[发明专利]配电台区无功补偿柔性控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性交流配电系统或电力智能配电系统领域，涉及一种配电台区无功补偿柔性控制装置及其控制方法。

背景技术

配电台区作为电力系统电能输配送的最终环节，是智能电网建设的重要部分，对其无功进行有效补偿和控制可以提高配电台区变压器的利用率、减少线路电压损失和有功损耗、增强系统运行安全性与经济性。

目前本领域公知的利用功率因数法、无功电流或无功功率法、九区图法等无功补偿控制策略自动投切安装在配电台区系统中的并联电容器组，因具有性价比高、可维护性强等优势，仍是现阶段广泛应用补偿配电台区无功的主流技术举措。但是近年来，随着社会发展与进步，人们日常生活中经常大量使用时空分布不合理的重功率单相、三相不平衡电气负载，致使台区配电系统的正常运行产生日益严重的非对称(三相负载不平衡)问题，造成配电变压器和线路的损耗增加、配电变压器零序电流加大导致变压器局部温度过热、用电设备运行安全性和电能计量准确性降低等危害。显然，上述公知的补偿控制方法仅限于补偿配电台区无功，不能有效解决三相负荷不平衡调整和补偿问题，存在功能单一、柔性较差的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的上述问题加以解决，提供一种配电台区无功补偿柔性控制装置，同时提供一种采用该控制装置的配电台区无功补偿柔性控制方法，本发明可利用配电台区既有无功补偿元件实现其无功单独补偿或无功与三相负载不平衡同时综合补偿的柔性控制。

用于实现上述发明目的的技术方案如下所述。

一种配电台区无功补偿柔性控制装置，由运算控制环节和通讯与人机交互环节组成，两者之间通过高速SPI总线交换数据；

运算控制环节又包括配电台区系统电参量检测及调理单元、核心控制单元和输出执行单元三个主工作单元，其中：

配电台区系统电参量及调理单元由三相电压检测模块、三相电流检测模块、开关合分状态检测模块、模拟信号调理电路模块、开关量信号调理电路模块组成，三相电压检测模块及三相电流检测模块的输出端经模拟信号调理电路模块调理后接入核心控制单元内的1号单片机系统模块的输入端，开关合分状态检测模块的输出端经开关量信号调理电路模块处理与隔离后接至核心控制单元内CPLD逻辑与组合系统模块的输入端；

核心控制单元由1号单片机系统模块和CPLD逻辑与组合系统模块组成，1号单片机系统模块通过通用并行输入/输出口与CPLD逻辑与组合系统模块相连，实际使用时，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；

输出执行单元由功率光电耦合器模块和无功补偿开出回路模块组成，核心控制单元内CPLD逻辑与组合系统模块的输出端通过功率光电耦合器模块隔离后通至无功补偿开出回路模块的输入端；

通讯与人机交互环节又包括人机交互单元、运算与控制处理单元和通讯单元三个主工作单元，其中：

人机交互单元由键盘模块、液晶显示模块组成，在分别经磁耦合器模块隔离后通过通用并行输入/输出口与运算处理单元内的2号单片机系统模块相连；

运算与控制处理单元由2号单片机系统模块组成，通过高速SPI总线与1号单片机系统模块相连，实际使用时，通过配电台区无功补偿柔性控制装置中的2号单片机模块完成系统参数的设定、显示存储等人机交互与通信功能；

通讯单元由以太网通讯接口模块、RS232接口模块、RS485接口模块组成，它们的输出端分别经磁耦合器模块隔离后依序与运算与控制处理单元内的2号单片机系统模块内嵌的UART1、UART2串行口相连。

具体实施方案中，该装置内配电台区系统电参量检测及调理单元中的三相电压检测模块采用三只并列的电压互感器，三相电流检测模块采用三只并列的电流互感器；开关合分状态检测模块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(m＝1、2、3、4)的辅助触点，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；输出执行单元中的无功补偿开出回路模块采用十二只并列的控制继电器。

采用该控制装置的配电台区无功补偿柔性控制方法包括以下的实施步骤：