一种应用于svg、apf协调控制的装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于SVG、APF协调控制的装置，包括工控机，其特征在于：所述工控机通过PCI插槽分别与三相电压采集装置、三相电流采集装置相连接，三相电压采集装置依次通过电压调理电路、PT连接至电网；三相电流采集装置依次通过电流调理电路、CT连接至电网；工控机与SVG、APF连接。本发明能够对SVG、APF等各种DFACTS设备之间进行协调控制，可以有效的解决各种DFACTS设备之间功能匹配的问题，最大程度的提高各自设备工作性能，极大的提升对瞬时电压中断、谐波电压电流、电压波动和闪变、电压不平衡等电能质量问题的综合补偿效果。
【专利说明】—种应用于SVG、APF协调控制的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统电能质量和无功控制及治理【技术领域】，特别涉及一种应用于SVG、APF协调控制的装置。
【背景技术】
[0002]电能质量对电力系统的供电安全和供电质量有着重要的影响，由于大量的非线性和冲击性负荷并网运行、电网电力设备自身结构和特性因素、以及一些自然因素都造成了大量的谐波注入电网，以及电压不平衡、电压波动和闪变等现象，导致电网电能质量下降，并可能引起供电可靠性降低和电网事故等发生。
[0003]传统的SVG装置可以有效的解决系统动态电压质量问题，APF装置可以有效的解决动态电流问题，但两者控制相互独立，如果结合二者的优点，将两种装置进行协调控制，可以有效的解决两者之间的匹配问题，最大程度的提高两者的工作性能，实现对瞬时电压中断、谐波电压电流、电压波动和闪变、电压不平衡等电能质量问题的最佳综合补偿。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:针对当前SVG、APF等DFACTS设备控制相互独立的问题，本发明的目的是提供了一种应用于SVG、APF等DFACTS设备之间协调控制的装置，实现对整个系统的电能质量和无功进行综合监控。
[0005]为解决上述技术问题，达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]一种应用于SVG、APF协调控制的装置，包括工控机，其特征在于:所述工控机通过PCI插槽分别与三相电压采集装置、三相电流采集装置相连接，三相电压采集装置依次通过电压调理电路、PT连接至电网；三相电流采集装置依次通过电流调理电路、CT连接至电网；工控机与SVG、APF连接。
[0007]前述的应用于SVG、APF协调控制的装置，其特征在于:工控机通过PCI插槽与一光隔离开关量输入输出板连接，光隔离开关量输入输出板为PCI2310开关控制卡，用于与外部控制对象连接。
[0008]本发明所达到的有益效果:本发明的应用于SVG、APF等DFACTS设备之间协调控制的装置，可实现对整个系统的电能质量和无功进行综合监控，可以有效的解决各种DFACTS设备之间功能匹配的问题，最大程度的提高各自设备工作性能，极大的提升对瞬时电压中断、谐波电压电流、电压波动和闪变、电压不平衡等电能质量问题的综合补偿效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明的协调控制器的原理图；
[0010]图2为本发明的协调控制器的结构示意图；
[0011]图3为模拟量与采集卡的端子连接图；
[0012]图4为电流采样输入电路原理图；[0013]图5a、图5b、图5c为电流采样调理电路原理图；
[0014]图6为电压采样输入电路原理图；
[0015]图7为电压采样调理电路原理图。
【具体实施方式】
[0016]本发明的应用于SVG、APF协调控制的装置，包括工控机，所述工控机通过PCI插槽分别与三相电压采集装置、三相电流采集装置相连接，三相电压采集装置依次通过电压调理电路、PT连接至电网；三相电流采集装置依次通过电流调理电路、CT连接至电网；工控机与SVG、APF连接。
[0017]本发明的协调控制的装置，通过采集装置采集到电网三相电压和三相电流数据，然后经过工控机将数据送入MCU单元进行计算处理，由于电压采集装置中二次侧电压最高为100V、电压采集装置中二次侧电流为5A，需要用CT把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流；需要用PT把数值较大的一次电压通过一定的变比转换为数值较小的二次电压，用来进行保护和测量。
[0018]下面分别对各部分进行说明:
[0019]PT:用于将输入电压变换为低电压等级的标准二次电压，综合方法通过外接连线连接到采集卡上，最后进行数据的采集、显示、计算等功能。
[0020]电压调理电路:将PT输出的电压变换成更低等级电压，并连接至电压采集装置。信号调理电路主要是将输入信号中的有用成分转换成能为负载或后电路所用的信号。
[0021]CT:把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，送至电流调理电路。
[0022]电流调理电路:是将输入信号中的有用成分转换成能为负载或后电路所用的信号。
[0023]三相电压采集装置或电流采集装置:采集电压调理电路和电流调理电路转换后的电压、电流信号，为后续计算使用；连续采集三相电压，采样频率高于12.8KHz，采样精度为
0.2级，要求采集数据为15路；连续采集三相电流，并且采样频率高于12.8KHz，采样精度为
0.2级，要求采集数据为30路。
[0024]工控机的MCU单元:计算电压、电流、频率、有功、无功、谐波2?50次、总畸变率等实时数据。
[0025]为了能有效的对SVG、APF等DFACTS设备起到控制作用，通过工控机连接到MCU来实现数据交互及信号的下发。控制原理是采用电压电流的双闭环原理，通过采集装置将直流侧的电压和交流侧的电流数据接收到工控机的MCU单元，然后进行电压外环和电流内环的处理来实现无功补偿的目的，通过微处理器将计算到的无功数据通过通讯端口发送到SVG,实现SVG自动控制功能。同时MCU将采集到的电网电流分离出电流基波和谐波，再将谐波分量作为指令电流信号，通过控制来驱动逆变器主电路产生与谐波电流方向相反幅值相等的补偿电流，送入电网抵消谐波电流，从而实现滤波的功能。
[0026]在控制方面，根据采集到的系统电压、电流值计算出当前需要下发的无功值和补偿电流，对SVG、APF等各种DFACTS设备之间进行协调控制，最大程度的提高各DFACTS设备工作性能，实时最优的补偿系统无功及谐波。[0027]本发明中，为了实现多路采集同时精度较高的目的，在设计中采用了一款PCI总线的隔离高速模拟量输入的装置，提供了 32路模拟量输入通道，采样频率高达lOOKS/s，在设计过程中为了保护PC及外设免受输入线上高电压的损害，采用了 2500V (DC)的直流隔离保护，同时为了实现与外部设备进行同步采样，在设计中采用外部触发方式，通过该电路可以灵活的采集数据，经现场验证稳定性高。工控机通过PCI插槽与光隔离开关量输入输出板连接，光隔离开关量输入输出采用PCI2310开关控制卡，具有32路开关量输入和32路开关量输出，通过采集装置得到三相电压、三相电流，当装置过压、过流时可以将控制信号传递给输出端子，从而起到对SVG、APF等DFACTS设备控制。同时通过光隔离开关量的输入板可以将外部的信号反馈回装置中，便于用户实时查看装置的运行情况，起到很好的监控作用。
[0028]本发明中，在通信方面，可以进行光纤通信、网络通信、CAN通信以及串口通信，便于满足不同设备的通信需求。工控机通过PCI插槽与CAN扩展模块、串口扩展卡相连，所述串口扩展卡通过光电转换器与SVG、APF设备相连。对CAN扩展模块以及串口扩展模块都有成熟的产品，通过PCI插槽与工控机连接可以实现相应的功能，工控机具有超过10路的PCI插槽。
[0029]本发明的应用于SVG、APF协调控制的装置，实时数据刷新频率小于0.5秒，可以监测各个开关量输入节点，根据相应指标可以进行跳闸、告警等输出指令，并可以将数据反馈到电脑上并保存到数据库中，便于后续进行相关数据统计查找。
[0030]另外，工控机的供电方式采用交直流双用的做法，采用UPS和交流供电的方案，可有效的解决电源干扰问题，比如停电，高低电压，波形失真，频率不稳，突波保护等问题。
[0031]同时，装置具有自检功能，当装置自身发生错误及故障时，自动检测并告警，测试手段主要是软件自检和硬件保护。由于开关节点数较多，所以系统工作时要求所有的继电器开关均处于良好的工作状态。继电器开关故障，容易引起测量数据的错误，也可能造成对设备的损坏，因此，当协调控制器检测到设备出现错误及故障时，自动告警。对继电器的自检主要是通过运行自测程序，看是否能让继电器正常工作，对装置本体的模拟主要是通过断开带电回路，通过在触摸屏上模拟开关的闭合来查看继电器工作情况。
[0032]多路电压电流采集数据的具体实现方式如下:
[0033]模拟量与采集卡的端子连接见图3。
[0034]电流采样计算:
[0035]要求:外部输入电压最大值100V (有效值)；
[0036]调理关系:/(输入电流)x#xR(采样电阻)输入为三相星接电压，输出为三
相线/相电流；
[0037]原理图示意:
[0038]输入电路如图4所示；
[0039]调理电路如图5所示。
[0040]电压采样计算:
[0041]要求:外部输入电流最大值5A (有效值)，
[0042]内部CT:5A/5mA[0043]调理关系:
【权利要求】
1.一种应用于SVG、APF协调控制的装置，包括工控机，其特征在于:所述工控机通过PCI插槽分别与三相电压采集装置、三相电流采集装置相连接，三相电压采集装置依次通过电压调理电路、PT连接至电网；三相电流采集装置依次通过电流调理电路、CT连接至电网；工控机与SVG、APF连接。
2.根据权利要求1所述的应用于SVG、APF协调控制的装置，其特征在于:工控机通过PCI插槽与一光隔尚开关量输入输出板连接，光隔尚开关量输入输出板为PCI2310开关控制卡，用于与外部控制对象连接。
3.根据权利要求1所述的应用于SVG、APF协调控制的装置，其特征在于:工控机中MCU的数据处理步骤包括: 1)计算电压、电流的有效值X_Rms:
【文档编号】G05B19/418GK103744396SQ201410008577
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】陈兵, 李群, 许杏桃, 杨洪金, 袁晓冬, 史明明 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 思源清能电气电子有限公司