专利名称：Facts设备集群控制系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及电网控制领域，具体地，涉及一种FACTS设备集群控制系统及控制方法。
背景技术：
目前，随着国内电网规模的扩大、网架结构的日益复杂，对电网安全稳定性的要求也日趋苛刻。将大量的柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System,FACTS)接入电网，可增强输配电系统的可控性，提高系统输送能力，增强系统运行稳定性。 大量的FACTS设备接入电网，提供电网可调控功能的同时，FACTS集群的控制及其优化成为新的技术难题。从系统的角度出发，FACTS集群是将多个FACTS安装节点通过网络互联起来，通过集群软件控制对输电系统提供统一的服务。通常，FACTS设备之间通常是相互影响的，这种存在于FACTS设备的不同控制通道之间、FACTS设备与电力或其他控制设备之间以及不同FACTS设备之间的交互影响，可能会弱化控制系统效果甚至使系统失稳。然而，目前输电系统接入的FACTS设备采用远程检测、中央监控的控制平台系统，同时，在处理FACTS控制器协调问题上，通常采用将系统数学模型、FACTS控制器结构及其相互作用处理为约束条件，求解一个全局优化指标来确定控制器的最优增益。这种控制及协调处理方式存在如下不足其一，FACTS设备集群采用远程检测、中央监控的控制方法，由于FACTS设备的控制反应时间一般为2 3周期，相对以工频周期为基础而定义的电力系统各个参量而言，FACTS设备自身的测量计算环节有不可忽视的延时，这种延时不仅降低了系统的实时性，而且当FACTS设备发生故障时，不能及时排除故障，降低控制系统可靠性；其二，随着FACTS设备接入电网总数的增加，控制量也随之增多，传统的协调控制优化方法消耗大量的处理时间，降低系统控制性能的实时性；其三，传统的协调控制方法是一种自上而下的设计方法，当需要增加新的FACTS设备时，软件中原有的依存关系被打破，需要重新设计所有参与协调的控制器参数，这样增加了 FACTS集群系统建设的难度，降低FACTS集群系统的可扩展性。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种FACTS设备集群控制系统及控制方法，以实现可靠性强、实时控制并且兼容性好的优点。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是
一种FACTS设备集群控制系统，包括接入输电母线上的FACTS设备，以及和FACTS设备双向通信的智能控制模块，所述智能控制模块监测并采样FACTS设备和输电母线连接电网的运行状态参数，并将上述运行状态参数传输给工控机，所述工控机向智能控制模块发送指令，要求智能控制模块对FACTS设备输出进行调节。根据本发明的优选实施例，所述智能控制模块包括处理器、电压检测电路、电流检测电路、过零点检测电路、执行器和数模转换电路，所述电压检测电路、电流检测电路和过零点检测电路，将采集的FACTS设备和输电母线连接电网上的电压、电流以及电压相角信号，经数模转换电路转换为数字信号后传输给处理器，所述处理器将上述数字信号传输给工控机，并根据接收的工控机指令通过执行器中的驱动电路驱动相应的FACTS设备动作。根据本发明的优选实施例，所述处理器采用DSP芯片，所述DSP芯片和工控机通过RS232总线连接。
根据本发明的优选实施例，所述连接在输电母线上的同类FACTS设备接入一个智能控制模块中，不同类的FACTS设备与不同的智能控制模块电气连接。同时本发明的技术方案还公开了一种FACTS设备集群控制系统控制方法，包括以下步骤
工控机向智能控制模块发送指令，要求智能控制模块进行数据采集，并设定采样所需的周期数；
所述智能控制模块通过电压检测电路，电流检测电路和过零点检测电路分别对输电母线连接电网和FACTS设备运行状态参数进行采集；
采集的运行状态参数经调理电路处理将模拟信号转换为数字信号；
上述数字信号经DSP处理器后，经RS232总线传输给工控机；
所述工控机根据上述接受的数字信号，对上述输电母线连接电网和FACTS设备运行状态参数进行优化分析，并将优化控制信号通过RS232总线传输给DSP处理器；
所述DSP处理器根据上述接收的控制信号选择执行器中相应的驱动电路驱动FACTS设备动作。本发明的技术方案的有益效果为
本发明的技术方案通过在FACTS设备上连接智能控制模块，通过智能控制模块监测采样FACTS集群及电网运行状态参数，并对运行状态参数这些进行分析并上传数据至工控机，工控机分析电网运行各项指标，优化FACTS集群控制方法，从而减小了 FACTS集群控制器之间的相互影响，提高系统可调控能力和准确性；而引入基于DSP微处理器的中间智能控制模块，并采用总线方式与工控机进行通信，增强了系统的兼容性；智能控制模块监测并诊断到FACTS设备发生故障时，实时报警，方便及时排除故障。从而达到了可靠性强、实时控制并且兼容性好的目的。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图I为本发明实施例所述的FACTS设备集群控制系统的原理示意 图2为本发明实施例所述的FACTS设备集群控制系统的控制框图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。一种FACTS设备集群控制系统，包括接入输电母线上的FACTS设备，以及和FACTS设备双向通信的智能控制模块，智能控制模块监测并采样FACTS设备和输电母线连接电网的运行状态参数，并将上述运行状态参数传输给工控机，工控机向智能控制模块发送指令，要求智能控制模块对FACTS设备输出进行调节。其中，智能控制模块包括处理器、电压检测电路、电流检测电路、过零点检测电路、执行器和数模转换电路，电压检测电路、电流检测电路和过零点检测电路，将采集的FACTS设备和输电母线连接电网上的电压、电流以及电压相角信号，经数模转换电路转换为数字信号后传输给处理器，处理器将上述数字信号传输给工控机，并根据接收的工控机指令通过执行器中的驱动电路驱动相应的FACTS设备动作。处理器采用DSP芯片，所述DSP芯片和工控机通过RS232总线连接。连接在输电母线上的同类FACTS设备接入一个智能控制模块中，不同类的FACTS设备与不同的智能控制模块电气连接。一种FACTS设备集群控制系统控制方法，包括以下步骤
工控机向智能控制模块发送指令，要求智能控制模块进行数据采集，并设定采样所需的周期数；
智能控制模块通过电压检测电路，电流检测电路和过零点检测电路分别对输电母线连接电网和FACTS设备运行状态参数进行采集；
采集的运行状态参数经调理电路处理将模拟信号转换为数字信号；
数字信号经DSP处理器后，经RS232总线传输给工控机；
工控机根据接受的数字信号，对输电母线连接电网和FACTS设备运行状态参数进行优化分析，并将优化控制信号通过RS232总线传输给DSP处理器；
DSP处理器根据上述接收的控制信号选择执行器中相应的驱动电路驱动FACTS设备动作。如图I所示，在输电母线上的取多个节点，分别标记为J1，J2，…，J η。在个节点上连接着不同类型的FACTS设备Fll，F12，…，Fln ;F21，F22，…，F2n ;F31，F32，…，F3n ;F41，F42，…，F4n。其中字母F代表FACTS设备，下标第一位I 4代表不同FACTS设备的类型，类型Γ3为并联型FACTS设备，类型4为串联型FACTS设备。下标的第二位代表同种类型FACTS设备的安装个数。根据不同类型的FACTS设备电气连接4个智能控制模块，分别为智能控制模块I、智能控制模块2、智能控制模块3和智能控制模块4，每个智能控制模块连接同一类型的FACTS设备。工控机整个FACTS集群优化控制系统的核心，通过总线方式与智能控制模块双向通信。其中，第I类FACTS设备分别并联安装在节点J1，J6，…，J n-2上。第2类FACTS设备分别并联安装在节点J2，J5，…，J n_l上。第3类FACTS设备分别并联安装在节点J3，J4，…，J η上。第4类FACTS设备分别串联安装在节点J3、J4之间，J5、J6 之间，-,J n-2、Jn-l 之间。分别将FACTS设备？11卞11^21卞21^31卞311按如图I所示，接入输电系统母线，从而实现FACTS设备与电网的连接； 对区域内同一类型的FACTS设备，采用一个中间智能控制模块。该智能控制模块采用DSP微处理器，DSP微处理器监测并采样FACTS设备及电网的相关运行状态参数，并通过总线RS232与工控机进行通信。以并联型的FACTS设备为对象做进一步分析，如图2所示，在输电母线上，FACTS设备Fill、FACTS设备Fi22以及FACTS设备Fi33分别在节点Ji_l、Ji、Ji+Ι处并入输电母线上，三个FACTS设备共同连接智能控制模块4，智能控制模块4通过总线RS232连接工控机5，智能控制模块4由电压检测电路401、电流检测电路402、过零点检测电路403、执行器404、数模转换电路405和DSP微处理器组成。智能控制模块4利用电压检测电路401、电流检测电路402、过零点检测电路403对FACTS设备和电网的运行状态参数进行检测，主要采集FACTS设备安装节点处的电压、电流以及电压相角信息。当FACTS集群控制系统开始工作后，工控机5向智能控制模块4发送指令，要求开始进行数据采集，并设定所需采样的周期数。智能控制模块采用电压检测电路401，电流检测电路402以及过零点检测电路403三个电路，监测并采样电网及FACTS设备运行状态参数，经过调理电路处理后，通过总线RS232把采集的数据按设定的格式传输给工控机。工控机501接收智能控制模块4发送的数据采集信号，对FACTS集群控制下的电网运行状态进行优化分析，并将优化控制信号发送至智能控制模块4。智能控制模块4中DSP微处理器406，接收到工控机5传送的FACTS集群优化控制 信号后，驱动执行器404工作，从而控制FACTS设备的工作状态，最终调节电网运行参数。对与串联型的FACTS设备而言，其优化控制系统的连接方式与上述并联型FACTS设备相同。优化分析是指采用具有自学习能力、自寻优特性的神经网络技术，对FACTS设备控制信号作用的电网运行状态参数进行分析，确定FACTS集群的最优控制策略。文中的FACTS设备为静止无功发生器、静止无功补偿器、磁控电抗器等。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。
权利要求
1.一种FACTS设备集群控制系统，其特征在于，包括接入输电母线上的FACTS设备，以及和FACTS设备双向通信的智能控制模块，所述智能控制模块监测并采样FACTS设备和输电母线连接电网的运行状态参数，并将上述运行状态参数传输给工控机，所述工控机向智能控制模块发送指令，要求智能控制模块对FACTS设备输出进行调节。
2.根据权利要求I所述的FACTS设备集群控制系统，其特征在于，所述智能控制模块包括处理器、电压检测电路、电流检测电路、过零点检测电路、执行器和数模转换电路，所述电压检测电路、电流检测电路和过零点检测电路，将采集的FACTS设备和输电母线连接电网上的电压、电流以及电压相角信号，经数模转换电路转换为数字信号后传输给处理器，所述处理器将上述数字信号传输给工控机，并根据接收的工控机指令通过执行器中的驱动电路驱动相应的FACTS设备动作。
3.根据权利要求2所述的FACTS设备集群控制系统，其特征在于，所述处理器采用DSP芯片，所述DSP芯片和工控机通过RS232总线连接。
4.根据权利要求I至3任一所述的FACTS设备集群控制系统，其特征在于，所述连接在输电母线上的同类FACTS设备接入一个智能控制模块中，不同类的FACTS设备与不同的智能控制模块电气连接。
5.一种利用权利要求I至4所述的FACTS设备集群控制系统的FACTS设备集群控制方法，其特征在于，包括以下步骤工控机向智能控制模块发送指令，要求智能控制模块进行数据采集，并设定采样所需的周期数；所述智能控制模块通过电压检测电路，电流检测电路和过零点检测电路分别对输电母线连接电网和FACTS设备运行状态参数进行采集；采集的运行状态参数经调理电路处理将模拟信号转换为数字信号；上述数字信号经DSP处理器后，经RS232总线传输给工控机；所述工控机根据上述接受的数字信号，对上述输电母线连接电网和FACTS设备运行状态参数进行优化分析，并将优化控制信号通过RS232总线传输给DSP处理器；所述DSP处理器根据上述接收的控制信号选择执行器中相应的驱动电路驱动FACTS设备动作。
全文摘要
本发明公开了一种FACTS设备集群控制系统，包括接入输电母线上的FACTS设备，以及和FACTS设备双向通信的智能控制模块，所述智能控制模块监测并采样FACTS设备和输电母线连接电网的运行状态参数，并将上述运行状态参数传输给工控机，所述工控机向智能控制模块发送指令，要求智能控制模块对FACTS设备输出进行调节。同时提供一种FACTS设备集群控制方法。通过设置智能控制模块和工控机，达到了可靠性强、实时控制并且兼容性好的目的。
文档编号H02J3/00GK102931658SQ20121048761
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者王维洲, 曹银利, 靳丹, 吕斌, 安亮亮, 周喜超, 乾维江, 刘巍, 李昆鹏 申请人:甘肃省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司