无功投切模拟测试系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种无功投切模拟测试系统及方法，系统包括多个电容器、多个无功补偿单元、投切开关和感性负载，无功补偿单元均对应有优先级，投切开关包括多个输入接口和输出接口，每一输出接口均接该些电容器中的一个，每一无功补偿单元均对应接该些输入接口中的若干；接通电源，该些无功补偿单元自动组网且组网成功，优先级最高的无功补偿单元中的主控制器计算系统的功率因数，若功率因数小于目标值则计算功率因数与目标值的差值，并根据差值计算需要投入的无功功率，主控制器发送控制投入信号至至少一预投的电容器对应的无功补偿单元；对应的无功补偿单元控制对应的预投的电容器投入，降低现场调试时间，更好地模拟测试现场设备的硬件和软件。
【专利说明】无功投切模拟测试系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无功投切系统及方法，特别涉及一种可模拟现场设备的无功投切 情况的无功投切模拟测试系统及方法。
【背景技术】
[0002] 在电力系统中，目前对现场设备进行调试的一般做法是现场调试，而现场设备往 往受用户用电的情况的影响，不可随时调试，由于现场设备占地面积大，输送电压的线路也 相对较长，所以这种调试方法大大增加了现场的调试时间，且在不断的调试过程中会加大 对现场设备的损耗，输电线路较长也会导致电能损耗大，进而导致功率因数降低，不利于对 现场设备的调试，无法更好地对现场设备的硬件例如部件以及电路结构和软件进行测试。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中对现场设备进行现场调试的方 式增加现场调试时间、加大现场设备的损耗以及无法更好地对现场设备的硬件和软件进行 测试的缺陷，提供一种结构相对简单、能够大为降低现场调试的时间以及更好地模拟测试 现场设备的硬件和软件的无功投切模拟测试系统及方法。
[0004] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
[0005] 本发明提供一种无功投切模拟测试系统，其特点在于，其包括多个并联的电容器、 多个用于控制该些电容器投切的无功补偿单元、一投切开关以及至少一与该些电容器相并 联的感性负载，该些无功补偿单元均对应有一优先级且电连接一电源，该投切开关包括多 个输入接口和与该些输入接口 一一对应的输出接口，每一输出接口均连接该些电容器中的 一个，每一无功补偿单元均对应连接该些输入接口中的若干个，且每一无功补偿单元连接 的输入接口均不同；
[0006] 接通该电源后，该些无功补偿单元自动组网，且在组网成功后，优先级最高的无功 补偿单元中的主控制器用于计算该无功投切测试系统的功率因数，并比较该功率因数与一 目标值的大小，若该功率因数小于该目标值则该主控制器还用于计算该功率因数与该目标 值的差值，并根据该差值计算需要投入的无功功率，该主控制器用于发送一控制投入信号 至从该些电容器中未投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预投的电容 器对应的无功补偿单元；该些对应的无功补偿单元用于控制对应的预投的电容器投入；
[0007] 若该功率因数大于该目标值或强制切除该感性负载则该主控制器还用于计算该 功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率，该主控制器用于发 送一控制切除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预切的 电容器对应的无功补偿单元；该些对应的无功补偿单元用于控制对应的预切的电容器切 除。
[0008] 在本方案中，组网就是指网络组建，分为以太网组网和ATM局域网（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式，ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术）组网。其 中，以太网组网非常灵活和简便，可使用多种物理介质，以不同拓扑结构组网，是目前国内 外应用最为广泛的一种网络。且组网成功指的是网络组建成功，即成功连接网络。
[0009] 较佳地，该主控制器用于从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功 率由大到小的顺序选取该些预投的电容器，并按照该些预投的电容器的无功功率由大到小 的顺序发送该控制投入信号至该些对应的无功补偿单元。该些预投的电容器的无功功率有 大有小，本方案是按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送该控制投入信号 至该些对应的无功补偿单元，具体为：该主控制器先将控制投入信号发送给该些预投的电 容器中无功功率最大的电容器对应的无功补偿单元，再将控制投入信号发送给该些预投的 电容器中无功功率次大的电容器对应的无功补偿单元，以此类推，最后将控制投入信号发 送给该些预投的电容器中无功功率最小的电容器对应的无功补偿单元。
[0010] 较佳地，该主控制器用于从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取该 些预切的电容器，并按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送该控制切除信号至该些对 应的无功补偿单元。具体为：该主控制器先将控制切除信号发送给该些预切的电容器中最 先投入的电容器对应的无功补偿单元，再将控制切除信号发送给该些预切的电容器中次先 投入的电容器对应的无功补偿单元，以此类推，最后将控制切除信号发送给该些预切的电 容器中最后投入的电容器对应的无功补偿单元。
[0011] 较佳地，该无功投切模拟测试系统还包括一用于接入电网的调压器和一与该调压 器的输出端串接的电流互感器，该电流互感器还与每一无功补偿单元相连接，每一无功补 偿单元均接入该电网，该调压器、该感性负载和该电流互感器构成一回路。
[0012] 其中，该调压器的输入侧的输入电压为220V，该调压器的输出侧的输出电压范围 为0-300V，该调压器输出的最大电流值为8A。
[0013] 该感性负载例如电感用于模拟现场设备中的感性负载，该电流互感器用于模拟现 场设备中的进线互感器，采集出的电流直接传输至各无功补偿单元。
[0014] 较佳地，该无功投切模拟测试系统还包括一滑动变阻器，该滑动变阻器与该感性 负载相并联。该滑动变阻器用于模拟现场设备中的阻性负载，最大电流为5A，最大电阻值为 75欧。
[0015] 较佳地，该投切开关为一可编程继电保护设备，该些无功补偿单元均为C7系列电 容器设备，C7系列电容器设备为上海致维电气有限公司生产的产品。
[0016] 本发明还提供一种无功投切模拟测试方法，其特点在于，其利用上述的无功投切 模拟测试系统实现，该无功投切模拟测试方法包括以下步骤：
[0017] Si、接通该电源后，该些无功补偿单元自动组网，且组网成功；
[0018] S2、优先级最高的无功补偿单元中的主控制器计算该无功投切测试系统的功率因 数，并比较该功率因数与该目标值的大小，若是该功率因数小于该目标值则进入步骤&，若 是该功率因数大于该目标值则进入步骤s 6;
[0019] S3、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要投入 的无功功率；
[0020] S4、该主控制器发送该控制投入信号至从该些电容器中未投入的电容器中选取的 无功功率之和等于该无功功率的预投的电容器对应的无功补偿单元；
[0021] S5、该些对应的无功补偿单元控制对应的预投的电容器投入，结束流程；
[0022] S6、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除 的无功功率；
[0023] S7、该主控制器发送该控制切除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和 等于该无功功率的预切的电容器对应的无功补偿单元；
[0024] S8、该些对应的无功补偿单元控制对应的预切的电容器切除，结束流程。
[0025] 在步骤S2中，该功率因数大于该目标值分为两种情况，第一种情况是该无功投切 模拟测试系统当前时刻的功率因数就大于该目标值，第二种情况是由于强制切除该感性负 载而导致的功率因数变为大于目标值的数值。
[0026] 较佳地，在步骤S4中，该主控制器从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器 的无功功率由大到小的顺序选取该些预投的电容器，并按照该些预投的电容器的无功功率 由大到小的顺序发送该控制投入信号至该些对应的无功补偿单元。具体为：该主控制器先 将控制投入信号发送给该些预投的电容器中无功功率最大的电容器对应的无功补偿单元， 再将控制投入信号发送给该些预投的电容器中无功功率次大的电容器对应的无功补偿单 元，以此类推，最后将控制投入信号发送给该些预投的电容器中无功功率最小的电容器对 应的无功补偿单元。
[0027] 较佳地，在步骤&中，该主控制器从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺 序选取该些预切的电容器，并按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送该控制切除信号 至该些对应的无功补偿单元。具体为：该主控制器先将控制切除信号发送给该些预切的电 容器中最先投入的电容器对应的无功补偿单元，再将控制切除信号发送给该些预切的电容 器中次先投入的电容器对应的无功补偿单元，以此类推，最后将控制切除信号发送给该些 预切的电容器中最后投入的电容器对应的无功补偿单元。
[0028] 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。
[0029] 本发明的积极进步效果在于：
[0030] 本发明提供一种无功投切模拟测试系统及方法，可模拟现场设备的无功的变化， 判断各无功补偿单元是否满足现场运行的要求，具有结构相对简单、能够大为降低现场调 试的时间以及更好地模拟测试现场设备的硬件和软件的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1为本发明较佳实施例的无功投切模拟测试系统的结构示意图。
[0032] 图2为本发明较佳实施例的无功投切模拟测试方法的流程图。
【具体实施方式】
[0033] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。
[0034] 如图1所示，本发明提供了一种无功投切模拟测试系统，其包括多个并联的电容 器（本实施例中选用了12个并联的电容器(：1、〇2、〇3、〇4、〇5、〇6、〇7、〇8、〇9、(：10、(：11以 及C12,其中图1明确标出了电容器C1、C2、C11以及C12,而省略了电容器C3、C4、C5、C6、 C7、C8、C9及CIO的标出）、多个用于控制该些电容器投切的无功补偿单元1 (本实施例中 选用了 6个无功补偿单元，即图1中的C7S)、一执行投切动作的可编程继电保护设备2(即 PR500)以及至少一与该些电容器相并联的感性负载（本实施例中选用了 2个感性负载分别 为电感L1和电感L2)，该些无功补偿单元1均为C7系列电容器设备，该些无功补偿单元1 均对应有一优先级，且每一无功补偿单元1均通过一空气开关（即空开）3接入一电网，该 可编程继电保护设备2包括多个输入接口和与该些输入接口一一对应的输出接口，每一输 出接口均连接该些电容器中的一个，每一无功补偿单元均对应连接该些输入接口中的若干 个，且每一无功补偿单元连接的输入接口均不同。
[0035] 继续图1，该无功投切模拟测试系统还包括一用于接入该电网的调压器4、一与该 调压器4的输出端串接的电流互感器5 (即CT)和一滑动变阻器R，该滑动变阻器R与该感 性负载（电感L1和电感L2)相并联，该电流互感器5还与每一无功补偿单元1相连接，该 调压器4、该感性负载和该电流互感器5构成一回路。
[0036] 其中，该调压器4的输入侧的输入电压为220V，该调压器4的输出侧的输出电压范 围为0-300V，该调压器4输出的最大电流值为8A。该感性负载例如电感L1和电感L2用于 模拟现场设备中的感性负载，该电流互感器5用于模拟现场设备中的进线互感器，采集出 的电流直接传输至各无功补偿单元。该滑动变阻器R用于模拟现场设备中的阻性负载，最 大电流为5A，最大电阻值为75欧。
[0037] 上面介绍了该无功投切模拟测试系统的硬件电路结构及该结构中的元器件的物 理参数，下面具体介绍通过该些元器件实现循环投切测试、过补偿测试以及甩负荷测试的 过程：
[0038] 循环投切测试过程：接通该电网后，该些无功补偿单元1自动组网，且在组网成 功后，优先级最高的无功补偿单元1中的主控制器用于计算该无功投切测试系统的功率因 数，并比较该功率因数与一目标值的大小，若该功率因数小于该目标值则该主控制器还用 于计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要投入的无功功率，该主控制 器用于从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功率由大到小的顺序选取无 功功率之和等于该无功功率的预投的电容器，并按照该些预投的电容器的无功功率由大到 小的顺序发送一控制投入信号至该些预投的电容器对应的无功补偿单元1 ;该些对应的无 功补偿单元1用于控制对应的预投的电容器投入；若该功率因数大于该目标值则该主控制 器还用于计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率，该 主控制器用于从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取无功功率之和等于该 无功功率的预切的电容器，并按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送一控制切除信号 至该些预切的电容器对应的无功补偿单元1 ;该些对应的无功补偿单元1用于控制对应的 预切的电容器切除。
[0039] 过补偿测试过程：该主控制器用于计算该无功投切测试系统的当前功率因数，并 比较当前功率因数与该目标值的大小，比较出当前功率因数大于该目标值则该主控制器用 于计算当前功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率，该主控 制器用于按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送该控制切除信号至从已投入的电容 器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预切的电容器对应的无功补偿单元1 ;该些对 应的无功补偿单元1用于控制对应的预切的电容器切除。
[0040] 甩负荷测试过程：在强制切除该感性负载时，该主控制器用于计算该无功投切测 试系统的当前功率因数，并比较当前功率因数与该目标值的大小，比较出当前功率因数大 于该目标值则该主控制器用于计算当前功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需 要切除的无功功率，该主控制器用于按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送该控制切 除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预切的电容器对应 的无功补偿单元1 ;该些对应的无功补偿单元1用于控制对应的预切的电容器切除。
[0041] 如图2所示，本发明还提供一种无功投切模拟测试方法，其利用上述的无功投切 模拟测试系统实现，该无功投切模拟测试方法包括以下步骤：
[0042] 步骤101、接通该电源后，该些无功补偿单元自动组网，且组网成功；
[0043] 步骤102、优先级最高的无功补偿单元中的主控制器计算该无功投切测试系统的 功率因数，并比较该功率因数与一目标值的大小，若是该功率因数小于该目标值则进入步 骤103,若是该功率因数大于该目标值则进入步骤106 ;
[0044] 步骤103、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要 投入的无功功率；
[0045] 步骤104、该主控制器从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功率 由大到小的顺序选取无功功率之和等于该无功功率的预投的电容器，并按照该些预投的电 容器的无功功率由大到小的顺序发送一控制投入信号至该些预投的电容器对应的无功补 偿单元；
[0046] 步骤105、该些对应的无功补偿单元控制对应的预投的电容器投入，结束流程；
[0047] 步骤106、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要 切除的无功功率；
[0048] 步骤107、该主控制器从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取无功 功率之和等于该无功功率的预切的电容器，并按照该些预切的电容器的投入先后顺序发送 一控制切除信号至该些预切的电容器对应的无功补偿单元；
[0049] 步骤108、该些对应的无功补偿单元控制对应的预切的电容器切除，结束流程。
[0050] 在步骤102中，该功率因数大于该目标值分为两种情况，第一种情况是该无功投 切模拟测试系统当前时刻的功率因数就大于该目标值，第二种情况是由于强制切除该感性 负载而导致的功率因数变为大于目标值的数值。
[0051] 下面举一具体的例子来进一步说明本发明，以使本领域的技术人员能够更好地理 解本发明：
[0052] 在本实施例中，参考图1所示，该无功投切模拟测试系统包括6个无功补偿单元 1、一个可编程继电保护设备2、12个并联的电容器以及均与任意一个电容器相并联的电感 L1和电感L2,这12个并联的电容器分别为电容器Cl(20Kvar/480V，即电容器C1的额定无 功功率为20Kvar，额定电压为480V)、电容器C2 (20Kvar/480V)、电容器C3 (20Kvar/480V)、 电容器 C4 (20Kvar/480V)、电容器 C5 (20Kvar/480V)、电容器 C6 (20Kvar/480V)、电容 器 C7 (20Kvar/480V)、电容器 C8 (20Kvar/480V)、电容器 C9 (40Kvar/480V)、电容器 CIO (10Kvar/480V)、电容器 Cl 1 (40Kvar/480V)以及电容器 C12 (10Kvar/480V)，这 6 个无功 补偿单元1均具有一个物理地址，每个无功补偿单元1具有的物理地址均不相同，具体地， 该6个无功补偿单元1的物理地址依次为1#、2#、3#、4#、5#和6#，其中图1明确标出了物理 地址分别为1#、2#和6#的无功补偿单元1，而省略了对物理地址分别为3#、4#和5#的无功 补偿单元1的标出。
[0053] 该可编程继电保护设备2包括12个输入接口和与该12个输入接口 一一对应的输 出接口，这12个输入接口分别为输入接口 Dil、输入接口 Di2、输入接口 Di3、输入接口 Di4、 输入接口 Di5、输入接口 Di6、输入接口 Di7、输入接口 Di8、输入接口 Di9、输入接口 DilO、输 入接口 Dill和输入接口 Dil2,这12个输出接口分别为输出接口 Dol、输出接口 D〇2、输出接 口 D〇3、输出接口 D〇4、输出接口 D〇5、输出接口 D〇6、输出接口 D〇7、输出接口 D〇8、输出接口 D〇9、输出接口 DolO、输出接口 Doll和输出接口 D〇12,其中图1明确标出了输入接口 Dil、输 入接口 Di2、输入接口 Di3、输入接口 Di4、输入接口 Dill以及输入接口 Dil2,而省略了对输 入接口 Di5、输入接口 Di6、输入接口 Di7、输入接口 Di8、输入接口 Di9以及输入接口 DilO 的标出，还有，图1明确标出了输出接口 Dol、输出接口 D〇2、输出接口 D〇3、输出接口 Doll以 及输出接口 D〇12,而省略了对输出接口 D〇4、输出接口 D〇5、输出接口 D〇6、输出接口 D〇7、输 出接口 D〇8、输出接口 D〇9以及输出接口 DolO的标出。
[0054] 而且，输出接口 Dol连接电容器C1，输出接口 Do2连接电容器C2,输出接口 Do3连 接电容器C3,输出接口 D〇4连接电容器C4,输出接口 D〇5连接电容器C5,输出接口 D〇6连接 电容器C6，输出接口 Do7连接电容器C7，输出接口 Do8连接电容器C8，输出接口 Do9连接电 容器C9,输出接口 DolO连接电容器C10,输出接口 Doll连接电容器C11，输出接口 Dol2连 接电容器C12。
[0055] 还有，物理地址为1#的无功补偿单元连接输入接口 Dil和输入接口 Di2,物理地址 为2#的无功补偿单元连接输入接口 Di3和输入接口 Di4,物理地址为3#的无功补偿单元连 接输入接口 Di5和输入接口 Di6,物理地址为4#的无功补偿单元连接输入接口 Di7和输入 接口 Di8,物理地址为5#的无功补偿单元连接输入接口 Di9和输入接口 DilO,物理地址为 6#的无功补偿单元连接输入接口 Dill和输入接口 Di 12。
[0056] 这六个无功补偿单元1装在小金属盒中，通过该电网供电，且该电网的B相电压 (即图1中的Ub)通过该调压器4给电流互感器5、滑动变阻器R、电感L1、电感L2以及12 个电容器供电。其中电流互感器5串接在该调压器4的输出电压回路中，模拟进线互感器， 采集的电流直接送入这六个无功补偿单元1 ;滑动变阻器R模拟阻性负载，最大电流为5A， 最大电阻值为75欧；电感L1模拟电感量较小的感性负载，单相电感量6. 14mH，仅接入单 相；电感L2模拟电感量较大的感性负载，由单相电感量6. 14mH和单相电感量5. 184mH串接 构成。此外，电容器C1-电容器C12模拟无功投入；可编程继电保护设备2采集各无功补偿 单元的继电器动作状态作为开关输入量，经过编程，驱动可编程继电保护设备2的相应输 出接口，执行投切电容动作。
[0057] 下面具体介绍该无功投切模拟测试系统的测试过程，但在具体测试之前，还需要 对该无功投切模拟测试系统进行初始化，具体初始化步骤为：
[0058] 1)调节该滑动变阻器R，使滑动变阻器R的阻值调节为最大阻值，该调压器4的初 始值为零；
[0059] 2)合上该空气开关3,接通该电网，将该调压器4的输出电压调节至10V左右（实 际8. 3V左右）；
[0060] 3)调节该滑动变阻器R，观察该无功投切模拟测试系统的功率因数，并将该功率 因数调节至0.7左右即可；
[0061] 4)统一通讯波特率，将电流互感器5变比设置为58,即在该调压器4的输出电压 实际值为8. 3V时，经过测量及计算获得电流互感器5变比为58。
[0062] 5)断开该空气开关3并再次合上该空气开关3。
[0063] 在进行完上述初始化步骤后，该些无功补偿单元开始组网，组网成功后即可开始 测试实验了，下面具体说明该测试过程：
[0064] 循环投切测试过程：
[0065] 该无功投切模拟测试系统接通该电网后，物理地址分别为1#、2#、3#、4#、5#和6# 的无功补偿单元自动组网，其中物理地址分别为1#、2#、3#、5#和6#的无功补偿单元连接上 网络，即组网成功，而物理地址为4#的无功补偿单元为手动组网方式，即物理地址为4#的 无功补偿单元只有通过工作人员的手动强制投入才能连接上网络，所以物理地址为4#的 无功补偿单元暂时未连接上网络。
[0066] 优先级最高（即物理地址最小）的无功补偿单元1中的控制器为主控制器，在本 实施例中，物理地址为1#的无功补偿单元中的控制器为主控制器。该主控制器用于计算 该无功投切测试系统的功率因数，此时该功率因数为0. 73,该主控制器判断出该功率因数 〇. 73小于目标范围0. 9-0. 95,则进一步地，该主控制器计算该功率因数与目标范围的差值 为0. 17-0. 22,并根据该差值计算需要投入的无功功率为120Kvar，如何根据该差值计算出 需要投入的无功功率是现有技术，这里就不再赘述。该主控制器知道了需要投入的无功功 率，从电容器C1-C12中未投入的电容器（即电容器C1-C12)中按照电容器的无功功率由大 到小的顺序选取无功功率之和等于该无功功率（120Kvar)的预投的电容器（即无功功率为 40Kvar的电容器C9,无功功率为40Kvar的电容器Cl 1，无功功率为20Kvar的电容器C1，无 功功率为20Kvar的电容器C2)。
[0067] 该主控制器还按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送一控制投 入信号至该些预投的电容器对应的无功补偿单元1。具体为：该主控制器先将控制投入信 号发送给无功功率为40Kvar的电容器C9对应的物理地址为5#的无功补偿单元，物理地址 为5#的无功补偿单元控制电容器C9投入，此时功率因数为0. 79 ;再将控制投入信号发送 给无功功率为40Kvar的电容器C11对应的物理地址为6#的无功补偿单元，物理地址为6# 的无功补偿单元控制电容器C11投入，此时功率因数为0. 85 ;再将控制投入信号发送给无 功功率为20Kvar的电容器C1对应的物理地址为1#的无功补偿单元，物理地址为1#的无 功补偿单元控制电容器C1投入，此时功率因数为0. 88 ;最后将控制投入信号发送给无功功 率为20Kvar的电容器C2对应的物理地址为1#的无功补偿单元，物理地址为1#的无功补 偿单元控制电容器C2投入，此时功率因数为0. 91。在投入无功功率之和为120Kvar的电容 器之后，该无功投切测试系统的功率因数就在目标范围〇. 9-0. 95之内了。
[0068] 手动改变该无功投切模拟测试系统的目标范围为0. 8-0. 85,通过上述过程可知此 时的功率因数为〇. 91，该主控制器判断出功率因数0. 91大于目标范围0. 8-0. 85,则进一步 地，该主控制器计算功率因数与目标范围的差值为0. 11-0. 16,并根据该差值（0. 11)计算 需要切除的无功功率为40Kvar，该主控制器知道了需要切除的无功功率，从已投入的电容 器（即电容器C9、电容器C11、电容器C1以及电容器C2)中按照电容器投入先后顺序选取 无功功率之和等于该无功功率（40Kvar)的预切的电容器（即无功功率为40Kvar的电容器 C9)，该主控制器将控制切除信号发送给无功功率为40Kvar的电容器C9对应的物理地址为 5#的无功补偿单元，物理地址为5#的无功补偿单元控制电容器C9切除，此时功率因数为 0. 85。在切除无功功率之和为40Kvar的电容器之后，该无功投切测试系统的功率因数就在 目标范围0.8-0. 85之内了。
[0069] 手动改变该无功投切模拟测试系统的目标范围为0. 9-0. 95,通过上述过程可知 此时的功率因数为0.85,该主控制器判断出功率因数0.85小于目标范围0.9-0. 95,则进 一步地，该主控制器计算功率因数与目标范围的差值为0. 05-0. 1，并根据该差值（0. 05) 计算需要投入的无功功率为40Kvar，该主控制器知道了需要投入的无功功率，从电容器 C1-C12中未投入的电容器中按照电容器由大到小的顺序选取无功功率之和等于该无功功 率（40Kvar)的预投的电容器（即无功功率为20Kvar的电容器C3,无功功率为20Kvar的电 容器C4)。该主控制器先将控制投入信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C3对应的物 理地址为2#的无功补偿单元，物理地址为2#的无功补偿单元控制电容器C3投入，此时功 率因数为〇. 88 ;再将控制投入信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C4对应的物理地址 为2#的无功补偿单元，物理地址为2#的无功补偿单元控制电容器C4投入，此时功率因数 为0. 92 ;在投入无功功率之和为40Kvar的电容器之后，该无功投切测试系统的功率因数就 在目标范围0.9-0. 95之内了。
[0070] 因此，该无功投切模拟测试系统在整个循环投切测试过程中一直遵循先投入先切 除、循环投切的原则，即该无功投切模拟测试系统的循环投切测试过程真实地模拟了现场 设备的循环投切过程。
[0071] 2)过补偿测试过程
[0072] 假设该无功投切模拟测试系统当前的功率因数为0. 92,目标范围为0. 9-0. 95,手 动强制投入物理地址为4#的无功补偿单元对应的无功功率为20Kvar的电容器C7,此时功 率因数为0. 95,并未超出目标范围，继续手动强制投入物理地址为4#的无功补偿单元对应 的无功功率为20Kvar的电容器C8,此时功率因数为0. 98,即该无功投切模拟测试系统出现 了过补偿的现象，需要切除部分已投入的电容器，具体为：
[0073] 假设已投入的电容器中按照投入的先后顺序分别为无功功率为20Kvar的电容器 C1、无功功率为20Kvar的电容器C2和无功功率为20Kvar的电容器C3,则该主控制器计算 功率因数（0.98)与目标范围（0.9-0.95)的差值为0.03-0. 08,并根据该差值（0.03)计算 需要切除的无功功率为40Kvar，该主控制器知道了需要切除的无功功率，从已投入的电容 器（即电容器C1、电容器C2以及电容器C3)中按照投入先后顺序选取无功功率之和等于 该无功功率（40Kvar)的预切的电容器（即无功功率为20Kvar的电容器C1和无功功率为 20Kvar的电容器C2)，该主控制器将控制切除信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C1 对应的物理地址为1#的无功补偿单元，物理地址为1#的无功补偿单元控制电容器C1切 除，此时功率因数为0. 96,再将控制切除信号发送给无功功率为20Kvar的电容器C2对应的 物理地址为1#的无功补偿单元，物理地址为1#的无功补偿单元控制电容器C2切除，此时 功率因数为0.93,即功率因数（0.93)在目标范围0.9-0. 95之内。
[0074] 因此，该无功投切模拟测试系统在出现过补偿现象时，需要切除部分已投入的电 容器，在此切除电容器的过程中也遵循先投入先切除、循环投切的原则，该无功投切模拟测 试系统的过补偿测试过程真实地模拟了现场设备的过补偿过程。
[0075] 3)甩负荷测试过程
[0076] 假设该无功投切模拟测试系统当前的功率因数为0. 9,目标范围为0. 9-0. 95,手 动强制切除电感L2,此时功率因数为0.99,超出了目标范围，需要切除部分已投入的电容 器，具体为：
[0077] 假设已投入的电容器中按照投入的先后顺序分别为无功功率为20Kvar的电容器 C4、20Kvar的电容器C5、无功功率为20Kvar的电容器C6和无功功率为lOKvar的电容器 C10,则该主控制器计算功率因数（0.99)与目标范围（0.9-0. 95)的差值为0.04-0. 09,并 根据该差值（0.04)计算需要切除的无功功率为40Kvar，该主控制器知道了需要切除的无 功功率，从已投入的电容器（即电容器C4、电容器C5、电容器C6以及电容器C10)中按照投 入先后顺序选取无功功率之和等于该无功功率（40Kvar)的预切的电容器（即无功功率为 20Kvar的电容器C4和无功功率为20Kvar的电容器C5)，该主控制器将控制切除信号发送 给无功功率为20Kvar的电容器C4对应的物理地址为2#的无功补偿单元，物理地址为2#的 无功补偿单元控制电容器C4切除，此时功率因数为0. 96,再将控制切除信号发送给无功功 率为20Kvar的电容器C5对应的物理地址为3#的无功补偿单元，物理地址为3#的无功补偿 单元控制电容器C5切除，此时功率因数为0.93,即功率因数（0.93)在目标范围0.9-0. 95 之内。
[0078] 因此，该无功投切模拟测试系统在切负荷时，系统中的功率因数骤然增大，需要切 除部分已投入的电容器，在此切除电容器的过程中也遵循先投入先切除的原则，该无功投 切模拟测试系统的甩负荷测试过程真实地模拟了现场设备的甩负荷过程。
[0079] 此外，本实施例的下表1给出了该无功投切模拟测试系统未接入电感L2时手动依 次投入各电容器的测试数据：
[0080] 表 1
[0081]
【权利要求】
1. 一种无功投切模拟测试系统，其特征在于，其包括多个并联的电容器、多个用于控 制该些电容器投切的无功补偿单元、一投切开关以及至少一与该些电容器相并联的感性负 载，该些无功补偿单元均对应有一优先级且电连接一电源，该投切开关包括多个输入接口 和与该些输入接口 一一对应的输出接口，每一输出接口均连接该些电容器中的一个，每一 无功补偿单元均对应连接该些输入接口中的若干个，且每一无功补偿单元连接的输入接口 均不同； 接通该电源后，该些无功补偿单元自动组网，且在组网成功后，优先级最高的无功补偿 单元中的主控制器用于计算该无功投切测试系统的功率因数，并比较该功率因数与一目标 值的大小，若该功率因数小于该目标值则该主控制器还用于计算该功率因数与该目标值的 差值，并根据该差值计算需要投入的无功功率，该主控制器用于发送一控制投入信号至从 该些电容器中未投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预投的电容器对 应的无功补偿单元；该些对应的无功补偿单元用于控制对应的预投的电容器投入； 若该功率因数大于该目标值或强制切除该感性负载则该主控制器还用于计算该功率 因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无功功率，该主控制器用于发送一 控制切除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和等于该无功功率的预切的电容 器对应的无功补偿单元；该些对应的无功补偿单元用于控制对应的预切的电容器切除。
2. 如权利要求1所述的无功投切模拟测试系统，其特征在于，该主控制器用于从该些 电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功率由大到小的顺序选取该些预投的电容 器，并按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送该控制投入信号至该些对应 的无功补偿单元。
3. 如权利要求1所述的无功投切模拟测试系统，其特征在于，该主控制器用于从已投 入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取该些预切的电容器，并按照该些预切的电容 器的投入先后顺序发送该控制切除信号至该些对应的无功补偿单元。
4. 如权利要求1所述的无功投切模拟测试系统，其特征在于，该无功投切模拟测试系 统还包括一用于接入电网的调压器和一与该调压器的输出端串接的电流互感器，该电流互 感器还与每一无功补偿单元相连接，每一无功补偿单元均接入该电网，该调压器、该感性负 载和该电流互感器构成一回路。
5. 如权利要求1-4中任意一项所述的无功投切模拟测试系统，其特征在于，该无功投 切模拟测试系统还包括一滑动变阻器，该滑动变阻器与该感性负载相并联。
6. 如权利要求1-4中任意一项所述的无功投切模拟测试系统，其特征在于，该投切开 关为一可编程继电保护设备，该些无功补偿单元均为C7系列电容器设备。
7. -种无功投切模拟测试方法，其特征在于，其利用如权利要求1-6中任意一项所述 的无功投切模拟测试系统实现，该无功投切模拟测试方法包括以下步骤： &、接通该电源后，该些无功补偿单元自动组网，且组网成功； 52、 优先级最高的无功补偿单元中的主控制器计算该无功投切测试系统的功率因数， 并比较该功率因数与该目标值的大小，若是该功率因数小于该目标值则进入步骤&，若是 该功率因数大于该目标值则进入步骤S 6 ; 53、 该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要投入的无 功功率； s4、该主控制器发送该控制投入信号至从该些电容器中未投入的电容器中选取的无功 功率之和等于该无功功率的预投的电容器对应的无功补偿单元； s5、该些对应的无功补偿单元控制对应的预投的电容器投入，结束流程； s6、该主控制器计算该功率因数与该目标值的差值，并根据该差值计算需要切除的无 功功率； s7、该主控制器发送该控制切除信号至从已投入的电容器中选取的无功功率之和等于 该无功功率的预切的电容器对应的无功补偿单元； s8、该些对应的无功补偿单元控制对应的预切的电容器切除，结束流程。
8. 如权利要求7所述的无功投切模拟测试方法，其特征在于，在步骤S4中，该主控制器 从该些电容器中未投入的电容器中按照电容器的无功功率由大到小的顺序选取该些预投 的电容器，并按照该些预投的电容器的无功功率由大到小的顺序发送该控制投入信号至该 些对应的无功补偿单元。
9. 如权利要求7所述的无功投切模拟测试方法，其特征在于，在步骤S7中，该主控制器 从已投入的电容器中按照电容器的投入先后顺序选取该些预切的电容器，并按照该些预切 的电容器的投入先后顺序发送该控制切除信号至该些对应的无功补偿单元。
【文档编号】H02J3/18GK104297581SQ201410270038
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】郑雷 申请人:上海致维电气有限公司