CN113013889B - 一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统 - Google Patents

一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，包括主补偿控制器、多个支线补偿控制器和上位机，所述主补偿控制器通过有线通讯模块或智能台区的无线通讯模块与上位机连接，所述主补偿控制器与多个支线补偿控制器和多个支线补偿控制器之间均通过电力载波通讯模块连接。本发明建立电房补偿装置与支线补偿装置之间的联系，电房补偿装置为主体，支线装置为从体，利用电房补偿装置了解电网的用电质量及稳定性，同时知道分支线路的用电情况，主体结合电房用电情况、支线用电情况，进行分析，通过新型的全局控制理念，做到更好的协调补偿，使整个台区的用电质量大大提高，同时增强台区所有用户的用电稳定性。

Description

一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统
技术领域
本发明涉及电力供电系统技术领域，具体为一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统。
背景技术
无功功率补偿在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，能够降低供电变压器及输送线路的损耗、提高供电效率、改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处于非常重要的位置。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，使电网质量提高。在农网、多数台区有着养殖场和工厂，即感性负载居多，导致电网中的无功功率消耗日益增大，功率因数普遍比较低。在旺季时，末端支线的电压远远小于电网的电压，使末端用户的用电器处于低电压运行，可能造成用电器无法正常工作，甚至烧坏。
目前主要在台区电网处建立动态无功补偿装置，针对电网的无功功率情况进行补偿，无法得知支线的用电质量及运行情况。现有少数的台区装设支线就地动态补偿装置，进行就地无功功率补偿，此补偿只针对线路的用电情况来判断，无法理会电网情况。现有的就地动态补偿装置主要存在以下缺点：
(1)就地动态补偿装置选点复杂，它需要经过人工采集各条支线数据，进行数据分析，结合每条支线的环境情况再选点定点，需要耗大量的人力；
(2)多个就地动态补偿装置投切没法协调，可能造成线路用电振荡；
(3)就地动态补偿装置与台区电房补偿装置没法协调，可能存在电房补偿装置与支线就地动态补偿装置同时投切，造成电网振荡，稳定性降低，电房补偿与支线补偿各干各的；
(4)就地动态补偿装置的运行情况无法实时监控；
(5)就地动态补偿装置出现问题，可能需要经过许久才能知道，甚至半年。主要原因，基本不巡察，对巡察者来说，工作量很大，一般就地动态补偿装置元件有配电箱、控制器、控制部分、电容及其它保护元件，如果内有元件损坏，外面难以得知配电箱里面的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，包括主补偿控制器、多个支线补偿控制器和上位机，所述主补偿控制器位于配电房无功补偿，多个所述支线补偿控制器位于配电房到终端负载线路中的每个无功补偿节点，所述主补偿控制器通过有线通讯模块或智能台区的无线通讯模块与上位机连接，所述主补偿控制器与多个支线补偿控制器和多个支线补偿控制器之间均通过电力载波通讯模块连接。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器和多个支线补偿控制器均包括有电源处理模块、检测单元、存储单元、有线通讯模块、显示模块、按键模块、控制模块、电力载波通讯模块和CPU控制器，所述CPU控制器与电源处理模块、检测单元、存储单元、有线通讯模块、显示模块、按键模块、控制模块、电力载波通讯模块均电性连接。
在一个优选的实施方式中，所述有线通讯模块为RS232通讯模块或RS485通讯模块，所述电力载波通讯模块接收到CPU控制器发送的数据后转换为输出信号，然后发送到主补偿控制器或支线补偿控制器。
在一个优选的实施方式中，所述支线补偿控制器包括通过电力载波通讯模块与主补偿控制器连接的前端支线补偿控制器和通过电力载波通讯模块与前端支线补偿控制器连接的末端支线补偿控制器。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器间隔分钟收集一次每个支线补偿控制器中参数，所述收集每个支线补偿控制器的参数为电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率和投切状态，所述主补偿控制器每次完成收集参数，进行分析所收集到的数据，主补偿控制器根据分析结果，按控制投切逻辑进行标记主补偿控制器和每个支线补偿控制器的投/切/不投不切状态，并发送到每个支线补偿控制器，且所述主补偿控制器或每个支线补偿控制器每次完成一次电容器的投入，会对电容器的效果进行判断。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器数据分析特征为优先分析各支线补偿点的临界报警数据，其次根据支线补偿控制器所在的台区支线节点，分析每个支线补偿控制器间的关系、不同支线的功率因数关系和同支线的功率因数关系。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器和支线补偿控制器的控制投切逻辑为优先支线控制器补偿，其次主控制器补偿，不同的支线投切控制逻辑为优先末端支线补偿控制器投切，其次为前端支线补偿控制器投切，且同支线的支线补偿控制器功率因数最低的优先投，功率因数最高的支线补偿控制器最后投，同支线的支线补偿控制器检测到过补偿的数量大于1台，按过补偿量大的支线补偿控制器先切。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器或支线补偿控制器的投切为通过主补偿控制器或支线补偿控制器控制电容器与母线间的辅助开关，将电容器与母线回路或与母线断开，对电容器的效果判断的特征为对同节点的电容器投入前与投入后的数据对比及运算。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器和支线补偿控制器通讯中断时，主补偿控制器和支线补偿控制器按原有的控制逻辑进行无功补偿动作，并向上位机发送通讯中断信号，所述主补偿控制器原控制逻辑为功率因数，所述支线补偿控制器原控制逻辑为电压优先，其次功率因数。
在一个优选的实施方式中，所述上位机是具有通讯和监控功能的计算机，所述上位机通过远程无线通讯/台区电房内有线通讯修改主补偿控制器和支线补偿控制器的参数，所述上位机通过远程无线通讯/台区电房内有线通讯监控主补偿控制器和支线补偿控制器的实时数据、参数配置、投切事件记录、报警事件记录和报警提示。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、本发明建立电房补偿装置与支线补偿装置之间的联系，电房补偿装置为主体，支线装置为从体，利用电房补偿装置了解电网的用电质量及稳定性，同时知道分支线路的用电情况，主体结合电房用电情况、支线用电情况，进行分析，通过新型的全局控制理念，做到更好的协调补偿，使整个台区的用电质量大大提高，同时增强台区所有用户的用电稳定性；
2、本发明通过远程上位机监控或者现场上位机监控，上位机能实时监控电房用电情况和就地动态补偿点的用电情况，减少非必要的人工巡察，设备出现问题时能够及时反馈给电房主机，同时反馈给上位机，有效节约人力资源，同时方便收集整个台区线路用电运行情况；
3、本发明通过远程或者现场的上位机进行快速设置电房补偿装置和就地动态补偿装置的参数设置，有效降低就地动态无功补偿选点的复杂性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明整体通讯控制结构示意图；
图2是本发明主补偿控制器或支线补偿控制器硬件执行示意图；
图3是本发明通讯收发流程结构示意图；
图4是本发明主补偿控制器与支线补偿控制器程序执行示意图；
图中：1主补偿控制器；2支线补偿控制器；3上位机；4有线通讯模块；5电子载波通讯模块；6电源处理模块；7检测单元；8存储单元；9显示模块；10按键模块；11控制模块；12CPU控制器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-4，本发明提供一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，包括主补偿控制器1、多个支线补偿控制器2和上位机3，所述主补偿控制器1位于配电房无功补偿，多个所述支线补偿控制器2位于配电房到终端负载线路中的每个无功补偿节点，所述主补偿控制器1通过有线通讯模块4或智能台区的无线通讯模块与上位机3连接，所述主补偿控制器1与多个支线补偿控制器2和多个支线补偿控制器2之间均通过电力载波通讯模块5连接。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器1和多个支线补偿控制器2均包括有电源处理模块6、检测单元7、存储单元8、有线通讯模块4、显示模块9、按键模块10、控制模块11、电力载波通讯模块5和CPU控制器12，所述CPU控制器12与电源处理模块6、检测单元7、存储单元8、有线通讯模块4、显示模块9、按键模块10、控制模块11、电力载波通讯模块5均电性连接。
在一个优选的实施方式中，所述有线通讯模块4为RS232通讯模块或RS485通讯模块，所述电力载波通讯模块5接收到CPU控制器12发送的数据后转换为输出信号，然后发送到主补偿控制器1或支线补偿控制器2，有线通讯模块4能够将主补偿控制器1发出的投切命令、设置的支线补偿控制器2的参数传输给从机，将从机的电压、电流、功率因数、报警信号、电容器的状态等数据传输给主机，主机与上位机3(智能台区)进行通讯，把主机的运行数据、报警信号、环境因素和就地动态补偿装置的运行数据、报警信号、环境因素发送给上位机3，而上位机3有权设置(拥有权限需要登录账号)主补偿控制器1和支线补偿控制器2的参数设置，主机出厂地址默认0XFE，从机出厂地址默认0X01，电房内部的主补偿控制器1为主机，六个支线补偿控制器2(补偿点1、补偿点2、补偿点3、补偿点4、补偿点5和补偿点6)分别为从机1、从机2、从机3、从机4、从机5和从机6，则台区线路图通讯收发流程如图3所示：
在主机需要收集数据时，主机把指令先发给从机1，从机1的电数据发给主机；再由从机1把主机指令发给从机2和从机3，从机2和从机3的电数据发给从机1，从机1把从机2和从机3的电数据发给主机；再由从机3把主机指令发给从机4，从机4的电数据发给从机3，从机3把从机4的电数据发给从机1，从机1把从机4的电数据发给主机；最后由从机4把主机指令发给从机5和从机6，从机5和从机6的电数据发给从机4，从机4把从机5和6的电数据发给从机3，从机3把从机5和从机6的电数据发给从机1，从机1把从机5和从机6的电数据发给主机。
在一个优选的实施方式中，所述支线补偿控制器2包括通过电力载波通讯模块5与主补偿控制器1连接的前端支线补偿控制器和通过电力载波通讯模块5与前端支线补偿控制器连接的末端支线补偿控制器。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器1间隔10分钟收集一次每个支线补偿控制器2中参数，所述收集每个支线补偿控制器2的参数为电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率和投切状态，所述主补偿控制器1每次完成收集参数，进行分析所收集到的数据，主补偿控制器1根据分析结果，按控制投切逻辑进行标记主补偿控制器1和每个支线补偿控制器2的投/切/不投不切状态，并发送到每个支线补偿控制器2，且所述主补偿控制器1或每个支线补偿控制器2每次完成一次电容器的投入，会对电容器的效果进行判断。
主补偿控制器1能够分析各支线补偿控制器2的电压是否达到投入门限或切除门限，如果是，按照支线投切控制逻辑优先支线补偿控制器2投切的方式运行，如果否，分析各支线补偿控制器2的功率因数是否达到投入门限或切除门限，如果是，按照优先功率因数低的投切方式运行，如果否，不动作。支线补偿控制器2投到不能再投后，主补偿控制器1实时分析电房的功率因数是否达到投入门限或切除门限，如果是，按照主补偿控制器1正常工作模式运行，如果否，不动作；
主补偿控制器1(主机)正常工作模式，主补偿控制器1每隔10分钟收集各支线补偿控制器2的数据，支线补偿控制器2不动，则主补偿控制器1不动，支线补偿控制器2动了，某支线所有的支线补偿控制器2不能在投后，在总电房监测主补偿控制器1功率因数低，仍需补偿，投入主补偿控制器1的电容器，投入后等待30S，收集所有支线补偿控制器2的数据(电压和功率因数)，当有1-2台(2台时，不在同一支线)支线补偿控制器2出现过压或过补，切除此支线补偿控制器2的电容器，当有多台支线补偿控制器2出现过压或过补，判断为主机异常投入，切除主补偿控制器1某支路的电容器，并在60分钟内主机不在控制主机电容器的投入，60分钟后再次进入主机正常工作模式，依次循环判断。当主机投入某支路后，判断主机的投入属于正常投入，投入时间超过30分钟，当有支线补偿控制器2想切除的台数大于等于1台，同时收集所有的支线补偿控制器2数据(功率因数)，有一半的支线补偿控制器2功率因数超过0.95，优先切除主补偿控制器1的某个电容器，30S后，再次收集想切除的支线补偿控制器2数据(电压和功率因数)，此支线补偿控制器2仍然想切除，主机认为无问题后，反馈允许，此支线补偿控制器2动作；当主机投入某支路后，判断主机的投入属于正常投入，过段时间，所有支线补偿控制器2的投入台数低于总支线补偿控制器2台数的20％，主机的某个电容器切除；当主机投入某支路后，判断主机的投入属于正常投入，某支线的支线补偿控制器2台数大于等于2台，此支线有两台支线补偿控制器2未投入，同时所有支线补偿控制器2的投入台数低于总支线补偿控制器2台数的40％，主机的某个电容器切除。手动模式下，在上位机3或面板操作可以控制电容器的投切；
从机(支线补偿控制器2)正常工作模式，自动模式下，按照支线投切控制逻辑，支线投切控制逻辑为优先末端支线补偿控制器投切，其次为前端支线补偿控制器投切，且同支线的支线补偿控制器功率因数最低的优先投切，功率因数最高的支线补偿控制器最后投切，手动模式下，在上位机3或面板操作可以控制电容器的投切，当从机出现报警信号，有必要切除电容器，支线补偿控制器2优先将报警信号发送给主补偿控制器1，在由主补偿控制器1下令；
通讯中断工作模式：(1)主补偿控制器1通讯中断工作模式，自动模式下，主补偿控制器1按照原控制器的控制逻辑运行；手动模式下，在面板操作控制电容器的投切；(2)支线补偿控制器2通讯中断工作模式，自动模式下，所有支线补偿控制器2按照就地动态补偿装置的控制逻辑运行；手动模式下，在面板操作控制电容器的投切，且每有支线补偿控制器2通讯中断，向上位机3系统发送通讯中断预警，主补偿控制器1和支线补偿控制器2程序执行图如图4所示。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器1数据分析特征为优先分析各支线补偿点的临界报警数据，其次根据支线补偿控制器2所在的台区支线节点，分析每个支线补偿控制器2间的关系、不同支线的功率因数关系和同支线的功率因数关系。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器1和支线补偿控制器2的控制投切逻辑为优先支线控制器补偿，其次主控制器补偿，不同的支线投切控制逻辑为优先末端支线补偿控制器投切，其次为前端支线补偿控制器投切，且同支线的支线补偿控制器功率因数最低的优先投，功率因数最高的支线补偿控制器最后投，同支线的支线补偿控制器检测到过补偿的数量大于1台，按过补偿量大的支线补偿控制器先切。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器1或支线补偿控制器2的投切为通过主补偿控制器1或支线补偿控制器2控制电容器与母线间的辅助开关，将电容器与母线回路或与母线断开，对电容器的效果判断的特征为对同节点的电容器投入前与投入后的数据对比及运算。
在一个优选的实施方式中，所述主补偿控制器1和支线补偿控制器2通讯中断时，主补偿控制器1和支线补偿控制器2按原有的控制逻辑进行无功补偿动作，并向上位机发送通讯中断信号，所述主补偿控制器1原控制逻辑为功率因数，所述支线补偿控制器2原控制逻辑为电压优先，其次功率因数。
在一个优选的实施方式中，所述上位机3是具有通讯和监控功能的计算机，所述上位机通过远程无线通讯/台区电房内有线通讯修改主补偿控制器1和支线补偿控制器2的参数，所述上位机3通过远程无线通讯/台区电房内有线通讯监控主补偿控制器1和支线补偿控制器2的实时数据、参数配置、投切事件记录、报警事件记录和报警提示。
本发明有益效果为：1、本发明建立电房补偿装置与支线补偿装置之间的联系，电房补偿装置为主体，支线装置为从体，利用电房补偿装置了解电网的用电质量及稳定性，同时知道分支线路的用电情况，主体结合电房用电情况、支线用电情况，进行分析，通过新型的全局控制理念，做到更好的协调补偿，使整个台区的用电质量大大提高，同时增强台区所有用户的用电稳定性；
2、本发明通过远程上位机监控或者现场上位机监控，上位机能实时监控电房用电情况和就地动态补偿点的用电情况，减少非必要的人工巡察，设备出现问题时能够及时反馈给电房主机，同时反馈给上位机，有效节约人力资源，同时方便收集整个台区线路用电运行情况；
3、本发明通过远程或者现场的上位机进行快速设置电房补偿装置和就地动态补偿装置的参数设置，有效降低就地动态无功补偿选点的复杂性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，其特征在于：包括主补偿控制器（1）、多个支线补偿控制器（2）和上位机（3），所述主补偿控制器（1）位于配电房无功补偿，多个所述支线补偿控制器（2）位于配电房到终端负载线路中的每个无功补偿节点，所述主补偿控制器（1）通过有线通讯模块（4）或智能台区的无线通讯模块与上位机（3）连接，所述主补偿控制器（1）与多个支线补偿控制器（2）和多个支线补偿控制器（2）之间均通过电力载波通讯模块（5）连接；
所述主补偿控制器（1）间隔10分钟收集一次每个支线补偿控制器（2）中参数，所述收集每个支线补偿控制器（2）的参数为电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率和投切状态，所述主补偿控制器（1）每次完成收集参数，进行分析所收集到的数据，主补偿控制器（1）根据分析结果，按控制投切逻辑进行标记主补偿控制器（1）和每个支线补偿控制器（2）的投/切/不投不切状态，并发送到每个支线补偿控制器（2），且所述主补偿控制器（1）或每个支线补偿控制器（2）每次完成一次电容器的投入，会对电容器的效果进行判断；
所述主补偿控制器（1）数据分析特征为优先分析各支线补偿点的临界报警数据，其次根据支线补偿控制器（2）所在的台区支线节点，分析每个支线补偿控制器（2）间的关系、不同支线的功率因数关系和同支线的功率因数关系；
所述主补偿控制器（1）和支线补偿控制器（2）的控制投切逻辑为优先支线控制器补偿，其次主控制器补偿，不同的支线投切控制逻辑为优先前端支线补偿控制器投切，其次为末端支线补偿控制器投切，且同支线的支线补偿控制器功率因数最低的优先投，功率因数最高的支线补偿控制器最后投，同支线的支线补偿控制器检测到过补偿的数量大于1台，按过补偿量大的支线补偿控制器先切；
当主补偿控制器（1）投入某支路后，判断主补偿控制器（1）的投入属于正常投入，某支线的支线补偿控制器2台数大于等于2台，此支线有两台支线补偿控制器2未投入，同时所有支线补偿控制器2的投入台数低于总支线补偿控制器2台数的40%，主补偿控制器（1）的某个电容器切除。
2.根据权利要求1所述的一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，其特征在于：所述主补偿控制器（1）和多个支线补偿控制器（2）均包括有电源处理模块（6）、检测单元（7）、存储单元（8）、有线通讯模块（4）、显示模块（9）、按键模块（10）、控制模块（11）、电力载波通讯模块（5）和CPU控制器（12），所述CPU控制器（12）与电源处理模块（6）、检测单元（7）、存储单元（8）、有线通讯模块（4）、显示模块（9）、按键模块（10）、控制模块（11）、电力载波通讯模块（5）均电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，其特征在于：所述有线通讯模块（4）为RS232通讯模块或RS485通讯模块，所述电力载波通讯模块（5）接收到CPU控制器（12）发送的数据后转换为输出信号，然后发送到主补偿控制器（1）或支线补偿控制器（2）。
4.根据权利要求1所述的一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，其特征在于：所述支线补偿控制器（2）包括通过电力载波通讯模块（5）与主补偿控制器（1）连接的前端支线补偿控制器和通过电力载波通讯模块（5）与前端支线补偿控制器连接的末端支线补偿控制器。
5.根据权利要求1所述的一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，其特征在于：所述主补偿控制器（1）或支线补偿控制器（2）的投切为通过主补偿控制器（1）或支线补偿控制器（2）控制电容器与母线间的辅助开关，将电容器与母线回路或与母线断开，对电容器的效果判断的特征为对同节点的电容器投入前与投入后的数据对比及运算。
6.根据权利要求1所述的一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，其特征在于：所述主补偿控制器（1）和支线补偿控制器（2）通讯中断时，主补偿控制器（1）和支线补偿控制器（2）按原有的控制逻辑进行无功补偿动作，并向上位机发送通讯中断信号，所述主补偿控制器（1）原控制逻辑为功率因数，所述支线补偿控制器（2）原控制逻辑为电压优先，其次功率因数。
7.根据权利要求1所述的一种基于台区无功补偿的主从智能化控制系统，其特征在于：所述上位机（3）是具有通讯和监控功能的计算机，所述上位机通过远程无线通讯或台区电房内有线通讯修改主补偿控制器（1）和支线补偿控制器（2）的参数，所述上位机（3）通过远程无线通讯或台区电房内有线通讯监控主补偿控制器（1）和支线补偿控制器（2）的实时数据、参数配置、投切事件记录、报警事件记录和报警提示。
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