，无故障时向下步执行；
[0051] (4)不断采集配电台区系统三相电流、电压瞬时值；
[0052] (5)实时计算且存储配电台区系统的？上七七、〇、〇\、〇6^卿、切_.、切卿"0哗(；以 及电流不平衡度 ;
[0053] (6)不平衡度~2与0.2(或预先设定在内存中的其他阈值）比较，当& 2小于0.2时自 动选取常规无功补偿控制策略(如功率因数法、无功电流或无功功率法、九区图法），当〃^大 于等于0.2时则选取综合补偿控制策略，将已计算且存储的? 4心上^^^代入前述发明 内容节中的公式(3)、（4)，求得您、.d @无解时则按气小于0.2 情况处理）；
[0054] (7)根据选取的控制策略输出投切指令，控制复控开关FKmn^/分动作改变补偿电 容器组的组合方式，实现相应的单一无功补偿或无功与三相负载不平衡同时综合补偿；
[0055] (8)实时显示配电台区系统的P、Pa、Pb、Pc、Q、Qa、Qb、Qc、 cosq)、cos(p'、cos([)ti、cos(pc、￡〖'、Q\、仏、达 Q'Uj、Qlr、0^等，共电给} 机进行远程监控；
[0056] (9)重复(3)步骤。
[0057]通过以上说明和实施例描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，特别是显示 了本发明方法及装置的精髓所在一一通过实时监测配电台区系统三相与分相电参量获得 系统此时刻有功功率、无功功率、功率因数及电流不平衡度，以此为依据判断系统是否存在 三相负荷不平衡或功率因数较低现象，之后利用相应补偿算法控制电容器组变换组合结构 从而实现配电台区无功补偿的柔性控制(单一无功补偿或无功与三相负载不平衡同时综合 补偿）。本发明的实际应用方式并不受上述实施例的限制，在不脱离本发明主旨范围的前提 下，本发明还会有各种相应变化和改进，这些变化和改进都应落入本发明要求保护的范围 内，而保护范围可由本发明申请文本所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1. 一种配电台区无功补偿柔性控制装置，其特征在于：由运算控制环节（I)和通讯与人 机交互环节（Π )组成，两者之间通过高速SPI总线交换数据，其中： 1.1运算控制环节（I)包括配电台区系统电参量检测及调理单元（I-A)、核心控制单元 (I-B)和输出执行单元(Ι-C)三个主工作单元； 配电台区系统电参量及调理单元（Ι-A)由三相电压检测模块（1)、三相电流检测模块 (2)、开关合分状态检测模块(3)、模拟信号调理电路模块(4)、开关量信号调理电路模块(5) 组成，三相电压检测模块（1)及三相电流检测模块（2)的输出端经模拟信号调理电路模块 (4)调理后接入核心控制单元(I-B)内1号单片机系统模块(6)的输入端，开关合分状态检测 模块(3)的输出端经开关量信号调理电路模块(5)处理与隔离后接至核心控制单元(I-B)内 CPLD逻辑与组合系统模块(7)的输入端； 核心控制单元（I-B)由1号单片机系统模块(6)和CPLD逻辑与组合系统模块(7)组成，1 号单片机系统模块(6)通过通用并行输入/输出口与CPLD逻辑与组合系统模块(7)相连； 输出执行单元（Ι-C)由功率光电耦合器模块(8)和无功补偿开出回路模块(9)组成，核 心控制单元(I-B)内CPLD逻辑与组合系统模块(7)的输出端通过功率光电耦合器模块(8)隔 离后通至无功补偿开出回路模块(9)的输入端； 1.2通讯与人机交互环节Π 包括人机交互单元（Π -A)、运算与控制处理单元（Π -B)和 通讯单元（n-c)三个主工作单元； 人机交互单元（π-A)由键盘模块（10)、液晶显示模块（11)组成，两个模块分别经磁耦 合器模块（12、13)隔离后通过通用并行输入/输出口与运算处理单元（Π -B)内的2号单片机 系统t旲块(14)相连； 运算与控制处理单元（Π -Β)由2号单片机系统模块（14)组成，通过高速SPI总线与1号 单片机系统模块(6)相连； 通讯单元（Π -C)由以太网通讯接口模块（18)、RS232接口模块（19)、RS485接口模块 (20)组成，它们的输出端分别经磁耦合器模块（15、16、17)隔离后依序与运算与控制处理单 元（Π -Β)内的2号单片机系统模块(14)内嵌的UART1、UART2串行口相连。2. 根据权利要求1所述的配电台区无功补偿柔性控制装置，其特征在于:配电台区系统 电参量检测及调理单元（Ι-A)中的三相电压检测模块（1)采用三只并列的电压互感器，三相 电流检测模块(2)采用三只并列的电流互感器。3. 根据权利要求1所述的配电台区无功补偿柔性控制装置，其特征在于:配电台区系统 电参量检测及调理单元中的开关合分状态检测模块(3)的输入直接来自配电台区无功补偿 系统内补偿回路中各空气开关QF m的辅助触点，m = 1、2、3、4，对开关辅助触点的防抖动处理 由开关量信号调理电路模块(5)内置的由钳位二极管、限幅稳压管、通用阻容器件构成的防 抖调理电路来实现;输出执行单元(Ι-C)中的无功补偿开出回路模块(9)采用十二只并列的 控制继电器。4. 一种采用权利要求1所述控制装置的配电台区无功补偿柔性控制方法，其特征在于： 4.1、通过配电台区无功补偿柔性控制装置的三相电压检测模块（1)和三相电流检测模 块(2)分别采集配电台区系统的三相瞬时电压值UA(t)、UB(t)、UC(t)和配电变压器进线回路 的三相瞬时电流值丨心）、4(丨）上(丨），根据瞬时无功理论和三相交流有功功率、无功功率、 功率因数计算定义公式计算获得配电台区系统三相有功功率有效值P、各相有功功率有效 值Pa、Pb、Pc、三相无功功率有效值Q、各相无功功率有效值Qa、Qb、Qc、三相功率因数供以及 各相功率因数COS物、C_'彻、，并将其存储到配电台区无功补偿柔性控制装置中 的1号单片机系统模块(6)中；根据下列公式（1)对采集到的三相电流瞬时值i A(t)、iB(t)、ic (t)作对称分量变换，得到当前时刻三相电流的零序io、正序h、负序分量i2，⑴， 式中的算子a = d12()°，之后按下列公式(2)计算获得电流瞬时负序不平衡度& '(2) ; 4.2、以计算获得的值作为配电台区无功补偿柔性控制装置选择不同补偿控制策略 的依据，当$4小于装置默认设定值0.2时自动选取本领域公知的无功补偿控制策略，当 大于等于0.2时则选取综合补偿控制策略，即通过配电台区无功补偿柔性控制装置将已获 得且存储的各相有功和无功功率PA、P B、Pc、QA、QB、Qc代入下列公式(3)，求取中间变量Qxmin， 式中Qxl、Q X2、Qx3、Qx4、Qx5、Qx6均为中间变量，Qxmin为这些中间变量的最小值；若Qxmin有解则将其代入公式(4)，进一步分别求得Y接线补偿回路电容器组理想容量值 β?、δ?、试和Δ接线补偿回路电容组理想容量值01、0^：、0A，若Qx_无解则按今2小于0.2情况处理； 4.3、通过配电台区无功补偿柔性控制装置依据选定的补偿控制策略在线进行补偿算 法运算，输出投切指令控制配电台区系统中的各个复控开关FKmn^/分动作改变补偿电容器 组的组合方式结构以进行相应补偿，m= l、2、3、4，n = l、2、3:当选择的补偿控制策略为本领 域公知的控制策略时，通过复控开关FKmn使电容器组配置成常规的共补和分补组合方式并 入系统，实现对系统无功的补偿；当选择的补偿控制策略为综合补偿控制策略时，通过复控 开关FM吏电容器组配置成Y接线补偿回路和Λ接线补偿回路组合方式，并把组合容量值最 接近理想容量值01、018、的电容器组并入系统，实现对系统无功 与三相负载不平衡的同时补偿。5.根据权利要求4所述的配电台区无功补偿柔性控制方法，其特征在于:通过配电台区 无功补偿柔性控制装置中的1号单片机模块(6)完成电参数实时读取、无功补偿柔性控制算 法的实现以及补偿控制指令的发出，通过配电台区无功补偿柔性控制装置中的2号单片机 模块(14)完成系统参数的设定、显示存储等人机交互与通信功能。
【专利摘要】本发明涉及一种配电台区无功补偿柔性控制装置及方法，其控制装置由通过高速SPI总线交换数据的运算控制环节和通讯与人机交互环节组成；本发明的控制方法采用该控制装置通过采集配电台区系统的三相瞬时电压值和电流值计算获取有功功率、无功功率、功率因数及电流不平衡度，根据电流不平衡度的大小选择相应的补偿控制策略，变换现有补偿电容器组的网络组合结构，实现对配电台区的单独无功补偿或无功与三相负载不平衡同时综合补偿。本发明能充分利用现有补偿网络元件，“以软代硬”，适用各类负载工况，柔性好、性价比高，有效克服了常规控制装置及方法存在的仅能补偿无功、不能调补三相负荷不平衡的功能单一缺陷。
【IPC分类】H02J3/18, H02J3/26
【公开号】CN105720590
【申请号】CN201610256892
【发明人】赵怀军, 赵泽卿, 党喜玲, 张娜, 屈智锋
【申请人】西安华瑞网电设备有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年4月22日