一种多功能网络型台区综合智能控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种多功能网络型台区综合智能控制方法，在台区安装有一台主无功补偿控制器并默认为主站，在台区下游线路各分支或终端上分别设有从无功补偿控制器并默认为从站。主无功补偿控制器与从无功补偿控制器之间通信通过CAN串口通道实现数据交换，中间物理链路采用电力电缆线作为载体。当从站与主站失联后，离主站最近的从站代替原来主站自动进入主站模式，任何时候下只有主站通过无线方式与后台和控制人员进行通信连接。本方法能够将农网0.4KV配电设备及线路作为一个整体进行管理，实现低压无功设备就地管理及控制，实现台区无功补偿的统一控制，大大改善供电环境。
【专利说明】—种多功能网络型台区综合智能控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及0.4KV低压台区的配网系统，具体涉及一种多功能网络型台区综合智能控制方法，本方法可实现台区无功补偿的网络化管理与控制，属于配网控制领域。
[0002]
【背景技术】
[0003]随着科技和社会的进步，配网自动化技术得到快速的发展，同时人民生活水平的提高，对电能质量的要求也提出了更高的要求。如何提高配电网(农网)供电系统的安全性、可靠性以及经济性是亟待解决的问题，同时也是配网自动化的努力方向。
[0004]无功功率补偿在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，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在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能出现供电系统电压波动，谐波增大等诸多不利因素。
[0005]现有城网无功补偿系统中，城网供电半径小，低压无功补偿系统采取集中补偿方式，见图1，所以系统端电压能够满足电能质量要求。
[0006]而在农村配网系统中，低压无功补偿系统同样采取集中补偿方式，见图2，但由于农网负荷分散，线路长，农网供电半径大，所以此时系统端电压低，电能质量不高。具体说来，目前农村配网系统主要存在如下问题:
1、农网0.4KV采取集中补偿，导致线路终端电压低；
2、线路末端功率因数低，线路损耗大；
3、线路末端负荷不清楚，难于采取相应措施。
[0007]
【发明内容】
[0008]针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种多功能网络型台区综合智能控制方法。本方法能够将农网0.4KV配电设备及线路作为一个整体进行管理，实现低压无功设备就地管理及控制，实现台区无功补偿的统一控制，大大改善供电环境。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的:
一种多功能网络型台区综合智能控制方法，本方法用于农网无功补偿，在台区安装有一台主无功补偿控制器并默认为主站，在台区下游线路各分支或终端上分别设有无功补偿点，每个无功补偿点设有从无功补偿控制器并默认为从站，各从无功补偿控制器用于实现各自所在区域的无功补偿；各从站根据距离主站远近依次编号，距离越远，编号越大；主无功补偿控制器与从无功补偿控制器之间通信通过CAN串口通道实现数据交换，中间物理链路采用电力电缆线作为载体，采用电力载波方式实现信息传输；
当从站与主站失联后，离主站最近的从站代替原来主站自动进入主站模式，该从站作为新的主站以查询方式读取线路上其它从站信息；任何时候下只有主站通过无线方式与后台和控制人员进行通信连接。
[0010]进一步地，主无功补偿控制器与各从无功补偿控制器结构相同，均由主控制电路和分别与主控制电路连接的整流电路、显示单元、键盘、采集与控制单元、状态指示单元、动力环境参数采集单元以及通信接口组成；通信接口由用于主站与从站之间通信的CAN串口通信接口以及以太网通信接口、GSM/GPRS通信接口三部分构成；整流电路实现交流电源转换成直流电源，根据模块对电源的要求，采取多路隔离电源模块。
[0011]主无功补偿控制器和所有从无功补偿控制器的电源支持AC220V/AC380V，所有无功补偿控制器电源接线相同，以保护正常通信。
[0012]主无功补偿控制器与各从无功补偿控制器通过程序内置软件防火墙，以提高数据传送的安全性。
[0013]各从站检测到故障状态时,及时主动上传到主站,主站接收到故障信息后，以GSM/GPRS或以太网方式向监控中心主动上传报警信息，实现故障及时上传。
[0014]更进一步地，按如下方法进行线损计算，设Pn为η节点处的有功功率损耗，Qn为η节点处的无功功率损耗，Pl为台区总有功功率损耗，Ql为台区的无功功率损耗，S卩I节点为台区出线点；Pn+1 - Pn为每段线路有功功率损耗，Qn+1 _ Qn为每段线路无功功率损耗；其线路总有功损耗为Σ (Pn+1 - Pn)，总无功损耗为Σ (Qn+1 - Qn)。
[0015]相比现有技术，本发明具有如下有益效果:
1、本发明将0.4KV配电设备及线路作为一个整体进行管理，实现低压无功设备就地管理及控制；实现台区无功补偿的统一控制和管理；大大改善供电环境。
[0016]2、由台区的主控制器实现线路上无功补偿点控制器数据的采集，实现台区信息主控制器与终端信息共享。
[0017]3、当约定时间从站接收不到主站监控信息，其中最近的从站自动进入主站模式，以查询方式读取总线上从站信息，从而能够始终保持整体的控制和无功补偿的进行。
[0018]4、各从站检测到故障状态时，及时主动上传到主站，主站接收到故障信息后，以GSM或以太网方式向监控中心主动上传报警信息，实现故障及时上传，便于监控中心掌握系统状态和及时采取应对措施。
[0019]
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1-现有城网无功补偿系统图。
[0021]图2-现有农网无功补偿系统图。
[0022]图3-本发明无功补偿控制器结构示意图。
[0023]图4-本发明无功补偿控制器控制流程图。
[0024]图5-本发明数据安全鉴权流程图。
[0025]图6-本发明软件防火墙流程图。
[0026]图7-本发明主/从模式自动切换流程图。
[0027]图8-本发明农网无功补偿系统结构示意图。
[0028]图9-本发明主无功补偿控制器与管理系统的网络通道示意图。
[0029]
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0031]本发明多功能网络型台区综合智能控制方法，本方法专用于农网无功补偿，在台区安装有一台主无功补偿控制器并默认设置为主站，根据线路长短，在台区下游线路各分支或终端上分别设无功补偿点，每个无功补偿点设有从无功补偿控制器并默认设置为从站，见图8。各从无功补偿控制器用于实现各自所在区域(线路)的无功补偿，无功补偿时以无功功率需量为首要补偿依据，结合功率因数的大小为控制依据。各从站根据距离主站远近依次编号，距离越远，编号越大；主无功补偿控制器与从无功补偿控制器之间通信通过CAN串口通道实现数据交换，中间物理链路采用电力电缆线作为载体，采用电力载波方式实现信息传输。本发明可由台区主控制器实现线路上各补偿点控制器控制指令的下达，通过台区主无功补偿控制器可以实现台区多负荷点无功补偿参数监测及控制。
[0032]本发明将台区的无功补偿控制器设置为主站以实现主机功能，实现对所属台区下面各从无功补偿控制器的智能管理，也可以实现对从机数据上传、下达功能。
[0033]台区无功补偿控制器具有如下智能保护功能:温度保护，欠压保护，过压保护，失压保护，谐波保护，过流保护等保护。
[0034]本发明设置有主/从模式自动切换功能:当约定的时间从站接收不到主站监控信息时，即认为从站与主站失联，此时离主站最近的从站代替原来主站自动进入主站模式，该从站作为新的主站以查询方式读取线路上其它从站信息，其算法见图7。任何时候下只有主站通过无线方式与后台和控制人员进行通信连接。本发明站编号的目的在于确定优先级，站编号越小，优先级越高(I为最高优先级，O为广播模式)。
[0035]主无功补偿控制器与各从无功补偿控制器结构相同，参见图3，均由主控制电路和分别与主控制电路连接的整流电路、显示单元、键盘、采集与控制单元、状态指示单元、动力环境参数采集单元以及通信接口组成。整流电路实现交流电源转换成直流电源，根据模块对电源的要求，采取多路隔离电源模块。本发明无功补偿控制器具有多种通信功能:具备有线、无线通信接口，其中包含有CAN串口通信接口、以太网通信接口及GSM/GPRS通信接口。以太网接口实现控制器与管理中心的快速数据交换，当台区网络具备时，可实现数据上传功能。
[0036]无功补偿控制器具有多通信串，可实现不同方式向不同管理系统上报数据。
[0037]本发明无功补偿控制器控制流程如图4所示。
[0038]主无功补偿控制器和所有从无功补偿控制器的电源支持AC220V/AC380V，所有无功补偿控制器电源接线相同，以保护正常通信。
[0039]本发明主无功补偿控制器与各从无功补偿控制器通过程序内置软件防火墙，可以实现对通信数据的安全控制，以提高数据传送的安全性。只有具有权限的工作人员才能与无功补偿控制器进行通信和发送指令。本发明数据安全鉴权流程见图5，图6是本发明软件防火墙流程图。
[0040]各从站检测到故障状态时,及时主动上传到主站,主站接收到故障信息后，以GSM/GPRS或以太网方式向监控中心主动上传报警信息，实现故障及时上传。
[0041]本发明设置有从无功补偿控制器后，即可按如下方法进行线损计算，而这在之前是不能实现的。设Pn为η节点处的有功功率损耗，Qn为η节点处的无功功率损耗，Pl为台区总有功功率损耗，Ql为台区的无功功率损耗，即I节点为台区出线点；Pn+l - Pn为每段线路有功功率损耗，Qn+1 - Qn为每段线路无功功率损耗；其线路总有功损耗为Σ (Pn+1-Pn),总无功损耗为Σ (Qn+1 - Qn)。
[0042]本发明主无功补偿控制器与管理系统(包括运维管理中心和运维管理人员)的网络通道见图9，从图上可以看出，一、主无功补偿控制器可以通过通道5、通道I到达运维管理中心，也可实现反向监控；二、运维管理中心可以通过通道1、通道2到达运维管理人员；三、主无功补偿控制器可以通过通道4、通道3到达运营管理人员，也可实现反向监控；四、运维管理人员可以通过通道3、通道4向智能控制器实施管理；也可以通过通道2，通道I到运维管理中心，再由运维管理(监控)中心通过通道1、通信5到主无功补偿控制器。因此运维管理中心可通过GSM/GPRS通信直接向运维管理人员及时报警，减少因工作流程带来的时间延迟；同时运维管理中心可实现远程对主站控制器参数设置，也可以通过台区智能控制器(主站)监视台区其它设备，降低运行及管理费用。
[0043]控制器电源从采集回路取电，减少安装难度。
[0044]本发明台区设定主站上电以主站方式通知各从站，各从站自动进行从站模式。
[0045]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种多功能网络型台区综合智能控制方法，本方法用于农网无功补偿，在台区安装有一台主无功补偿控制器并默认为主站，其特征在于:在台区下游线路各分支或终端上分别设有无功补偿点，每个无功补偿点设有从无功补偿控制器并默认为从站，各从无功补偿控制器用于实现各自所在区域的无功补偿；各从站根据距离主站远近依次编号，距离越远，编号越大；主无功补偿控制器与从无功补偿控制器之间通信通过CAN串口通道实现数据交换，中间物理链路采用电力电缆线作为载体，采用电力载波方式实现信息传输； 当从站与主站失联后，离主站最近的从站代替原来主站自动进入主站模式，该从站作为新的主站以查询方式读取线路上其它从站信息；任何时候下只有主站通过无线方式与后台和控制人员进行通信连接。
2.根据权利要求1所述的多功能网络型台区综合智能控制方法，其特征在于:主无功补偿控制器与各从无功补偿控制器结构相同，均由主控制电路和分别与主控制电路连接的整流电路、显示单元、键盘、采集与控制单元、状态指示单元、动力环境参数采集单元以及通信接口组成；通信接口由用于主站与从站之间通信的CAN串口通信接口以及以太网通信接口、GSM/GPRS通信接口三部分构成；整流电路实现交流电源转换成直流电源，根据模块对电源的要求，采取多路隔离电源模块。
3.根据权利要求1所述的多功能网络型台区综合智能控制方法，其特征在于:主无功补偿控制器和所有从无功补偿控制器的电源支持AC220V/AC380V，所有无功补偿控制器电源接线相同，以保护正常通信。
4.根据权利要求1所述的多功能网络型台区综合智能控制方法，其特征在于:主无功补偿控制器与各从无功补偿控制器通过程序内置软件防火墙，以提高数据传送的安全性。
5.根据权利要求1所述的多功能网络型台区综合智能控制方法，其特征在于:各从站检测到故障状态时，及时主动上传到主站，主站接收到故障信息后，以GSM/GPRS或以太网方式向监控中心主动上传报警信息，实现故障及时上传。
6.根据权利要求1所述的多功能网络型台区综合智能控制方法，其特征在于:按如下方法进行线损计算，设Pn为η节点处的有功功率损耗，Qn为η节点处的无功功率损耗，Pl为台区总有功功率损耗，Ql为台区的无功功率损耗，即I节点为台区出线点；Pn+l - Pn为每段线路有功功率损耗，Qn+1 - Qn为每段线路无功功率损耗；其线路总有功损耗为Σ (Pn+1-Pn),总无功损耗为Σ (Qn+1 - Qn)。
【文档编号】H02J3/18GK104201696SQ201410485237
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】李志勇, 李洪兵, 刘械, 陈曦, 张发斌 申请人:国家电网公司, 国网重庆市电力公司江北供电分公司, 重庆樱花电气开关有限公司