专利名称：基于无功潮流分析的10kV线路电压无功优化补偿系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电压无功补偿装置，特别是一种基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统。
背景技术：
配电网是电力系统电能发、变、输、配四大必不可少环节中的最后一个向用户供电的环节，而配变压器(简称配变)则是配电网中将电能直接分配给低压用户的电力设备，是中压(35KV)、低压(10KV)配电网与用户380/220V配电网的分界点。在现有技术中，IOKV无功补偿主要集中在变电站，改善了配变压器的输出电压质量，却无法兼顾输电线路上各 段线路的电压状况，出现了因IOKV线路首末段电压落差造成的线路电压不合格的问题。为了解决这个问题，现有的线路补偿方式大多采用在线路上固定补偿几组电容，但由于没有考虑IOKV线路的无功负荷以及无功潮流变化的变化，基本上无法达到完善的补偿效果，这样的结果就形成了现在各线路之间电压不平衡，线路损耗大，末段的功率因素低，电压质量差，出现线路上相对的首段电压太高，而某段电压又太低的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够优化补偿线路无功，平衡各线路上的电压，降低线路损耗的基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统。本实用新型的目的是通过以下途径来实现的基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统，其结构要点在于，包括有配电端测量控制单元、信号传送单元、线路侧测量控制单元、开关执行机构和无功补偿单元，配电端测量控制单元包括有依序连接的配变电信号实时采集模块、数据处理控制模块和触发传送模块；线路侧测量控制单元包括有依序连接的信号收发模块、微机分析处理模块和指令传送模块，配电端测量控制单元的触发传送模块通过信号传送单元与线路侧测量控制单元的信号收发模块远程连接，线路侧测量控制单元的指令传送模块通过开关执行机构与无功补偿单元连接。上述无功优化补偿系统的工作步骤和原理如下配电端测量控制单元安装于配变侧电网，其配变电信号实时采集模块与该配变侧电网连接，实时采集该电网的电压、电流等电信号参数，获取有功功率、无功功率、谐波等信息，并传送给数据处理控制模块，数据处理控制模块基于无功潮流分析技术将所采集获得的各类电参数进行分析、计算和处理，生成无功补偿数据，并打包配电端的重要参数和无功补偿数据以及无功补偿指令等数据，通过触发传送模块传送到信号传送单元上，信号传送单元是一种基于有线或者无线的远程数据传送单元，其将从配电侧获得的数据传送到线路侧。线路侧是指基于同一配电侧的各段线路，其信号收发模块从信号传送单元接收来自配电侧的数据，并发送到微机分析处理模块中，微机分析处理模块是一种基于无功潮流分析的微处理器，将配电侧的电信号数据根据线路电压、负荷进行分析和计算，最终获得线路侧的无功补偿量，微机分析处理模块将分析结果进行处理，获得一个无功补偿量和无功补偿投切指令等数据，通过指令传送模块将该数据传送给开关执行机构，通过开关执行机构对无功补偿单元进行指定补偿量的投切操作，完成对线路侧电压无功优化补偿。所 述的无功潮流分析是指在电力系统中的一个稳定运行状态分析，给出运行中线路上各发电机、变压器、输电线路等电力设备中发出或者输出的功率,指无功功率分布的分析。本实用新型通过获取IOkV线路配电侧的各类电信号参数，并以此为主要控制依据，采用无功潮流分析的方式获得精确的无功补偿方案，并给予执行投切，优化了原有线路电压无功补偿技术方案，平衡了线路首末端的电压，改善了线路末段的电压质量，降低了线路损耗，使线路电压合格率以及线路功率因素合格率都能够达到100%。本实用新型可以进一步具体为线路侧测量控制单元还包括有线路实时监测模块，其与微机分析处理模块连接。线路实时监测模块用于实时采集并监测线路侧的各电信号参数，如电压、电流、无功功率、功率因素等等，微机分析处理模块在获得配电端测量控制单元远程传送来的无功数据后，基于无功潮流分析，将远程数据和本地数据进行综合分析计算，能够获得一个更为精确的无功补偿量，使得线路侧的无功补偿单元能够完成更好的优化补偿。由于无功潮流分析包括了对线路的首端和末端以及用电负荷的分析，然而，本领域技术人员往往因为线路侧的电参数对无功功率影响小而不加以考虑该数据的应用。对于低压线路，因负荷、线路走廊的布线、环境因素、设备等因素，可能造成无功功率的变化，因此，在考虑了线路侧的电参数后，并对其采用无功潮流分析技术的处理后，能够使得线路侧的无功功率获得更为完善的补偿。信号传送单元为一种有线信号传送单元，或者为一种光纤数字传送单元，或者为一种数据电缆传送系统，或者为一种电力线数据传送系统。由于线路走廊问题，在现有的基础上采用光纤数字传送单元或者数据电缆传送系统均能够达到成熟、有效的数据传送，然而，并非所有线路都能有现成敷设好的光纤或者数据电缆，优选方式是电力线数据传送系统，其包括现有敷设好的电力线以及各类中间设备，如交换机、桥接设备、中继设备等等，这样就无需另外敷设光纤或者数据电缆，解决了由此产生的工程量大，项目无可实时性等问题。或者是信号传送单元为一种无线数据传送单元，或者为一种微波数据传送系统，或者为一种GPRS无线通讯系统，或者为一种CDMA无线通讯系统。GPRS/CDMA无线通讯系统包括有连接APN专线的GPRS/CDMA网络和固定IP的组网架构，配电端测量控制单元中的触发传送模块和线路侧测量控制单元的信号收发模块分别通过APN专线接入移动公司的GPRS/CDMA网络，双方互联网络设备通过固定IP地址进行广域连接。所述的APN (ACCESS POINT NAME)，即接入点名称，是与某个移动终端可以通信的外部网络的接入位置，它是一种建立在GPRS基础上网的组网技术，能形成网状的网络连接，通讯无中心瓶颈，构建高效的即时通讯平台，以最低成本接入、最低通讯成本提供高性能高可靠性的企业专网的计算机网络技术，它是解决网络安全传输的最高效、最节省的组网技术。在采用APN专线与GPRS/CDMA网络后，移动公司为本系统分配专用APN，并提供专用的SM卡以分配移动内部固定IP。使用了 GPRS/CDMA后，数据实现分组发送和接收，用户就可以总是在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。并且GPRS/CDMA网络由移动运营商负责维护，节省了通信的维护费用。配电端测量控制单元的数据处理模块以及线路侧测量控制单元的微机分析处理模块均为一种微机测控模块，其与电容 器保护装置连接。在微机测控模块上增加电容器保护装置能够保证补偿系统的安全、可靠、长期稳定运行。配电端测量控制单元和线路侧测量控制单元均采用PQC2000测量控制装置。PQC2000测量控制装置的核心部件为高速数据处理器DSP，采用交流采样技术，实时监测线路电压、电流及无功潮流，并具有无功和谐波电流方向的分辨能力，能够根据上述线路电参数信息综合分析，快速反应，具有完善的测量、保护、控制和通讯功能。综上所述，本实用新型基于无功潮流分析优化技术，采用基于同一配电端的不同线路进行分段补偿，以配电端测得的无功功率、电压等参数作为控制的依据，采用无功潮流分析的方式获得精确的无功补偿方案，利用信号传送单元实现遥控、遥测、遥信、遥调的数据传送，控制线路侧进行自动无功补偿操作，把本来集成在一起的测量控制单元和投切执行单元分离开，实现远距离控制无功补偿单元的自动运行，首次把无功补偿装置的测控单元与补偿单元长距离(农网线路长度一般在IOkm以上)分割开，测控点位于线路首端，补偿点位于线路中的一点或几点；优化了原有线路电压无功补偿技术方案，平衡了线路首末端的电压，改善了线路末段的电压质量，降低了线路损耗，使线路电压合格率以及线路功率因素合格率都能够达到100%。
图I所示为本实用新型所述的基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统的系统框架结构示意图。图2所示为本实用新型所述的无功优化补偿系统的信号流示意图。下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。
具体实施例最佳实施例参照附图I和附图2 :基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统，包括有配电端测量控制单元、信号传送单元、线路侧测量控制单元、开关执行机构和无功补偿单元，其中配电端测量控制单元采用PQC200A测量控制单元，其包括有依序连接的配变电信号实时采集模块、数据处理控制模块和触发传送模块；配变电信号实时采集模块包括有电压互感器PT和电流互感器CT，数据处理控制模块为一种微机测控模块，其与一种电容器保护装置连接；触发传送模块为一种GPRS通讯接口模块，内安装有SIM卡，并设置有固定IP。[0032]信号传送单元为一种GPRS无线数据通讯系统，包括有连接APN专线的GPRS/CDMA网络和固定IP的组网架构，配电端测量控制单元中的触发传送模块和线路侧测量控制单元的信号收发模块分别通过APN专线接入移动公司的GPRS网络，双方互联网络设备通过固定IP地址进行广域连接。线路侧测量控制单元采用PQC200B测量控制单元，其包括有依序连接的信号收发模块、微机分析处理模块和指令传送模块，以及与微机分析处理模块连接的线路实时监测模块，其中，信号收发模块为一种GPRS通讯接口模块，内安装有SIM卡，并设置有固定IP。微机分析处理模块是一种基于无功潮流分析技术的微机测控模块，同样安装有电容器保护
>J-U装直。配电端测量控制单元的触发传送模块通过信号传送单元与线路侧测量控制单元的信号收发模块远程连接，线路侧测量控制单元的指令传送模块通过开关执行机构与无功补偿单元连接。上述无功优化补偿系统的工作步骤和原理如下配电端测量控制单元安装于配变侧电网，其配变电信号实时采集模块与该配变侧电网连接，实时采集该电网的电压、电流等电信号参数，获取有功功率、无功功率、谐波等信息，并传送给数据处理控制模块，数据处理控制模块基于无功潮流分析技术将所采集获得的各类电参数进行分析、计算和处理，生成无功补偿数据，并打包配电端的重要参数和无功补偿数据以及无功补偿指令等数据，通过触发传送模块经由信号传送单元传送给线路侧测量控制单元。信号收发模块从信号传送单元接收来自配电侧的数据，并发送到微机分析处理模块中，微机分析处理模块是一种基于无功潮流分析的微处理器，将配电侧的电信号数据根据线路电压、负荷进行分析和计算，最终获得线路侧的无功补偿量，微机分析处理模块将分析结果进行处理，获得一个无功补偿量和无功补偿投切指令等数据，通过指令传送模块将该数据传送给开关执行机构，通过开关执行机构对无功补偿单元进行指定补偿量的投切操作，完成对线路侧电压无功优化补偿。对于无功补偿单元的电容器组配置按2:1的比例分组，用两组自动开关实现三级投切补偿，每组投切开关由真空开关和信号触发模块组成。信号触发模块外置于真空开关的电动执行机构。另外户外无功补偿单元主电路还装有总隔离开关，跌落式熔断器，氧化锌电容保护型避雷器，热保护器，通风冷却装置及运行状态显示；在每一个电容支路中串有快速熔断器作为短路保护，在短路容量较大或谐波较大的情况下，还串有一定容量的电抗器作为限流元件。本实用新型所述技术方案需要开发一套基于通讯网络的管理控制系统，它基于中国公众移动网络GPRS/CDMA为通讯介质，联结分布在IOKV线路上的线路补偿装置，管理控制装置的投切。该系统包括数据库服务器、通讯前置机、控制管理系统平台等；数据库采用大型商用数据库。本实用新型未述部分与现有技术相同。
权利要求1.基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统，其特征在于，包括有配电端測量控制单元、信号传送单元、线路侧測量控制单元、开关执行机构和无功补偿单元，配电端測量控制单元包括有依序连接的配变电信号实时采集模块、数据处理控制模块和触发传送模块；线路侧測量控制单元包括有依序连接的信号收发模块、微机分析处理模块和指令传送模块，配电端测量控制单元的触发传送模块通过信号传送单元与线路侧測量控制单元的信号收发模块远程连接，线路侧測量控制单元的指令传送模块通过开关执行机构与无功 补偿单元连接。
2.根据权利要求I所述的基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统，其特征在于，线路侧测量控制单元还包括有线路实时监测模块，其与微机分析处理模块连接。
3.根据权利要求I所述的基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统，其特征在于，信号传送单元是ー种基于有线的远程数据传送単元，或者为ー种光纤数字传送单元，或者为ー种数据电缆传送系统，或者为ー种电カ线数据传送系统。
4.根据权利要求I所述的基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统，其特征在于，信号传送单元是ー种基于无线的远程数据传送単元，或者为ー种微波数据传送系统，或者为ー种GPRS无线通讯系统，或者为ー种CDMA无线通讯系统。
5.根据权利要求I所述的基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统，其特征在于，配电端测量控制单元的数据处理模块以及线路侧測量控制单元的微机分析处理模块均为ー种微机测控模块，其与电容器保护装置连接。
6.根据权利要求I所述的基于无功潮流分析的IOkV线路电压无功优化补偿系统，其特征在于，配电端测量控制单元和线路侧測量控制单元均采用PQC2000测量控制装置。
专利摘要本实用新型涉及一种电压无功补偿装置，特别是一种基于无功潮流分析的10kV线路电压无功优化补偿系统，其结构要点在于，包括有配电端测量控制单元、信号传送单元、线路侧测量控制单元、开关执行机构和无功补偿单元，配电端测量控制单元通过信号传送单元与线路侧测量控制单元实现远程数据传送，将其通过无功潮流分析的无功补偿数据和指令传送到开关执行机构上，并执行无功优化补偿操作。其优点在于，优化了原有线路电压无功补偿技术方案，平衡了线路首末端的电压，改善了线路末段的电压质量，降低了线路损耗，使线路电压合格率以及线路功率因素合格率都能够达到100%。
文档编号H02J3/18GK202424184SQ201120532999
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者朱敏, 李勃, 李懿燊, 林丽娟, 林建宁, 林永, 江修波, 蔡淑琴, 郑志立, 郑阿建, 阮明霞, 陈朝晖, 陈道华, 黄春庆 申请人:福建省电力有限公司莆田电业局