传输至控制单元3。
控制单元3，根据交流电频率和实时动作延时，得到驱动延时，根据驱动延时控制断路器进行分闸。
图3为本说明书一个或多个实施例提供的具有功能数据库存储功能的智能选相控制方法的一种流程示意图，智能选相控制方法，包括：
S301、获取环境温度值和环境湿度值，并获取线路电压信息或电抗器电流信息。
S302、获取断路器的历史动作次数，并根据环境温度值、环境湿度值和历史动作次数，得到实时动作延时。
S303、根据线路电压信息或电抗器电流信息得到交流电频率，并根据交流电频率和实时动作延时，得到驱动延时，并根据驱动延时控制断路器的合闸或分闸；其中，合闸通过接入电容器实现，分闸通过切除电抗器实现。
上述实施例的方法可以通过前述实施例中相应的装置实现，并且具有相应的装置实施例的有益效果，在此不再赘述。
可以理解，该方法可以通过任何具有计算、处理能力的装置、设备、平台、设备集群来执行。
需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成线路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，线路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有功能数据库存储功能的智能选相控制系统，其特征在于，所述智能选相控制系统应用于包含电容器、电抗器和断路器的电网；
所述智能选相控制系统包括：
检测单元，用于获取环境温度值和环境湿度值，并获取线路电压信息或电抗器电流信息；
运算单元，用于获取所述断路器的历史动作次数，并根据所述环境温度值、环境湿度值和所述历史动作次数，得到实时动作延时；
控制单元，用于根据所述线路电压信息或电抗器电流信息得到交流电频率，并根据所述交流电频率和所述实时动作延时，得到驱动延时，并根据所述驱动延时控制所述断路器进行合闸或分闸；其中，所述合闸通过接入所述电容器实现，所述分闸通过切除所述电抗器实现。
2.根据权利要求1所述的智能选相控制系统，其特征在于，所述检测单元，具体用于将所述线路电压信息或电抗器电流信息经过滤波后再经过AD采样后交由所述控制单元。
3.根据权利要求1所述的智能选相控制系统，其特征在于，所述检测单元，具体包括：温湿度检测模块、电压检测模块和电流检测模块，所述温湿度检测模块用于获取所述环境温度值和环境湿度值，所述电压检测模块用于获取所述电容器接入前的所述线路电压信息，所述电流检测模块用于获取所述电抗器切除前的所述电抗器电流信息。
4.根据权利要求1所述的智能选相控制系统，其特征在于，所述控制单元，具体用于采集所述历史动作次数；所述运算单元，具体用于获取所述控制单元采集的所述历史动作次数。
5.根据权利要求1所述的智能选相控制系统，其特征在于，所述根据所述环境温度值、环境湿度值和所述历史动作次数，得到实时动作延时，包括：
Figure FDA0002531028850000011
其中，Δt1表示实时动作延时；t0表示固定动作延时；
T表示环境温度值；rh表示环境湿度值；n表示历史动作次数。
6.根据权利要求5所述的智能选相控制系统，其特征在于，根据所述交流电频率和所述实时动作延时，得到驱动延时，包括：
Figure FDA0002531028850000021
其中，Δt2表示驱动延时；
f表示交流电频率；
k表示经过的交流电正弦波中零点的个数。
7.根据权利要求1所述的智能选相控制系统，其特征在于，所述控制单元通过驱动单元控制所述断路器进行分闸和合闸；所述驱动单元包括IGBT全控性功率放大器件。
8.一种具有功能数据库存储功能的智能选相控制方法，其特征在于，所述智能选相控制方法应用于包含电容器、电抗器和断路器的电网；
所述智能选相控制方法包括：
获取环境温度值和环境湿度值，并获取线路电压信息或电抗器电流信息；
获取所述断路器的历史动作次数，并根据所述环境温度值、环境湿度值和所述历史动作次数，得到实时动作延时；
根据所述线路电压信息或电抗器电流信息得到交流电频率，并根据所述交流电频率和所述实时动作延时，得到驱动延时，并根据所述驱动延时控制所述断路器进行合闸或分闸；其中，所述合闸通过接入所述电容器实现，所述分闸通过切除所述电抗器实现。
9.根据权利要求8所述的智能选相控制方法，其特征在于，所述获取线路电压信息或电抗器电流信息之后，还包括：
对所述线路电压信息或电抗器电流信息进行滤波后再进行AD采样。
10.根据权利要求8所述的智能选相控制方法，其特征在于，所述线路电压信息为所述电容器接入前的线路电压信息，所述电抗器电流信息为所述电抗器切除前的电抗器电流信息。
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