一种台区无功补偿系统及方法与流程

本发明属于电力无功补偿技术领域，具体涉及一种台区无功补偿系统及方法。

背景技术：

台区，在电力系统中，指一台变压器的供电范围或区域。

配变，配电变压器的简称，指配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。

随着大量作为非线性负载的电力电子装置接入电网，电网中不可避免的产生谐波污染，谐波污染会影响电网侧电能质量，需要对谐波进行抑制。谐波抑制就是通过在电网中进行无功补偿，产生与谐波波形一致但相位相反的电流来补偿非线性负载带来的谐波电流。

随着农村的发展，农村配电需要日益增加，农村中使用的多是配电网电压，采用常规台区结构不能满足农村配电网低压的需求，一是台区配变数量增多，由原来单一大容量配变，转变成小容量密布点的结构；二是各配变无功补偿容量分散，调解范围受限，不能有效发挥综合调解作用，无功补偿效果差；三是无功补偿装置投切情况不客观不可控，设备损坏后不能及时发现，设备位于负荷前端，电压控制不准确，易造成末端低电压和首段过电压同时发生问题。

此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种台区无功补偿系统及方法，是非常有必要的。

技术实现要素：

针对现有技术的上述现有农村配电网低压配电台区无功补偿装置补偿容量不足或精度不足造欠补偿以及过补偿问题的缺陷，本发明提供一种台区无功补偿系统及方法，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种台区无功补偿系统，包括无功补偿装置、电压采集模块、补偿控制模块、通信模块以及本地存储模块；补偿控制模块与无功补偿装置、电压采集模块、通信模块以及本地存储模块连接，通信模块连接有云主站展示装置；

无功补偿装置设置在台区内配变的低压线路中，并与非线性负载并联；

电压采集模块设置在台区内配变低压线路末端供电位置处，采集所在配变低压线路末端电压值；

补偿控制模块获取电压采集模块采集的台区内对应配变低压线路末端电压值，设定为第一电压值，判断第一电压值是否超出设定电压阈值范围，并在第一电压值超出设定电压阈值范围时，对配变进行控制调整直至第一电压值符合设定电压阈值范围；补偿控制模块还判断第一电压值的波动幅度是否在设定电压波动幅度范围，并在第一电压值的波动幅度超出设定电压波动幅度范围时，对无功补偿装置的电容投切进行控制调整，直至第一电压值的波动幅度符合电压波动幅度范围；

补偿控制模块还获取无功补偿装置的投切信息，并将投切信息、第一电压值存储在本地存储模块，以及通过通信模块上传到云主站展示装置进行实时动态展示。

进一步地，设定电压阈值范围为大于等于190v，并且小于等于235v。设定电压阈值范围符合农村低压用电的特点，保证用电安全。

进一步地，电压采集模块采用电压互感器采集配变低压线路末端电压值，电压采集模块与对应配变电压线路之间隔离电压大于设定隔离电压阈值。电压互感器基于霍尔效应对应电压、电流进行测量，不受外界环境因素影响，保证测量精度不会发生变化，低压线路末端作为圆边电流，电压互感器作为副边电流，两者之间具有良好的电气隔离。

进一步地，设定隔离电压阈值的有效值为9600v。隔离电压达到9600vrms，使得电压互感器可测量任意波形的电流，甚至对瞬态峰值的测量，作为副边的电压互感器真实地反应作为低压线路末端的原边电流波形，从而不会因为电压互感器隔离精度影响被测电流波形，使得无功补偿装置补偿更加准确。

进一步地，台区的配变数量、无功补偿装置及电压采集模块数量均为若干个；

补偿控制模块通过各电压采集模块采集的对应配变低压线路末端电压值，控制调整对应无功补偿装置的电容投切，并对各无功补偿装置的投切信息进行监控；

各台区的补偿控制模块均通过对应通信模块与云主站展示装置连接；

各补偿控制模块的通信模块按照设定优先级、设定传送方式、设定通信速率以及设定的帧数据格式向云主站展示装置发送对应台区的第一电压值以及无功补偿装置的投切信息。云主站展示装置将各台区的补偿控制模块上传的无功补偿装置监控信息进行展示，对无功补偿装置是否投切进行监控，对无功补偿装置内的电容投切进行监控。各台区的补偿控制模块按照设定优先级向云主站展示装置发送信息，优先级高的先发送，优先级低的后发送，设定传送方式包括点对点、点对多点以及点对全局广播三种。实现多个台区第一电压值输入，对多个台区的无功补偿装置进行控制，实现实时采集比对，自动调解各输出的无功补偿情况，实现农村整村的无功稳定补偿，实现线路各台区供电点的电压稳定解决分散式无功补偿精确补偿。

进一步地，同一台区同一配变对应的无功补偿装置数量为若干个，各无功补偿装置并联在同一线性负载两端；

补偿控制模块控制调整各无功补偿装置的电容投切，直至第一电压值符合设定电压波动幅度范围。同一个线性负载可并联多个无功补偿装置，根据第一电压值判断并联的多个无功补偿装置的投切以及每个无功补偿装置的电容投切。

进一步地，补偿控制模块还连接有报警装置；

补偿控制模块判断第一电压值超出设定电压阈值范围，控制调整配变仍不能将第一电压值调整到设定电压阈值范围，或者判断第一电压值的波动幅度超出设定电压波动幅度范围，而控制调整无功补偿装置的电容投切后仍不能将第一电压值的波动幅度调整到设定电压波动幅度范围，则通过报警装置进行报警，上传台区位置、配变位置以及故障的无功补偿装置位置。数据实时上传云主站展示装置，能够实现无功补偿装置投切及运行情况的实时监控，自动告警，实现无功补偿装置故障一键报修。

第二方面，本发明提供一种基于上述第一方面的台区无功补偿系统的补偿方法，包括如下步骤：

s1.各电压采集模块采集台区内配变低压线路末端电压值，设定为第一电压值，提供给补偿控制模块；

s2.补偿控制模块根据采集的台区内对应配变的第一电压值，判断第一电压值是否超出设定电压阈值范围，并在第一电压值超出设定电压阈值范围时，对配变进行控制调整，直至第一电压值符合设定电压阈值范围；

s3.补偿控制模块根据采集的台区内对应配变的第一电压值，判断第一电压波动幅度是否超出设定电压波动幅度范围，并在第一电压波动幅度超出设定电压波动幅度范围时，对无功补偿装置的电容投切进行控制调整，直至第一电压波动幅度符合设定电压波动幅度范围；

s4.补偿控制模块获取无功补偿装置的投切信息，并将投切信息、第一电压值存储在本地存储模块，以及通过通信模块上传到云主站展示装置进行实时动态展示。

进一步地，步骤s2具体步骤如下：

s21.补偿控制模块根据采集的台区内对应配变的第一电压值，判断第一电压值是否超出设定电压阈值范围；

若是，进入步骤s22；

若否，进入步骤s3；

s22.补偿控制模块控制对应配变调整，再采集台区内配变低压线路末端电压值，返回步骤s21。设定电压阈值范围符合农村低压用电的特点，保证用电安全。

进一步地，步骤s3具体步骤如下：

s31.补偿控制模块根据采集的台区内对应配变的第一电压值，统计出第一电压值的波动幅度；

s32.补偿控制模块判断第一电压值波动幅度是否超出设定电压波动幅度范围；

若是，进入步骤s33；

若否，进入步骤s4；

s33.补偿控制模块对并联在同一线性负载的无功补偿装置的电容投切进行控制调整，再采集台区内配变低压线路末端电压值，返回步骤s31。电压波动幅度范围体现对谐波的抑制，保证无功补偿的效果。

进一步地，步骤s4中还包括：

当补偿控制模块判断第一电压值超出设定电压阈值范围，控制调整配变仍不能将第一电压值调整到设定电压阈值范围，或者判断第一电压值的波动幅度超出设定电压波动幅度范围，而控制调整无功补偿装置的电容投切后仍不能将第一电压值的波动幅度调整到设定电压波动幅度范围，则通过报警装置进行报警，上传台区位置、配变位置以及故障的无功补偿装置位置。

进一步地，步骤s4中，各补偿控制模块的通信模块按照设定优先级、设定传送方式、设定通信速率以及设定的帧数据格式向云主站展示装置发送对应台区的第一电压值以及无功补偿装置的投切信息。各台区的补偿控制模块按照设定优先级向云主站展示装置发送信息，优先级高的先发送，优先级低的后发送，设定传送方式包括点对点、点对多点以及点对全局广播三种。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的台区无功补偿系统及方法，实现农村配电网低压台区无功补偿装置补偿容量及补偿精度的精确控制，通过电压采集模块采集电压数据进行精确对比，有效控制电压去取，自动比对各台区末端电压情况，自动调解无功投切，实现区域电压稳定，功率因数最大化，并实现无功补偿装置电容投切的监控数据上传，实现农村分散式无功补偿的精确控制，实现大区间动态补偿及高精度补偿，并对无功补偿监测数据上传到云主站动态展示。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的系统的原理框图；

图2是本发明的方法流程示意图一；

图3是本发明的方法流程示意图二；

图中，1-补偿控制模块；2-无功补偿装置；3-电压采集模块；4-通信模块；5-本地存储模块；6-云主站展示装置；7-报警装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明提供一种台区无功补偿系统，包括无功补偿装置2、电压采集模块3、补偿控制模块1、通信模块4以及本地存储模块5；补偿控制模块1与无功补偿装置2、电压采集模块3、通信模块4以及本地存储模块5连接，通信模块4连接有云主站展示装置6；

无功补偿装置2设置在台区内配变的低压线路中，并与非线性负载并联；

电压采集模块3设置在台区内配变低压线路末端供电位置处，采集所在配变低压线路末端电压值；

补偿控制模块1获取电压采集模块3采集的台区内对应配变低压线路末端电压值，设定为第一电压值，判断第一电压值是否超出设定电压阈值范围，并在第一电压值超出设定电压阈值范围时，对配变进行控制调整直至第一电压值符合设定电压阈值范围；补偿控制模块1还判断第一电压值的波动幅度是否在设定电压波动幅度范围，并在第一电压值的波动幅度超出设定电压波动幅度范围时，对无功补偿装置2的电容投切进行控制调整，直至第一电压值的波动幅度符合电压波动幅度范围；

补偿控制模块1还获取无功补偿装置2的投切信息，并将投切信息、第一电压值存储在本地存储模块5，以及通过通信模块4上传到云主站展示装置6进行实时动态展示。

实施例2：

如图1所示，本发明提供一种台区无功补偿系统，包括无功补偿装置2、电压采集模块3、补偿控制模块1、通信模块4以及本地存储模块5；补偿控制模块1与无功补偿装置2、电压采集模块3、通信模块4以及本地存储模块5连接，通信模块4连接有云主站展示装置6；

无功补偿装置2设置在台区内配变的低压线路中，并与非线性负载并联；非线性负载是指内含整流设备的负载；在电子线路中，电压与电流不成线性关系，在负载的投入、运行过程中，电压和电流的关系是经常变化的；

电压采集模块3设置在台区内配变低压线路末端供电位置处，采集所在配变低压线路末端电压值；电压采集模块3采用电压互感器采集配变低压线路末端电压值，电压采集模块3与对应配变电压线路之间隔离电压大于设定隔离电压阈值；设定隔离电压阈值的有效值为9600v；

补偿控制模块1获取电压采集模块3采集的台区内对应配变低压线路末端电压值，设定为第一电压值，判断第一电压值是否超出设定电压阈值范围，并在第一电压值超出设定电压阈值范围时，对配变进行控制调整直至第一电压值符合设定电压阈值范围；补偿控制模块1还判断第一电压值的波动幅度是否在设定电压波动幅度范围，并在第一电压值的波动幅度超出设定电压波动幅度范围时，对无功补偿装置2的电容投切进行控制调整，直至第一电压值的波动幅度符合电压波动幅度范围；设定电压阈值范围为大于等于190v，小于等于235v；

补偿控制模块1还获取无功补偿装置2的投切信息，并将投切信息、第一电压值存储在本地存储模块5，以及通过通信模块4上传到云主站展示装置6进行实时动态展示；

台区的配变数量、无功补偿装置2及电压采集模块3数量均为若干个；

补偿控制模块1通过各电压采集模块3采集的对应配变低压线路末端电压值，控制调整对应无功补偿装置2的电容投切，并对各无功补偿装置2的投切信息进行监控；

各台区的补偿控制模块均通过对应通信模块4与云主站展示装置6连接；

各补偿控制模块1的通信模块4按照设定优先级、设定传送方式、设定通信速率以及设定的帧数据格式向云主站展示装置6发送对应台区的第一电压值以及无功补偿装置2的投切信息；例如，各补偿控制模块1的通信模块4按照设定优先级，优先级高的先发送，优先级低的后发送，设定传送方式包括点对点、点对多点、点对全局广播三种，通信距离可达6km，设定通信速率可达1mb/s，同时发送数据的补偿控制模块1数量可达110个，采用短帧结构，每帧8个有效字节。

同一台区同一配变对应的无功补偿装置2数量为若干个，各无功补偿装置2并联在同一线性负载两端；

补偿控制模块1控制调整各无功补偿装置的电容投切，直至第一电压值符合设定电压波动幅度范围；

补偿控制模块1还连接有报警装置7；

补偿控制模块1判断第一电压值超出设定电压阈值范围，控制调整配变仍不能将第一电压值调整到设定电压阈值范围，或者判断第一电压值的波动幅度超出设定电压波动幅度范围，而控制调整无功补偿装置2的电容投切后仍不能将第一电压值的波动幅度调整到设定电压波动幅度范围，则通过报警装置7进行报警，上传台区位置、配变位置以及故障的无功补偿装置2位置。

实施例3：

如图2所示，本发明提供一种基于上述实施例1或2的台区无功补偿系统的补偿方法，包括如下步骤：

s1.各电压采集模块采集各台区内配变低压线路末端电压值，设定为第一电压值，提供给补偿控制模块；

s2.补偿控制模块根据采集的台区内配变的第一电压值，判断第一电压值是否超出设定电压阈值范围，并在第一电压值超出设定电压阈值范围时，对配变进行控制调整，直至第一电压值符合设定电压阈值范围；

s3.补偿控制模块根据采集的台区内对应配变的第一电压值，判断第一电压波动幅度是否超出设定电压波动幅度范围，并在第一电压波动幅度超出设定电压波动幅度范围时，对无功补偿装置的电容投切进行控制调整，直至第一电压波动幅度符合设定电压波动幅度范围；

s4.补偿控制模块获取无功补偿装置的投切信息，并将投切信息、第一电压值存储在本地存储模块，以及通过通信模块上传到云主站展示装置进行实时动态展示。

实施例4：

如图3所示，本发明提供一种台区无功补偿方法，包括如下步骤：

s1.各电压采集模块采集各台区内配变低压线路末端电压值，设定为第一电压值，提供给补偿控制模块；

s2.补偿控制模块根据采集的台区内配变的第一电压值，判断第一电压值是否超出设定电压阈值范围，并在第一电压值超出设定电压阈值范围时，对配变进行控制调整，直至第一电压值符合设定电压阈值范围；具体步骤如下：

s21.补偿控制模块根据采集的台区内对应配变的第一电压值，判断第一电压值是否超出设定电压阈值范围；

若是，进入步骤s22；

若否，进入步骤s3；

s22.补偿控制模块控制对应配变调整，再采集台区内配变低压线路末端电压值，返回步骤s21；

s3.补偿控制模块根据采集的台区内对应配变的第一电压值，判断第一电压波动幅度是否超出设定电压波动幅度范围，并在第一电压波动幅度超出设定电压波动幅度范围时，对无功补偿装置的电容投切进行控制调整，直至第一电压波动幅度符合设定电压波动幅度范围；具体步骤如下：

s31.补偿控制模块根据采集的台区内对应配变的第一电压值，统计出第一电压值的波动幅度；

s32.补偿控制模块判断第一电压波动幅度是否超出设定电压波动幅度范围；

若是，进入步骤s33；

若否，进入步骤s4；

s33.补偿控制模块对并联在同一线性负载的无功补偿装置的电容投切进行控制调整，再采集台区内配变低压线路末端电压值，返回步骤s31；

s4.补偿控制模块获取无功补偿装置的投切信息，并将投切信息、第一电压值存储在本地存储模块，以及通过通信模块上传到云主站展示装置进行实时动态展示；当补偿控制模块判断第一电压值超出设定电压阈值范围，控制调整配变仍不能将第一电压值调整到设定电压阈值范围，或者判断第一电压的波动幅度超出设定电压波动幅度范围，而控制调整无功补偿装置的电容投切后仍不能将第一电压值的波动幅度调整到设定电压波动幅度范围，则通过报警装置进行报警，上传台区位置、配变位置以及故障的无功补偿装置位置；

各补偿控制模块的通信模块按照设定优先级、设定传送方式、设定通信速率以及设定的帧数据格式向云主站展示装置发送对应台区的第一电压值以及无功补偿装置的投切信息。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。