本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著生活水平的不斷提高，工業(yè)以及居民的用電設(shè)備的數(shù)量和種類都不斷增加，這造成了配電臺(tái)區(qū)的電能出現(xiàn)功率因數(shù)低、低電壓、過(guò)電壓、諧波含量高、三相不平衡等問(wèn)題，嚴(yán)重影響工業(yè)和居民用電的質(zhì)量。

解決上述問(wèn)題的方法，是對(duì)配電臺(tái)區(qū)的電力系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。目前，配電臺(tái)區(qū)主要采用的無(wú)功補(bǔ)償裝置包括有源補(bǔ)償裝置和電容器組補(bǔ)償裝置，其中有源補(bǔ)償裝置用于為電力系統(tǒng)提供有源的無(wú)功補(bǔ)償(也叫動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置)，包括靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器和有源電力濾波器；電容器組補(bǔ)償裝置用于為電力系統(tǒng)提供無(wú)源的無(wú)功補(bǔ)償(也叫靜態(tài)補(bǔ)償裝置)，包括相間補(bǔ)償電容器組和分相補(bǔ)償電容器組，相間電容器組是指在任意兩相之間的電容器組成的電容器組，用于為電力系統(tǒng)提供相間補(bǔ)償；分相補(bǔ)償電容器組是指在各相與零線之間設(shè)置的電容器組成的電容器組，用于為三相交流電提供分補(bǔ)，即各相單獨(dú)進(jìn)行補(bǔ)償。

有源補(bǔ)償裝置和電容器組補(bǔ)償裝置的優(yōu)缺點(diǎn)有：

(1)電容器組補(bǔ)償裝置價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、損耗極小，但是缺點(diǎn)明顯，主要體現(xiàn)在投切周期長(zhǎng)，容易存在較長(zhǎng)時(shí)間的欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償；對(duì)三相不平衡治理能力有限，尤其是不平衡度＞35％時(shí)，治理效果不明顯，同時(shí)無(wú)法治理諧波電流、過(guò)電壓等問(wèn)題；

(2)有源補(bǔ)償裝置優(yōu)點(diǎn)明顯，主要有響應(yīng)速度快、補(bǔ)償精度高、可同時(shí)治理無(wú)功功率、低電壓、過(guò)電壓、諧波電流、三相不平衡等多種電能質(zhì)量問(wèn)題，但是整機(jī)運(yùn)行要求較高(散熱量大、防潮、防塵燈)，噪聲大、成本較高，尤其是整機(jī)運(yùn)行損耗大，通常為整機(jī)容量的2％～3％，不利于配電臺(tái)區(qū)經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。

授權(quán)公告號(hào)為CN205565735U的專利文件公開(kāi)了一種配變無(wú)功補(bǔ)償裝置，在交流母線上同時(shí)連接有源補(bǔ)償裝置和電容器組補(bǔ)償裝置，既能夠進(jìn)行有源無(wú)功補(bǔ)償，也能夠進(jìn)行無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償。

但是上述專利所公開(kāi)的內(nèi)容中，在三相交流母線中僅設(shè)有一個(gè)有源補(bǔ)償模塊，能夠提供的無(wú)功補(bǔ)償量有限，可調(diào)性和適用性都比較差。并且有源補(bǔ)償模塊只有一個(gè)控制器，如果該控制器出現(xiàn)故障，則整個(gè)補(bǔ)償裝置都無(wú)法正常工作，因此這種補(bǔ)償裝置的可靠性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償系統(tǒng)及其控制方法，用于解決在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行電能質(zhì)量問(wèn)題補(bǔ)償治理時(shí)可靠性較差的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償系統(tǒng)，包括用于連接三相交流母線的有源補(bǔ)償裝置和無(wú)源補(bǔ)償裝置；所述有源補(bǔ)償裝置中設(shè)有至少兩個(gè)用于提供有源無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠性囱a(bǔ)償模塊；所述無(wú)源補(bǔ)償裝置包括綜合控制器，綜合控制器控制連接有用于提供無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒o(wú)源補(bǔ)償設(shè)備；綜合控制器與各有源模塊之間通過(guò)總線通訊連接，各有源模塊之間通訊連接；

其中一個(gè)有源補(bǔ)償模塊作為主機(jī)，其他有源模塊和綜合控制器作為從機(jī)；

所述主機(jī)用于根據(jù)采集到的系統(tǒng)狀態(tài)信息，計(jì)算出系統(tǒng)需求的補(bǔ)償量，然后計(jì)算出有源補(bǔ)償裝置和無(wú)源補(bǔ)償裝置分別需要提供的補(bǔ)償量，并將無(wú)源補(bǔ)償裝置需要提供的無(wú)功補(bǔ)償量發(fā)送給綜合控制器，各有源模塊需要提供的補(bǔ)償量發(fā)送給對(duì)應(yīng)的有源補(bǔ)償模塊；綜合控制器控制無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償量，各有源提供相應(yīng)的有源補(bǔ)償量。

進(jìn)一步的，當(dāng)各有源模塊的通訊出現(xiàn)異常時(shí)，各有源模塊和綜合控制器采集系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并根據(jù)采集到的信息計(jì)算出自身所需提供的無(wú)功補(bǔ)償量，然后有源模塊提供相應(yīng)的有源補(bǔ)償量，綜合控制器控制無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償量。

進(jìn)一步的，當(dāng)各有源模塊的控制出現(xiàn)異常時(shí)，綜合控制器采集系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并根據(jù)采集到的信息計(jì)算出系統(tǒng)所需的無(wú)功補(bǔ)償量，控制無(wú)功補(bǔ)償裝置提供相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償量。

進(jìn)一步的，所述有源補(bǔ)償模塊包括靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器和/或有源電力濾波器。

進(jìn)一步的，所述無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備包括相間電容器組和/或分相電容器組。

進(jìn)一步的，還包括用于連接三相交流母線的加熱器，用于為系統(tǒng)加熱。

進(jìn)一步的，還包括用于連接三相交流母線的浪涌保護(hù)器，浪涌保護(hù)器用于防止三相交流母線中出現(xiàn)浪涌電流。

一種主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

(1)選取其中一個(gè)沒(méi)有故障的有源補(bǔ)償模塊作為主機(jī)，其他有源模塊和綜合控制器作為從機(jī)；

(2)主機(jī)根據(jù)采集到的系統(tǒng)狀態(tài)信息，計(jì)算出系統(tǒng)需求的補(bǔ)償量；

(3)主機(jī)根據(jù)系統(tǒng)所需的補(bǔ)償量，計(jì)算出有源補(bǔ)償裝置和無(wú)源補(bǔ)償裝置分別需要提供的補(bǔ)償量；

(4)將無(wú)源補(bǔ)償裝置需要提供的無(wú)功補(bǔ)償量發(fā)送給綜合控制器，各有源模塊需要提供的補(bǔ)償量發(fā)送給對(duì)應(yīng)的有源補(bǔ)償模塊；

(5)綜合控制器控制無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償量，各有源提供相應(yīng)的有源補(bǔ)償量。

進(jìn)一步的，當(dāng)各有源模塊的通訊出現(xiàn)異常時(shí)，各有源模塊和綜合控制器采集系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并根據(jù)采集到的信息計(jì)算出自身所需提供的補(bǔ)償量，然后有源模塊提供相應(yīng)的有源補(bǔ)償量，綜合控制器控制無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償量。

進(jìn)一步的，當(dāng)各有源模塊的控制出現(xiàn)異常時(shí)，綜合控制器采集系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并根據(jù)采集到的信息計(jì)算出系統(tǒng)所需的無(wú)功補(bǔ)償量，控制無(wú)功補(bǔ)償裝置提供相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償量。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的一種主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償系統(tǒng)及其控制方法，將各有源模塊之間設(shè)置為通訊連接，選擇其中一個(gè)有源模塊作為主機(jī)，對(duì)其他有源模塊和綜合控制器進(jìn)行控制；由于各有源模塊之間通訊連接，所以任意一個(gè)有源模塊都能作為主機(jī)，如果當(dāng)前作為主機(jī)的有源模塊出現(xiàn)故障，可以采用其他的有源模塊作為主機(jī)進(jìn)行控制，不會(huì)影響裝置的正常運(yùn)行，從而提高了裝置的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例中的主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2為實(shí)施例中的有源控制器的原理圖；

圖3為實(shí)施例中的集中控制器的原理圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的目的在于提供一種主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償系統(tǒng)及其控制方法，用于解決在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行電能質(zhì)量問(wèn)題補(bǔ)償治理時(shí)可靠性較差的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償系統(tǒng)，包括用于連接三相交流母線的有源補(bǔ)償裝置和無(wú)源補(bǔ)償裝置；所述有源補(bǔ)償裝置中設(shè)有至少兩個(gè)用于提供有源無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠性囱a(bǔ)償模塊；所述無(wú)源補(bǔ)償裝置包括綜合控制器，綜合控制器控制連接有用于提供無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒o(wú)源補(bǔ)償設(shè)備；綜合控制器與各有源模塊之間通過(guò)總線通訊連接，各有源模塊之間通訊連接；

其中一個(gè)有源補(bǔ)償模塊作為主機(jī)，其他有源模塊和綜合控制器作為從機(jī)；

所述主機(jī)用于根據(jù)采集到的系統(tǒng)狀態(tài)信息，計(jì)算出系統(tǒng)需求的補(bǔ)償量，然后計(jì)算出有源補(bǔ)償裝置和無(wú)源補(bǔ)償裝置分別需要提供的補(bǔ)償量，并將無(wú)源補(bǔ)償裝置需要提供的無(wú)功補(bǔ)償量發(fā)送給綜合控制器，各有源模塊需要提供的補(bǔ)償量發(fā)送給對(duì)應(yīng)的有源補(bǔ)償模塊；綜合控制器控制無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償量，各有源提供相應(yīng)的有源補(bǔ)償量。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。

系統(tǒng)實(shí)施例：

本實(shí)施例提供一種主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示，該裝置內(nèi)設(shè)有三相交流母線，每相交流母線分別通過(guò)進(jìn)線斷路器與配電臺(tái)區(qū)的三相電源連接，斷路器的額定電流根據(jù)裝置的額定電流進(jìn)行選擇，在本實(shí)施例中，采用1.3倍的裕量。

在三相交流母線上，進(jìn)線斷路器的下口，連接有浪涌保護(hù)器、加熱器和散熱風(fēng)機(jī)。

浪涌保護(hù)器位于進(jìn)線斷路器的下口三相A、B、C和零線N連接，另外一端與外殼接和地線PE連接，主要起到防雷作用，保護(hù)混合補(bǔ)償裝置內(nèi)部設(shè)備，其電壓根據(jù)裝置額定電壓選擇。

在本實(shí)施例中，加熱器采用的是可設(shè)置啟動(dòng)溫度的加熱器，由加熱部分和溫控部分組成。在溫度控制部分設(shè)置設(shè)定值，當(dāng)混合補(bǔ)償室內(nèi)溫度低于該設(shè)定值時(shí)，溫度控制部分啟動(dòng)加熱器，從而保持裝置室內(nèi)溫度，防止由于出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，或者環(huán)境溫度過(guò)低而導(dǎo)致電子設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行的問(wèn)題。

在三相交流母線上連接有有源補(bǔ)償裝置和無(wú)源補(bǔ)償裝置。

有源補(bǔ)償裝置由n個(gè)有源模塊組成，其中n大于1，各有源模塊為靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器或有源電力濾波器，選擇其中一個(gè)有源模塊作為主機(jī)。為了維護(hù)方便，將各有源模塊的尺寸、結(jié)構(gòu)和功能設(shè)置為完全一樣，通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)置之后，就能夠相互替換使用。

無(wú)源補(bǔ)償裝置包括綜合控制器和無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備，綜合控制器控制連接無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備，并通過(guò)485總線通訊連接各有源無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備包括m個(gè)相間補(bǔ)償電容器組和k個(gè)分相補(bǔ)償電容器組，其中m和k均大于1。

本實(shí)施例所提供的有源模塊如圖2所示，包括內(nèi)部電力電子器件和控制器，控制器控制連接內(nèi)部電力電子器件，內(nèi)部電力電子器件用于提供有源補(bǔ)償?？刂破鬟€設(shè)有有源模塊接口、第一主從控制接口、第一風(fēng)機(jī)智能控制接口、整機(jī)保護(hù)接口、第一人機(jī)界面交互接口、第一外部GPRS通訊接口、第一裝置啟?？刂平涌?、第一溫度檢測(cè)采集接口、第一裝置電流采集接口、第一系統(tǒng)電流采集接口和第一系統(tǒng)電壓采集接口。其中有源模塊接口用于通訊連接其他有源模塊，第一主從控制接口用于通訊連接綜合控制器，第一風(fēng)機(jī)智能控制接口用于控制連接散熱風(fēng)機(jī)，第一整機(jī)保護(hù)接口用于控制連接進(jìn)線斷路器，第一人機(jī)界面交互接口用于連接顯示屏，第一外部GPRS通訊接口用于通訊連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，第一裝置啟?？刂平涌谟糜谶B接啟停旋鈕或按鈕，第一系統(tǒng)電壓采集接口用于采集連接臺(tái)區(qū)的系統(tǒng)電壓，第一系統(tǒng)電流采集接口用于采集臺(tái)區(qū)的系統(tǒng)電流，第一裝置電流采集接口用于采集混合補(bǔ)償裝置的電流，第一溫度檢測(cè)采集接口用于連接外部溫度傳感器。

本實(shí)施例所提供的綜合控制器如圖3所示，包括第二主從控制接口、電容器控制接口、電容器保護(hù)裝置、第二人機(jī)界面交互接口、第二外部GPRS通訊接口、裝置啟動(dòng)控制接口、第二系統(tǒng)電壓采集接口、第二系統(tǒng)電流采集接口和第二裝置電流采集接口。其中第二主從控制接口用于通訊連接作為主機(jī)的有源模塊，電容器控制接口用于控制連接無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備，第二人機(jī)界面交互接口用于連接顯示屏，第二外部GPRS通訊接口用于通訊連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，第二裝置啟動(dòng)控制接口用于連接啟停旋鈕或按鈕，第二系統(tǒng)電壓采集接口用于采集連接臺(tái)區(qū)的系統(tǒng)電壓，第二系統(tǒng)電流采集接口用于采集臺(tái)區(qū)的系統(tǒng)電流，第二裝置電流采集接口用于采集混合補(bǔ)償裝置的電流。

在本實(shí)施例中，無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備包括相間補(bǔ)償電容器和分相補(bǔ)償電容器，相間補(bǔ)償電容器為連接在三相交流母線中其中兩相之間的電容器，通過(guò)投切控制實(shí)現(xiàn)這兩相交流母線有功功率和無(wú)功功率的轉(zhuǎn)移，達(dá)到補(bǔ)償無(wú)功功率、平衡三相電流的效果。為了便于安裝維護(hù)，將每三路相間補(bǔ)償電容器，即每AB、BC、CA三路相間補(bǔ)償電容器劃分為一個(gè)相間補(bǔ)償電容器組，相間補(bǔ)償電容器組中的每個(gè)電容器都可以獨(dú)立控制投切，當(dāng)每個(gè)相間補(bǔ)償電容器組中的電容器同時(shí)投切時(shí)，相當(dāng)于共補(bǔ)電容器的無(wú)功補(bǔ)償效果。分相補(bǔ)償電容器為三相交流母線中其中每相與N相之間單獨(dú)設(shè)置的電容器，通過(guò)投切控制，達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償?shù)男Ч?。為了便于安裝維護(hù)，將每三路分相補(bǔ)償電容器，即每三個(gè)AN、BN、CN之間的分相電容器劃分為一個(gè)分相補(bǔ)償電容器組，每個(gè)分相補(bǔ)償電容器都能夠獨(dú)立進(jìn)行投切控制，相當(dāng)于分補(bǔ)電容器的補(bǔ)償效果。

三相交流母線上還供電連接有散熱風(fēng)機(jī)，用于為有源補(bǔ)償模塊進(jìn)行散熱，其容量和數(shù)量由有源補(bǔ)償裝置所需的散熱量和單個(gè)散熱風(fēng)機(jī)的散熱量決定。為了延長(zhǎng)散熱風(fēng)機(jī)的使用壽命，可根據(jù)周圍環(huán)境的變化控制散熱風(fēng)機(jī)的啟停。

在裝置內(nèi)還設(shè)有電流互感器，安裝在浪涌保護(hù)器和加熱器等輔助設(shè)備之后，采集連接有源補(bǔ)償裝置和無(wú)源補(bǔ)償裝置，用于檢測(cè)有源補(bǔ)償裝置和無(wú)源補(bǔ)償裝置的電流，其安裝的方向由進(jìn)線斷路器指向有源補(bǔ)償裝置和無(wú)源補(bǔ)償裝置的方向。

有源補(bǔ)償裝置采用主從式控制，即選擇一個(gè)有源補(bǔ)償模塊作為主機(jī)，其他有源無(wú)功補(bǔ)償器和綜合控制器作為從機(jī)。有源補(bǔ)償裝置和無(wú)源補(bǔ)償裝置同時(shí)工作時(shí)，主機(jī)根據(jù)采集的系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)側(cè)電流、混合補(bǔ)償裝置輸出電流數(shù)據(jù)等系統(tǒng)狀態(tài)信息，通過(guò)無(wú)功功率、過(guò)電壓、低電壓、三相不平衡、諧波電流等電能質(zhì)量問(wèn)題的快速補(bǔ)償算法，獲得總的有源補(bǔ)償量和電容器補(bǔ)償量，并分別發(fā)送到所有作為從機(jī)的有源模塊和綜合控制器中；作為從機(jī)的有源模塊控制相應(yīng)的有源無(wú)功補(bǔ)償器進(jìn)行有源無(wú)功補(bǔ)償，綜合控制器根據(jù)電容器補(bǔ)償量，控制無(wú)源補(bǔ)償裝置中的電容器投切，進(jìn)行無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償。

當(dāng)所有有源模塊的通訊都出現(xiàn)異常時(shí)，各有源模塊和綜合控制器都采集系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)信息，分別計(jì)算出自身應(yīng)提供的補(bǔ)償量，然后各有源模塊提供相應(yīng)的有源補(bǔ)償量，綜合控制器控制無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償量。

當(dāng)所有有源模塊的控制都出現(xiàn)異常時(shí)，綜合控制器采集系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)信息計(jì)算出系統(tǒng)所需的補(bǔ)償量，然后控制無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償量。

當(dāng)作為主機(jī)的有源補(bǔ)償裝置出現(xiàn)故障時(shí)，從沒(méi)有出現(xiàn)故障的有源模塊中再選取一個(gè)作為主機(jī)，其他沒(méi)有出現(xiàn)故障的有源模塊和綜合控制器作為從機(jī)，對(duì)三相交流母線進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。

在本實(shí)施例中，有源補(bǔ)償設(shè)備包括靜止同步補(bǔ)償器和有源電力濾波器；作為其他實(shí)施方式，可以只采用靜止同步補(bǔ)償器或者只采用有源電力濾波器。

在本實(shí)施例中，無(wú)源補(bǔ)償裝置包括相間電容器組和分相電容器組；作為其他實(shí)施方式，無(wú)源補(bǔ)償裝置可以僅采用相間電容器組或者分相電容器組。

在本實(shí)施例中，在三相交流母線上連接有加熱器；作為其他實(shí)施方式，如果裝置工作的環(huán)境溫度比較高，可以不設(shè)置加熱器。

在本實(shí)施例中，綜合控制器控制連接有散熱風(fēng)機(jī)；作為其他實(shí)施方式，在裝置工作的環(huán)境溫度比較低，不需要散熱時(shí)，可以不設(shè)置散熱風(fēng)機(jī)。

方法實(shí)施例：

本實(shí)施例提供一種主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償系統(tǒng)的控制方法，與上述系統(tǒng)實(shí)施例中主從控制的配電臺(tái)區(qū)混合補(bǔ)償系統(tǒng)的控制方法相同，前面已經(jīng)做了詳細(xì)介紹，這里不多做說(shuō)明。