一种农村电网无功补偿调配控制系统及其扩展插件和终端的制作方法

本发明涉及电网控制领域，具体涉及一种农村电网无功补偿调配控制系统及其扩展插件和终端。

背景技术：

由于历史以及地理等方面因素的影响，农村电网采用单辐射性输电，输电线路长，总体上看位置分布分散，距离较远，由此导致农村电网供电网络呈现出单辐射性供电、供电线路长，部分输电线路长达20-40km、分支较多的特点。同时还可以看出，农村电网负荷总体上呈现出分散的特征，但是从局部来看，往往是以一个乡镇或较大的中心村为核心，在该核心周围散布较小的村落，负荷相对集中，尤其是最近几年农村的电器化水平大幅度提高，家家户户都购置了彩电、电冰箱、电脑以及抽水电泵等大功率电器，一个较大的村庄往往就会有4-7台配电台区供电。

随着国家对现有农村电网的升级改造，农村电网配电台区已经大量安装无功补偿装置，每条输电线路上还会安装有线路补偿装置，对提高农村电网功率因数、降低线损起到了一定的作用，但还存在着单级补偿容量大，无法完全满足无功功率需求，存在较大的补偿死区，而当单一配电台区无功补偿不足时，要线路补偿或变电站补偿提供无功功率，无功功率传输线路又会较长，由此造成的线路损耗依然较大，而该配电台区的周围附近的配电台区补偿点却可能还存在较大的余量没有充分使用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种农村电网无功补偿调配控制系统及其扩展插件和终端，用以解决农村配电网由于无功功率长距离输送导致功率损耗和电网损耗较大以及智能配变终端扩展性低的问题。

为实现上述目的，本发明的方案提供了一种农村电网局部无功补偿调配控制系统，包括智能配变终端主机和至少两台智能配变终端子机，所述智能配变终端主机和智能配变终端子机位于一个调配区中，所述调配区包括分布集中且线路距离不大于设定距离的两个以上的配电台区；所述各智能配变终端子机与各配电台区一一对应设置，所述智能配变终端主机连接所有智能配变终端子机，所述智能配变终端子机采集所在配电台区无功补偿装置提供量和所在配电台区的无功补偿需求，并将采集到的信息发送给所述智能配变终端主机；所述智能配变终端主机通过所述智能配变终端子机控制各所述智能配变终端子机对应的无功补偿装置；当任一配电台区存在无功差额时，所述智能配变终端主机选择无功补偿余量大于无功差额的一个或一个以上的智能配变终端子机，使这个或这些智能配变终端子机对应的无功补偿装置按照所述无功差额进行补偿，所述无功差额＝所述无功补偿需求-无功补偿装置提供量。

进一步的，所述无功补偿装置的投切级数根据实际无功补偿需求增加，所述无功补偿装置的单级投切容量为2-4kvar。

进一步的，所述智能配变终端主机判断所述调配区中无功补偿余量不能满足无功补偿需求，则所述智能配变终端主机向上级控制单元发出补偿请求。

本发明还提供了一种农村电网局部无功补偿调配控制系统，包括智能配变终端主机和智能配变终端子机，所述智能配变终端主机和配电台区一一对应设置，所述智能配变终端子机与没有设置智能配变终端主机的其他各配电台区一一对应设置，所述智能配变终端主机连接所有智能配变终端子机，所述智能配变终端主机和智能配变终端子机位于一个调配区中，所述调配区包括分布集中且线路距离不大于设定距离的两个以上的配电台区；所述智能配变终端主机和智能配变终端子机控制其所在配电台区的无功补偿装置，并且采集所在配电台区的无功补偿装置提供量和无功补偿需求；当任一配电台区存在无功差额时，所述智能配变终端主机选择无功补偿余量大于无功差额的一个或一个以上的配电台区，使这个或这些配电台区对应的智能配变终端主机或智能配变终端子机按照所述无功差额控制无功补偿装置进行补偿，所述无功差额＝所述无功补偿需求-无功补偿装置提供量。

进一步的，所述无功补偿装置的投切级数根据实际无功补偿需求增加，所述无功补偿装置的单级投切容量为2-4kvar。

进一步的，所述智能配变终端主机判断所述调配区中无功补偿余量不能满足无功补偿需求，则所述智能配变终端主机向上级控制单元发出补偿请求。

还提供了一种用于农村电网智能配变终端的扩展插件，包括输入端口、输出端口、处理器和存储器，所述输入端口用于获取一个调配区中各配电台区的无功补偿需求和无功补偿装置提供量，获取到的信息存在所述存储器中，所述调配区包括分布集中且线路距离不大于设定距离的两个以上的配电台区；所述输出端口输出用于控制各配电台区无功补偿装置的控制指令；当任意一个配电台区存在无功差额时，所述处理器选择无功补偿余量大于无功差额的一个或一个以上的配电台区，并发出使这个或这些配电台区的无功补偿装置按照所述无功差额投入使用的控制指令，所述无功差额＝所述无功补偿需求-无功补偿装置提供量。

进一步的，如果所述调配区中无功补偿余量不能满足无功补偿需求，则所述处理器向上级控制单元发出补偿请求。

本发明还提供了一种用于农村电网的智能配变终端，包括扩展插件，所述扩展插件包括输入端口、输出端口、处理器和存储器，所述输入端口用于获取一个调配区中各配电台区的无功补偿需求和无功补偿装置提供量，获取到的信息存在所述存储器中，所述调配区包括分布集中且线路距离不大于设定距离的两个以上的配电台区；所述输出端口输出用于控制各配电台区无功补偿装置的控制指令；当任意一个配电台区存在无功差额时，所述处理器选择无功补偿余量大于无功差额的一个或一个以上的配电台区，并发出使这个或这些配电台区的无功补偿装置按照所述无功差额投入使用的控制指令，所述无功差额＝所述无功补偿需求-无功补偿装置提供量。

进一步的，如果所述调配区中无功补偿余量不能满足无功补偿需求，则所述处理器向上级控制单元发出补偿请求。

本发明的有益效果是：智能配变终端子机控制其所在配电台区的无功补偿装置，同时智能配变终端主机通过智能配变终端子机控制智能配变终端子机对应的无功补偿装置，能够充分利用就地就近的无功补偿装置的空闲无功补偿余量，减少无功功率在输电线路上的流动距离，可有效减少由于无功功率长距离传输而造成的功率损耗。

无功补偿调配控制系统中智能配变终端主机和智能配变终端子机控制其所在配电台区的无功补偿装置，同时智能配变终端主机通过智能配变终端子机控制智能配变终端子机对应的无功补偿装置，不仅能够充分利用就地就近的无功补偿装置的空闲无功补偿余量，而且提高了系统的可靠性。

扩展插件的设置提高了智能配变终端的可扩展性，可以使智能配变终端通过简单的软件更新和插件替换完成功能更新和强化。

通过划分调配区使分布集中且线路距离不大于设定值的配电台区被编到一个调配区中，使得无功补偿过程更加方便，操作更加灵活。同时对无功补偿装置采用精细化无功补偿控制，降低每一级别的投切容量，从而减少电网冲击和提高无功补偿的精细程度。

附图说明

图1是本发明一种农村电网局部无功补偿调配控制系统中调配区的划分示意图；

图2是本发明第一种农村电网局部无功补偿调配控制系统结构；

图3是本发明第二种农村电网局部无功补偿调配控制系统结构；

图4是本发明一种用于农村电网智能配变终端的扩展插件的控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

根据无功补偿装置的相对位置和线路连接距离长短结合农村村庄行政区划，将分布集中且线路距离不大于设定值的配电台区编为一个无功补偿调配区。最好是在同一个行政村或者是位于同一分支内的配电台区编为一个配电台区。

如图1所示的线路，包括多个配电台区，如1-1、1-2、2-1、2-2……，每个配电台区都设有对应的无功补偿装置。图1中1-1、1-2和1-3三个配电台区构成一个调配区(即图1中区域1)，其余区域2到区域6也由分布集中且线路距离不大于设定值的配电台区编为一个调配区。图1中的各个编号，例如5-4，其中5表示调配区区号，4表示一个配电台区的编号，调配区区号加配电台区编号构成配电台区无功补偿协控识别号，将此识别号记录在配电台区的智能配变终端主机或智能配变终端子机中。

当图1中任意一个配电台区，例如3-1的无功补偿余量不能满足其无功补偿需求时，则确定配电台区3-1的无功差额，所述无功差额＝所述无功补偿需求-无功补偿装置提供量，若配电台区3-1所在调配区(即图1中区域3)内的其它一个或一个以上的配电台区的无功补偿余量满足所述无功差额，则控制这个或这些配电台区的无功补偿装置按照所述无功差额为配电台区3-1进行补偿，例如图1中3-2所示配电台区的无功补偿余量能够满足配电台区3-1的无功差额，则由3-2所示配电台区的无功补偿装置对配电台区3-1的无功差额进行补偿；又如配电台区3-2的无功补偿余量不满足配电台区3-1的无功差额，但是配电台区3-2和3-3的无功补偿余量之和能够满足配电台区3-1的无功差额，则由配电台区3-2和3-3的无功补偿装置共同给配电台区3-1的无功差额进行补偿。

无功补偿装置采用精细化无功补偿控制，单级投切容量为2-4kvar，投切级别分为30级，降低单级投切的容量，增加投切级数，减少电网冲击和提高补偿精细程度。

若当前无功补偿调配区无功补偿余量无法满足其无功补偿需求，则向上级无功补偿装置控制单元发出补偿请求。例如图1中3-1所示配电台区的无功补偿余量不能满足配电台区3-1的无功补偿需求，并且区域3中其他配电台区(3-2到3-6)的无功补偿余量之和也无法满足配电台区3-1的无功差额，则智能配变终端向上级无功补偿装置控制单元发出补偿请求，所述无功差额＝所述无功补偿需求-无功补偿装置提供量。

本发明的农村电网局部无功补偿调配控制系统包括两种构型，图2为第一种，图3为第二种。

如图2，一个调配区包括一个智能配变终端主机和n(n为大于零的整数)个智能配变终端子机以及n个无功补偿装置。无功补偿按照就地补偿优先的原则，当各个配电台区可独立满足其无功补偿需求时，在满足投切条件后，由智能配变终端主机给智能配变终端子机发送控制无功补偿装置投切的命令，提供相应的无功功率补偿，并根据无功补偿需求增加无功补偿装置的投切级数。

智能配变终端主机接收智能配变终端子机采集到的其所在配电台区的线路数据和无功补偿装置投切情况，当某一配电台区或多个配电台区无法独自满足无功补偿需求时，智能配变终端主机会根据无功补偿调配区内的总的无功补偿情况，自动判断当前无功补偿调配区内无功补偿余量是否可以满足无功缺口的需求，若满足，则根据各个配电台区无功补偿装置的投切情况，自动向有余量的配电台区中的智能配变终端子机下达投入无功补偿装置的指令，实现无功功率在无功补偿调配区的区域内流动，减少无功功率输送距离；若智能配变终端主机判断当前无功补偿调配区无功补偿余量无法满足无功补偿需求，则向上级无功补偿装置控制单元发出补偿请求。

如图3，一个调配区包括一个智能配变终端主机和n-1(n为大于1的整数)个智能配变终端子机以及n-1个无功补偿装置。无功补偿按照就地补偿优先的原则，当各个配电台区可独立满足其无功补偿需求时，在满足投切条件后，由智能配变终端子机发送控制无功补偿装置投切的命令，提供相应的无功功率补偿，并根据无功补偿需求增加无功补偿装置的投切级数。

智能配变终端主机接收智能配变终端子机采集到的其所在配电台区的线路数据和无功补偿装置投切情况，当某一配电台区或多个配电台区无法独自满足无功补偿需求时，智能配变终端主机会根据无功补偿调配区内的总的无功补偿情况，自动判断当前无功补偿调配区内无功补偿余量是否可以满足无功缺口的需求，若满足，则根据各个配电台区无功补偿装置的投切情况，自动向有余量的配电台区中的智能配变终端子机下达投入无功补偿装置的指令，实现无功功率在无功补偿调配区的区域内流动，减少无功功率输送距离。若智能配变终端主机判断当前无功补偿调配区无功补偿余量无法满足无功补偿需求，则向上级无功补偿装置控制单元发出补偿请求。

上述系统中都涉及到了智能配变终端，智能配变终端又分为主机和子机，特别是作为主机的智能配变终端，可以采用背板+扩展插件的方式来实现其功能。具体的，本发明的一种用于农村电网智能配变终端的扩展插件的控制原理图如图4所示。

图4中，扩展插件作为无功补偿调配区中智能配变终端的控制模块带有独立的核心处理单元，可独立运行，所述无功补偿调配区包括分布集中且线路距离不大于设定距离的两个以上的配电台区，扩展插件接收无功补偿调配区内各配电台区的运行数据(包括电压值、电流值、无功功率、功率因数、无功补偿装置提供量和富余无功补偿等)，并根据这些数据判断当前无功补偿调配区的无功功率补偿余量是否可以满足无功补偿缺口的需求，若满足，则确定有无功补偿需求的目标配电台区的无功差额，并根据各配电台区无功补偿装置投切情况，选择无功补偿余量大于无功差额的一个或一个以上的配电台区，使这个或这些配电台区的无功补偿装置按照所述无功差额对所述目标配电台区进行无功补偿，所述无功差额＝所述无功补偿需求-无功补偿装置提供量，实现无功补偿功率在无功补偿调配区的区域内流动，减少无功功率输送距离。若当前无功补偿调配区无功功率补偿余量无法满足无功补偿缺口，则向上级无功补偿装置控制单元发出补偿请求。

本发明实施例中设置了智能配变终端主机和智能配变终端子机，并划分调配区，从而实现就近无功补偿的目的。本发明不局限于所描述的实施方式，例如智能配变终端主机和智能配变终端子机数量上的变化或者布置上的改变，或者采用其他手段划分调配区，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。