基于自动组网的无功补偿模块及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于自动组网的无功补偿模块及方法，包括顺次连接的系统电量测量模块、无功补偿控制策略模块、控制指令输出模块和总线通讯模块，总线通讯模块与总线通讯，依次连接的主机自动产生模块、地址自动分配模块和电流变比自动识别模块，且主机自动产生模块、地址自动分配模块和电流变比自动识别模块的指令输出端都与总线通讯模块连接；系统电量测量模块分别接收进线柜信号和电流变比自动识别模块的输出信号。本发明无须人工干预设置，产生唯一的控制主机，同时，主机能够自动分配从机地址和自动识别进线柜电流互感器变比，从而对进线柜母线电量的采样，再根据设定目标自动控制其它无功补偿模块的投切。
【专利说明】 基于自动组网的无功补偿模块及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无功补偿领域，尤其涉及一种基于自动组网的无功补偿模块及方法。
【背景技术】
[0002]目前市场上出现的智能无功补偿模块，都是需要通过人工设置不同的地址，再连接成一个控制系统。这样，一旦把相同地址的智能电容器模块放在同一系统中，系统将不能正常运行，甚至会崩溃；而且系统组网成功后，用户还要设置进线柜电流变比，系统才能正常工作，这会对用户使用者提出一定的技术要求。
【发明内容】
[0003]发明目的:本发明提供一种无须人工干预、自动组网成无功补偿控制系统的无功补偿模块及方法。
[0004]技术方案:一种基于自动组网的无功补偿模块，包括顺次连接的系统电量测量模块、无功补偿控制策略模块、控制指令输出模块和总线通讯模块，总线通讯模块与总线通讯，还包括依次连接的主机自动产生模块、地址自动分配模块和电流变比自动识别模块，且主机自动产生模块、地址自动分配模块和电流变比自动识别模块的指令输出端都与总线通讯模块连接；所述系统电量测量模块分别接收进线柜信号和电流变比自动识别模块的输出信号。
[0005]所述系统电量测量模块包括由三相分压电阻和电容组成的抗混叠滤波器以及由TVS管组成的信号钳位电路，以防止信号超出范围。
[0006]所述主机自动产生模块用于产生主机，主机自动产生模块检测是否接收到总线的特定命令码，如果未接收到，主机自动产生模块向总线发送特定命令码，当总线冲突时，随机延时一段时间再发送，发送成功成为主机；如果接收到，则主机自动产生模块不向总线上发送特定命令码，自动成为从机。
[0007]所述地址自动分配模块用于分配从机唯一地址，地址自动分配模块把总线上发布的从机信息根据地址大小排序并存储在联机数组中，如果发现某从机发布信息的地址与联机数组中重复，则自动修改重复模块地址。
[0008]所述电流变比自动识别模块通过K = Q2+ (Q1-Q3)的公式计算出电流变比大小，其中K为电流变比大小，Ql为主机记录投入前的无功量，Q2为投入的已知无功容量，Q3为监测的投入后无功量。
[0009]本发明还提供一种基于自动组网的无功补偿方法，包括如下步骤:
[0010]I)主机自动产生模块产生主机；
[0011 ] 2)地址自动分配模块给从机分配唯一地址；
[0012]3)电流变比自动识别模块和系统电量测量模块计算出进线柜电流变比大小；
[0013]4)无功补偿控制策略模块输出到控制指令输出模块，控制指令输出模块输出到总线通讯模块；
[0014]5)总线通讯模块把通讯报文向总线上发布。
[0015]所述步骤I)包括:主机自动产生模块检测是否接收到总线的特定命令码，如果未接收到，主机自动产生模块向总线发送特定命令码，当总线冲突时，随机延时一段时间再发送，发送成功成为主机；如果接收到，则主机自动产生模块不向总线上发送特定命令码，自动成为从机。
[0016]所述步骤2)包括:总线上的每个从机逐个向总线发布本模块信息，地址自动分配模块把总线上发布的信息根据地址大小排序并存储在联机数组中，如果发现某从机发布信息的地址与联机数组中重复，则自动修改重复模块地址。
[0017]所述步骤3)包括:主机记录投入前系统无功量Q1，然后投入已知的无功容量Q2，同时监测投入后无功量Q3，通过电流变比K = Q2+(Q1-Q3)公式计算出电流变比大小。
[0018]有益效果:本发明主要应用于低压无功补偿中，通过自动组网可以使任意N+1台无功补偿模块自动构成了控制系统。无须人工干预设置，产生唯一的控制主机，并且主机的进线柜电流变比可自动设置，达到即插即用的效果。同时，主机能够自动分配从机地址和自动识别进线柜电流互感器变比，从而对进线柜母线电量的采样，再根据设定目标自动控制其它无功补偿模块的投切。本发明能根据系统需要产生无功电流，提高系统功率因数。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明基于自动组网的无功补偿模块的模块框图；
[0020]图2为本发明中系统电量测量模块的电路图；
[0021]图3是本发明基于自动组网的无功补偿模块的应用接线图；
[0022]图4是本发明基于自动组网的无功补偿方法的主机自动产生模块流程图；
[0023]图5是本发明基于自动组网的无功补偿方法的地址自动分配模块流程图；
[0024]图6是本发明基于自动组网的无功补偿方法的电流变比自动识别模块流程图。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，一种基于自动组网的无功补偿模块包括系统电量测量模块、无功补偿控制策略模块、控制指令输出模块、主机自动产生模块、地址自动分配模块、电流变比自动识别模块和总线通讯模块。主机自动产生模块的指令输出端连接到总线通讯模块，总线通讯模块把主机竞争指令的特定命令码输出到总线上，主机自动产生模块成功取得主机身份完成后，主机自动产生模块的输出端连接到地址自动分配模块的输入端，地址自动分配模块的指令输出端连接到总线通讯模块，自动地址分配程序完成地址分配后，地址自动分配模块的输出端连接到电流变比自动识别模块的输入端，电流变比自动识别模块的指令输出端连接到总线通讯模块，电流变比自动识别模块完成后，电流变比自动识别模块的输出端连接到系统电量测量模块，进线柜信号输入到系统电量测量模块，系统电量测量模块的输出端连接到无功补偿控制策略模块的输入端，无功补偿控制策略模块的输出端连接到控制指令输出模块，控制指令输出模块把控制命令转换为通讯控制码输出到总线通讯模块，总线通讯模块转换为一定的通讯规约输出到总线上。如图2所示，本实施例中系统电量测量模块的电路图包括:运算放大器U4、三相分压电阻R4?R12，R20?R22、TVS管Dl，D3，D4、电容C9、C16、C17，其中R15，C9、R16，C16、R28，C17分别组合成抗混叠滤波器，TVS管Dl，D3，D4组成信号钳位电路，防止信号超出范围。
[0026]如图3所示，本发明与其它模块联机后可自动产生控制主机，并且该主机可对系统中每个联机模块进行实时监控。采用N+1台本发明基于自动组网的无功补偿模块对系统进行无功补偿，该无功补偿模块安装于电力低压配电系统中，每台无功补偿模块能独立运行或根据需要组合运行。本发明经过断路器连接于低压配电母联上，根据所需无功补偿容量进行模块化并联连接，每台无功补偿模块通过总线连接在一起。
[0027]本发明还提供一种基于自动组网的无功补偿方法，包括如下步骤:
[0028]I)主机自动产生模块产生主机。如图4所示，主机自动产生模块检测是否接收到总线的特定命令码，如果未接收到，主机自动产生模块向总线发送特定命令码，当总线冲突时，随机延时一段时间再发送，发送成功成为主机；如果接收到，则主机自动产生模块不向总线上发送特定命令码，自动成为从机。总线上每个基于自动组网的无功补偿模块竞争向总线发送特定命令码，如果发现总线冲突，就随机延时一段时间再发送，这样可以防止再次总线冲突。同时，当主机产生后，其它基于自动组网的无功补偿模块接收到特定命令码，自动变成从机，不会自动向总线上发送特定命令码。
[0029]2)地址自动分配模块给从机分配唯一地址。如图5所示，主机上的地址自动分配模块会发送询问命令，主机命令总线上的每个从机收到主机命令后逐个向总线发布本模块信息，如未成功发布，随即延时发布。主机上的地址自动分配模块把总线上发布的信息根据地址大小排序并存储在联机数组中，如果发现某从机模块发布信息的地址与联机数组中重复，地址自动分配模块会自动修改重复模块地址。
[0030]3)电流变比自动识别模块和系统电量测量模块计算出进线柜电流变比大小。如图6所示，主机记录投入前系统无功量Q1，然后投入已知的无功容量Q2，同时监测投入后无功量Q3，电流变比自动识别模块通过电流变比K = Q2+ (Q1-Q3)公式推算出电流变比大小。
[0031]4)无功补偿控制策略模块输出到控制指令输出模块，控制指令输出模块输出到总线通讯模块；
[0032]5)总线通讯模块把通讯报文向总线上发布。
[0033]本发明主要应用于低压无功补偿中，通过自动组网技术可以使任意N+1台无功补偿模块自动构成了控制系统，无须人工干预设置，即可产生唯一的控制主机，并且该主机可对系统中每个联机模块进行实时监控。同时，主机能够自动分配从机地址和自动识别进线柜电流互感器变比，用户无须设置任何参数，本发明可自适应运行，自动设置进线柜取样电流变比。对进线柜母线电量的采样，再根据设定目标自动控制其它无功补偿模块的投切。
【权利要求】
1.一种基于自动组网的无功补偿模块，包括顺次连接的系统电量测量模块、无功补偿控制策略模块、控制指令输出模块和总线通讯模块，总线通讯模块与总线通讯，其特征在于，还包括依次连接的主机自动产生模块、地址自动分配模块和电流变比自动识别模块，且主机自动产生模块、地址自动分配模块和电流变比自动识别模块的指令输出端都与总线通讯模块连接；所述系统电量测量模块分别接收进线柜信号和电流变比自动识别模块的输出信号。
2.根据权利要求1所述的基于自动组网的无功补偿模块，其特征在于，所述系统电量测量模块包括由三相分压电阻和电容组成的抗混叠滤波器以及由管组成的信号钳位电路，以防止信号超出范围。
3.根据权利要求1所述的基于自动组网的无功补偿模块，其特征在于，所述主机自动产生模块用于产生主机，主机自动产生模块检测是否接收到总线的特定命令码，如果未接收到，主机自动产生模块向总线发送特定命令码，当总线冲突时，随机延时一段时间再发送，发送成功成为主机；如果接收到，则主机自动产生模块不向总线上发送特定命令码，自动成为从机。
4.根据权利要求1所述的基于自动组网的无功补偿模块，其特征在于，所述地址自动分配模块用于分配从机唯一地址，地址自动分配模块把总线上发布的从机信息根据地址大小排序并存储在联机数组中，如果发现某从机发布信息的地址与联机数组中重复，则自动修改重复模块地址。
5.根据权利要求1所述的基于自动组网的无功补偿模块，其特征在于，所述电流变比自动识别模块通过X = 02+ (01-03)的公式计算出电流变比大小，其中1(为电流变比大小，01为主机记录投入前的无功量，02为投入的已知无功容量，03为监测的投入后无功量。
6.一种基于自动组网的无功补偿方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)主机自动产生模块产生主机； 2)地址自动分配模块给从机分配唯一地址； 3)电流变比自动识别模块和系统电量测量模块计算出进线柜电流变比大小； 4)无功补偿控制策略模块输出到控制指令输出模块，控制指令输出模块输出到总线通讯模块； 5)总线通讯模块把通讯报文向总线上发布。
7.根据权利要求5所述的基于自动组网的无功补偿方法，其特征在于，所述步骤1)包括:主机自动产生模块检测是否接收到总线的特定命令码，如果未接收到，主机自动产生模块向总线发送特定命令码，当总线冲突时，随机延时一段时间再发送，发送成功成为主机；如果接收到，则主机自动产生模块不向总线上发送特定命令码，自动成为从机。
8.根据权利要求5所述的基于自动组网的无功补偿方法，其特征在于，所述步骤2)包括:总线上的每个从机逐个向总线发布本模块信息，地址自动分配模块把总线上发布的信息根据地址大小排序并存储在联机数组中，如果发现某从机发布信息的地址与联机数组中重复，则自动修改重复模块地址。
9.根据权利要求5所述的基于自动组网的无功补偿方法，其特征在于，所述步骤3)包括:主机记录投入前系统无功量01，然后投入已知的无功容量02，同时监测投入后无功量.03，通过电流变比1( = 02+(01-03)公式计算出电流变比大小。
【文档编号】H02J13/00GK104485741SQ201410754059
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】沈雷明, 张凤雏, 许文专, 蒋鑫 申请人:江苏斯菲尔电气股份有限公司