无功补偿控制组网系统及其容量分散整合补偿方法与流程

本发明主要应用于无功补偿领域，特别是涉及一种无功补偿控制组网系统及其容量分散整合补偿方法。

背景技术：

目前的低压无功补偿主要还是通过电力电容来补偿无功，控制系统中标示每路的补偿容量是正常容量，而电力电容的容量随着工作时间和工作电网环境会衰减，当控制系统的标示容量与电力电容实际容量相差很大时，控制系统将变的不稳定，出现振荡，严重时会危害整个配电系统。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种无功补偿控制组网系统及其容量分散整合补偿方法，无须人工干预，自动把每个智能电力电容模块的实际容量进行系统修正，并且根据系统当初设定的最佳容量步长进行整合合并，从而形成新的无功补偿控制系统，防止系统投切振荡，危害配电系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种无功补偿控制组网系统，其特点在于，其包括一主控模块和多个智能电力电容模块，该些智能电力电容模块之间以及该主控模块和该智能电力电容模块之间通过现场总线连接，该主控模块和该些智能电力电容模块均与电网母线连接；

该主控模块用于采样计算电网的运行数据；

该些智能电力电容模块用于上电后自动通过现场总线向该主控模块进行组网注册；

该主控模块还用于向注册的智能电力电容模块分配不同的地址；

该主控模块还用于进行无功补偿控制并定时轮询该些智能电力电容模块的运行信息，当当前轮询的智能电力电容模块的运行信息中的实际补偿容量衰减至设定值时，则控制当前轮询的智能电力电容模块置重组标记并记录实际补偿容量；

该主控模块还用于定时查询该些置重组标记的智能电力电容模块的信息，并根据记录的实际补偿容量从该些置重组标记的智能电力电容模块中匹配出与某一智能电力电容模块衰减前容量相当的组合智能电力电容模块。

较佳地，该无功补偿控制组网系统还包括一用于采集电网的运行电流的电流互感器，该主控模块与该电流互感器连接。

较佳地，该智能电力电容模块内部包括信号采样电路、过零投切开关、电力电容、测温电路、微处理器和通讯单元；

电网母线主电路分别进入该过零投切开关的输入端和该信号采样电路的输入端，该过零投切开关的输出端连接到该电力电容的输入端，该电力电容的输出端连接该测温电路的输入端，该测温电路的输出端和该信号采样电路的输出端均连接该微控制器的输入端，该过零投切开关连接该微控制器，该微控制器连接该通讯单元，该通讯单元连接现场总线。

较佳地，每一智能电力电容模块用于在上电后置注册标记，向现场总线发送注册帧，该注册帧包含智能电力电容模块的96位id、智能电力电容模块类型和电容容量；

每一智能电力电容模块还用于判断发送是否成功，在为否时则延时后继续发送直到发送成功为止，在为是时则等待该主控模块发来应答帧；

该主控模块用于在接收到该注册帧之后，向对应的智能电力电容模块发送该应答帧，该应答帧包含了对应的智能电力电容模块的96位id和分配的地址，且该主控模块还用于将96位的id与分配的地址一一关联起来形成注册表。

较佳地，该主控模块用于按照该注册表进行轮询该些智能电力电容模块，并判断当前轮询的智能电力电容模块在设定时间内是否应答，在为否时将当前轮询的智能电力电容模块从该注册表中移除，在为是时接收到含有实际补偿容量的应答数据，其后判断当前轮询的智能电力电容模块的实际补偿容量是否衰减至该设定值时，在为是时则控制该注册表中当前轮询的智能电力电容模块置重组标记并记录实际补偿容量；

该主控模块还用于定时查询该注册表中每个智能电力电容模块的重组标记信息，将具有重组标记的智能电力电容模块放入重组列表中，在重组列表中根据记录的实际补偿容量匹配出与某一智能电力电容模块衰减前容量相当的组合智能电力电容模块。

本发明还提供一种容量分散整合补偿方法，其特点在于，其利用上述的无功补偿控制组网系统实现，该方法包括以下步骤：

s1、该主控模块采样计算电网的运行数据；

s2、该些智能电力电容模块上电后自动通过现场总线向该主控模块进行组网注册；

s3、该主控模块向注册的智能电力电容模块分配不同的地址；

s4、该主控模块进行无功补偿控制并定时轮询该些智能电力电容模块的运行信息，当当前轮询的智能电力电容模块的运行信息中的实际补偿容量衰减至设定值时，则控制当前轮询的智能电力电容模块置重组标记并记录实际补偿容量；

s5、该主控模块定时查询该些置重组标记的智能电力电容模块的信息，并根据记录的实际补偿容量从该些置重组标记的智能电力电容模块中匹配出与某一智能电力电容模块衰减前容量相当的组合智能电力电容模块。

较佳地，在步骤s2中，每一智能电力电容模块在上电后置注册标记，向现场总线发送注册帧，该注册帧包含智能电力电容模块的96位id、智能电力电容模块类型和电容容量；

每一智能电力电容模块判断发送是否成功，在为否时则延时后继续发送直到发送成功为止，在为是时则等待该主控模块发来应答帧；

在步骤s3中，该主控模块在接收到该注册帧之后，向对应的智能电力电容模块发送该应答帧，该应答帧包含了对应的智能电力电容模块的96位id和分配的地址，且将96位的id与分配的地址一一关联起来形成注册表。

较佳地，在步骤s4中，该主控模块按照该注册表进行轮询该些智能电力电容模块，并判断当前轮询的智能电力电容模块在设定时间内是否应答，在为否时将当前轮询的智能电力电容模块从该注册表中移除，在为是时接收到含有实际补偿容量的应答数据，其后判断当前轮询的智能电力电容模块的实际补偿容量是否衰减至该设定值时，在为是时则控制该注册表中当前轮询的智能电力电容模块置重组标记并记录实际补偿容量；

在步骤s5中，该主控模块定时查询该注册表中每个智能电力电容模块的重组标记信息，将具有重组标记的智能电力电容模块放入重组列表中，在重组列表中根据记录的实际补偿容量匹配出与某一智能电力电容模块衰减前容量相当的组合智能电力电容模块。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的无功补偿控制组网系统采用容量分散整合补偿技术，能够把衰减的电力电容的容量进行系统修正重组，化零为整，使无功补偿控制系统工作稳定可靠，防止系统投切振荡，危害配电系统。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的无功补偿控制组网系统的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的智能电力电容模块的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的智能电力电容模块组网流程图。

图4为本发明较佳实施例的主控模块容量检测和容量重组方法流程图。

图5为本发明较佳实施例的主控模块容量重组方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种无功补偿控制组网系统，其包括一主控模块1、多个智能电力电容模块2和一用于采集电网的运行电流的电流互感器5，该些智能电力电容模块2之间以及该主控模块1和该智能电力电容模块2之间通过现场总线3连接，该主控模块1和该些智能电力电容模块2均与电网母线4连接，该主控模块1与该电流互感器5连接。

该主控模块1通过电流互感器5对电网的运行电流进行数据采样，结合电网母线电压采样计算出电网的运行数据，如电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等。

该些智能电力电容模块2上电后自动通过现场总线3向该主控模块1进行组网注册，该主控模块1向注册的智能电力电容模块2分配不同的地址，分配完毕后，定时轮询系统中的所有智能电力电容模块2的运行信息。

如图2所示，该智能电力电容模块2的内部包括信号采样电路、过零投切开关、电力电容、测温电路、微处理器和通讯单元；电网母线主电路分别进入该过零投切开关的输入端和该信号采样电路的输入端，该过零投切开关的输出端连接到该电力电容的输入端，该电力电容的输出端连接该测温电路的输入端，该测温电路的输出端和该信号采样电路的输出端均连接该微控制器的输入端，该过零投切开关连接该微控制器，该微控制器连接该通讯单元，该通讯单元连接现场总线。

电压母线信号经过该信号采样电路进行调整滤波后进入该微处理器，该微处理器进行数据处理分析；该电力电容温度传感输出到该测温电路的输入端，该测温电路的输出端连接到该微处理器的输入端；该过零投切开关过零同步信号输出到该微处理器的输入端，同时该微处理器控制i/o输出到该过零投切开关的控制输入端；该微处理器的输出端连接到该通讯单元输入端，该通讯单元输出到该现场总线。

多个智能电力电容模块通过现场总线与主控模块组成控制系统，这个组网过程是自动完成的，组网方法如图3所示：每一智能电力电容模块上电后就开始置注册标记，向现场总线发送注册帧，注册帧包含智能电力电容模块的96位id、智能电力电容模块类型和电容容量信息；每一智能电力电容模块判断发送是否成功，不成功时延时后继续发送直到发送成功为止；发送成功后后则等待主控模块发给本模块的应答帧。

主控模块在接收到注册帧之后，向对应的智能电力电容模块发送应答帧，应答帧包含了对应的智能电力电容模块的96位id和分配的地址，且将96位的id与分配的地址一一关联起来形成注册表。

如图4所示，主控模块按照注册表进行轮询该些智能电力电容模块，并判断当前轮询的智能电力电容模块是否正常应答，如果智能电力电容模块未正常应答，则超时计数加1，当超时计数达到一定值后，主控模块把超时的智能电力电容模块从注册表中移除；如果智能电力电容模块正常应答，应答数据中包含了智能电力电容模块的实际补偿容量、当前状态、电容温度等信息，主控模块对比实际电容容量和注册表中的容量，判断当前轮询的智能电力电容模块的实际补偿容量是否衰减至设定值时，当衰减到设定值后，把注册表中当前轮询的智能电力电容模块置重组标记，并记录实际补偿容量。

如图5所示，主控模块定时查询注册表每个智能电力电容模块的重组标记信息，把具有重组标记的智能电力电容模块放入重组列表中，在重组列表中，根据记录的实际补偿容量匹配出与某一智能电力电容模块衰减前容量相当的组合智能电力电容模块，其后更新投切列表。例如：原模块容量是30kvar，现在衰减到15kvar，而此时重组列表中有10kvar和8kvar的模块，就把这三个模块容量组合起来，形成33kvar的组合，形成组合主要是在逻辑上关联起来，主控模块控制关联起来的模块同时投或同时切，这样可以达到物理上组合的效果。

本发明的无功补偿控制组网系统，由主控模块协调控制无功补偿系统对电网进行无功补偿，且在补偿过程中，监测每个智能电力电容模块运行参数，进而调整补偿方式。

本发明的无功补偿系统采用了智能电力电容模块即插即用的组网方式，大大提高了现场安装和调试效率。每个智能电力电容模块具有96位全球唯一的特征码，组网过程就是每个智能电力电容模块向主控模块发送96位特征码进行注册，主控模块会分配控制系统的唯一地址给智能电力电容模块，当多个智能电力电容模块同时发送注册信息时，通过现场总线仲裁，低优先级的智能电力电容模块退出，这样直到所有智能电力电容模块都完成注册。

在系统工作过程中，主控模块会按照注册顺序定时轮询模块信息，轮询信息包含了模块的运行状态、实际补偿容量和运行时间。轮询时对应智能电力电容模块超时未应答，则判断此智能电力电容模块通讯故障或者智能电力电容模块发送故障事件，主控模块就把此智能电力电容模块从注册表中剔除。

在补偿过程中，智能电力电容模块的容量会随着时间而衰减到一定值以下时，主控模块把两个或三个智能电力电容模块容量逻辑上进行组合合并，组合以原模块容量为目标参考，组成成一组一组，主控模块在投切控制时，合并的模块同时投切，以达到物理上的合并效果。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。