專利名稱：10kV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種配電網(wǎng)的無功補償，S卩IOkV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，在國內(nèi)外區(qū)域電網(wǎng)中，都有智能無功優(yōu)化與控制系統(tǒng)在應用，對于無功優(yōu)化算法的研究日益深入。但是IOkV及以下配電網(wǎng)的無功補償發(fā)展相對落后，不僅由于配電網(wǎng)具有負荷隨季節(jié)波動較大，供電半徑較長，線路末端電壓較低等特點，而且配電網(wǎng)無功補償?shù)姆治龇椒ㄅc補償方式的也具有其特殊性。國內(nèi)同類產(chǎn)品，由于體積大，重量重，必須用雙桿安裝(H臺)，如功率因數(shù)型補償裝置及SVC型補償裝置。IOkV配電線路無功補償，以往采用的投切方式多數(shù)為功率因數(shù)型，SVC型也是采用功率因數(shù)進行比較和投切，均 為圍繞安裝點的參數(shù)進行控制，無法考慮整個配電線路的狀況最優(yōu)控制。配電網(wǎng)無功補償?shù)膬?yōu)化研究，已有報道，但通過遠程通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)上下位機之間的雙向數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)功率因數(shù)和電壓的雙控，未見文獻報道。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述不足而提供一種利用移動通信網(wǎng)和INTER互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)功率因數(shù)和電壓雙控的IOkV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)解決方案是10kV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)包括若干隨器無功動態(tài)補償裝置和配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)；隨器無功動態(tài)補償裝置安裝在變壓器低壓側(cè)與變壓器同投同切；配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)包括若干個配電線路無功補償智能終端、GPRS網(wǎng)絡傳輸、通信服務器、internet網(wǎng)絡、上位機。無功補償智能終端包括數(shù)據(jù)傳輸單元DTU、控制器、投切開關(guān)(高壓真空接觸器)和補償電容器?？刂破靼ㄐ盘枡z測與處理模塊，負責采集電壓、電流信號，間接求得功率因數(shù)值，并把這些信號轉(zhuǎn)換成單片機控制模塊能夠接收的信號；單片機控制模塊，采用16位高速單片機，對采集的補償點參數(shù)進行分析和處理，得到補償決策所需的原始數(shù)據(jù)，并通過GPRS通信模塊傳送給上位機，并接受上位機的優(yōu)化控制指令，實現(xiàn)自動補償；通信模塊，采用GPRS遠程通信，負責建立單片機與上位機以及其它補償裝置之間的通信通道。隨器無功動態(tài)補償裝置包括的控制電路包括電壓互感器、信號變換電路、低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、16位微處理器、光電耦合器、繼電器驅(qū)動電路、繼電器、接觸器、補償電容器組。IOkV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)的控制方法采用配電網(wǎng)隨器動態(tài)補償方法和配電線路無功補償優(yōu)化方法；配電網(wǎng)隨器動態(tài)補償方法是對電網(wǎng)電流、電壓進行采樣和處理，從而計算出電網(wǎng)的功率因數(shù)，并根據(jù)無功補償算法控制補償電容的投切，以達到改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量，提高配電網(wǎng)的功率因數(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)無功補償?shù)淖饔茫慌潆娋€路無功補償優(yōu)化方法中控制電容器的自動投切是通過遠程通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)上、下位機之間的雙向數(shù)據(jù)交換，下位機采集各補償點的實測電壓和投切情況傳輸給調(diào)度室里的上位機，上位機再集中整合變電站出口的功率因數(shù)和無功功率，確定各補償點投切情況，再把投切命令傳輸給下位機，達到了功率因數(shù)和電壓的雙控。配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)由調(diào)度室內(nèi)的上位PC機、配電線路中的無功補償控制器(下位機)及通訊三部分組成?；舅悸肥前涯硹l配電線路上安裝的無功補償裝置通過GPRS遠程通訊技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)進行統(tǒng)一管理，使得無功補償裝置能夠根據(jù)上位機的指令進行投切動作。IOkV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)的控制方法是按電壓投切方式來確定最佳 補償點的位置和容量；控制電容器的自動投切是通過遠程通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)上下位機之間的雙向數(shù)據(jù)交換，下位機采集各補償點的實測電壓和投切情況傳輸給調(diào)度室里的上位PC機，上位PC機再集中整合變電站出口的功率因數(shù)和無功功率，確定各補償點投切情況，再把投切命令傳輸給下位機，達到了功率因數(shù)和電壓的雙控。采用配電網(wǎng)隨器動態(tài)補償、沿線路分散補償中固定補償和動態(tài)補償相結(jié)合的無功優(yōu)化方案。配電網(wǎng)IOkV線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)，利用移動通信網(wǎng)和INTER互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)有公共資源，系統(tǒng)建設一次性投入費用和運行費用低；投切負荷開關(guān)采用高壓真空接觸器，壽命長，可單桿安裝；不須安裝電流互感器，使得體積小、安裝工作簡便；借助變電所出口無功功率和功率因數(shù)采樣數(shù)據(jù)遠程集控，實現(xiàn)了電壓與功率因數(shù)雙控的目的(無功優(yōu)化、投切控制和管理一體化)，與功率因數(shù)控制的投切開關(guān)相比自動化程度高、性價比高。隨器補償采用設置固定補償+動態(tài)補償相結(jié)合的補償方式，固定補償用來補償變壓器的空載部分，動態(tài)補償一般設計兩組，從應用情況可見，隨器補償動態(tài)投切效果良好，補償效果顯著。網(wǎng)絡采用INTER互聯(lián)公網(wǎng)或APN內(nèi)網(wǎng)方式；通信采用移動通信網(wǎng)。本實用新型的優(yōu)點是1、實現(xiàn)了配電網(wǎng)IOkV線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)；按電壓投切方式來確定最佳補償點的位置和容量，安裝簡便；控制電容器的自動投切是通過遠程通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)，實現(xiàn)上下位機之間的雙向數(shù)據(jù)交換，達到了功率因數(shù)和電壓雙控目的，實現(xiàn)了 IOkV配電線路首端
0.95<cos^<l ;充分利用現(xiàn)代最前沿的數(shù)字化技術(shù)、遠程通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)將無功補償優(yōu)化、無功補償自動化和調(diào)度自動化管理三者緊密結(jié)合在一起。2、隨器補償?shù)淖儔浩鞫蝹?cè)功率因數(shù)達到0.9以上。3、補償后配電網(wǎng)網(wǎng)損率下降率達到5個百分點。4、實現(xiàn)配電網(wǎng)IOkV線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)，無功補償一步到位地做到從分散就地自動投切控制到調(diào)度室上位機遠程遙控和遙測。5、配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)取得了良好的補償效果，且功率因數(shù)曲線較為平緩，平均功率因數(shù)基本達到了 0. 95及以上，在提高功率因數(shù)的同時，也大大改善了電壓質(zhì)量，有效降低配電網(wǎng)的損耗，提高配電網(wǎng)的供電能力和用電設備的出力，技術(shù)指標和經(jīng)濟指標均達到了項目預期的目標。6、在調(diào)度室內(nèi)對線路的運行情況一目了然。調(diào)度室里的主控微機，根據(jù)調(diào)度自動化系統(tǒng)采集變電站出口(線路首端)功率因數(shù)值和無功功率值，遠程通信網(wǎng)絡傳輸?shù)木€路中各智能投切裝置的實測電壓和投切情況，實現(xiàn)IOkV配電線路首端0.W <cos<p<1。7、系統(tǒng)將無功補償一步到位地做到了從分散就地自動投切控制到調(diào)度室集中遠地遙控和遙測，同時還將遙測的數(shù)據(jù)進行處理和存檔，實現(xiàn)了無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)，同時提高了工作質(zhì)量和工作效率，降低了勞動強度。8、投切負荷開關(guān)采用高壓真空接觸器，壽命長，可單桿安裝；不須安裝電流互感器，使得體積小、安裝工作簡便。9、節(jié)能降損，提高了功率因數(shù)，通過動態(tài)的無功補償很大程度上減低了線路的線損，并提高了線路末端的電壓。對供電半徑較長的吉林地區(qū)具有非常重要的現(xiàn)實意義和社會意義。10、實現(xiàn)了無功補償裝置投切的自動化管理，將無功補償一步到位地做到了從分散就地自動投切控制到調(diào) 度室集中遠程遙控和遙測，同時還將遙測的數(shù)據(jù)進行處理和存檔，實現(xiàn)了無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)。10、提供耐低溫(_40°C)的隨器補償控制器，避免冬季發(fā)生誤動或拒動現(xiàn)象。11、通過遠程通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)上下位機之間的雙向數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)功率因數(shù)和電壓的雙控。下面將結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進一步詳細描述。

圖I是配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)拓撲簡圖。圖2是配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)簡圖。圖3是隨器無功動態(tài)補償裝置工作原理框圖。圖4是控制器工作原理框圖。
具體實施方式
IOkV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)包括若干隨器無功動態(tài)補償裝置和配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)。參見圖1，配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)包括配電線路無功補償智能終端I(若干個)、GPRS收發(fā)器6、GPRS網(wǎng)絡傳輸2、通信服務器3、internet網(wǎng)絡4、上位機5、配電線路8。還包括調(diào)度自動化系統(tǒng)。無功優(yōu)化強調(diào)的是整個網(wǎng)絡優(yōu)化，而不是某一個設備或某一個點的優(yōu)化。投切方式為電壓型，電壓型不需要采樣電流，體積小、成本低，其補償效果遠優(yōu)于功率因數(shù)控制型。利用目前成熟的網(wǎng)絡通信技術(shù)，異地采樣、上位機控制方式。即投切裝置的電壓和投切狀態(tài)的信息與調(diào)度室各變電站出口首端的無功功率和功率因數(shù)信息整合進行雙向控制，同時利用模糊算法有選擇性的進行投切。利用數(shù)字化技術(shù)，遠程通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)，實現(xiàn)了無功優(yōu)化、自動化補償和調(diào)度自動化一體的技術(shù)集成。系統(tǒng)采用DotNet技術(shù)進行開發(fā)，以C/S架構(gòu)的方式運行。運行在客戶端的系統(tǒng)可隨時與服務器交互，監(jiān)視線路上各補償裝置的運行狀態(tài)。運行在服務器上的系統(tǒng)通過局域網(wǎng)獲取調(diào)度自動化系統(tǒng)中線路的首端參數(shù)，同時通過GPRS與現(xiàn)場的補償裝置通信，控制或獲取工作現(xiàn)場的補償裝置的運行狀態(tài)。系統(tǒng)服務器端將獲取的實時數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2005進行設計與管理。系統(tǒng)客戶端可對存儲于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行分析與統(tǒng)計，并可生成統(tǒng)計報表或以Excel文件的形式導出。參見圖2，配電線路無功補償智能終端I (補償器)包括數(shù)據(jù)傳輸單元DTU、控制器、投切開關(guān)和補償電容器。參見圖3，隨器無功動態(tài)補償裝置的控制電路包括電壓互感器、信號變換電路、低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、16位微處理器、光電耦合器、繼電器驅(qū)動電路、繼電器、接觸器、補償電容器組?；诮涣鞑蓸蛹夹g(shù)，利用16位微處理器對電網(wǎng)電流、電壓進行采樣和處理，從而計算出電網(wǎng)的功率因數(shù)，并根據(jù)無功補償算法控制補償電容的投切，實現(xiàn)電網(wǎng)無功補償?shù)淖饔谩Ｔ撗b置可以與配電變壓器同臺安裝，也可以懸掛在電桿上。該裝置采用16位高速處理器作為控制器的核心，交流采樣，具有過壓保護和欠壓保護功能?？紤]冬季嚴寒，控制電子元件全部采用軍用品級，適用于-40°C +50°C工作溫度范圍。根據(jù)系統(tǒng)的感性無功、電網(wǎng)電壓和功率因數(shù)的變化情況控制電容器的投切，以達到改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量，提高配電網(wǎng)的功率因數(shù)、降損節(jié)能的目的。Ubc —電壓互感器一信號變換電路一低通濾波器一A/D轉(zhuǎn)換器一16位微處理器一光電耦合器一繼電器驅(qū)動電路一繼電器一接觸器一補償電容器組；Ia —電流互感器一信號變換電路一低通濾波器一A/D轉(zhuǎn)換器一16位微處理器一光電耦合器一繼電器驅(qū)動電路一繼電器一接觸器一補償電容器組。參見圖4，控制器由信號檢測與處理模塊、單片機控制模塊，通信模塊等幾個部分組成。信號檢測與處理模塊負責采集電壓、電流信號，間接求得功率因數(shù)值，并把這些信號 轉(zhuǎn)換成單片機控制模塊能夠接收的信號。通信采用GPRS遠程通信模塊，負責建立單片機與上位機以及其它補償裝置之間的通信通道。無功補償控制器的控制核心采用的是16位高速單片機，對采集的補償點參數(shù)進行分析和處理，得到補償決策所需的原始數(shù)據(jù)，并通過GPRS通信模塊傳送給上位機。并接受上位機的優(yōu)化控制指令，實現(xiàn)自動補償。本軟件系統(tǒng)分成以下七大功能模塊①投切事件檢索模塊將定時向數(shù)據(jù)庫服務器查詢所有線路和補償器的運行狀態(tài)，并將檢索結(jié)果存儲于客戶端的數(shù)據(jù)庫中，用于分析與展示運行狀態(tài)。②現(xiàn)場運行狀況展示模塊將根據(jù)用戶所選定的查詢范圍，如變電站、線路、補償器組或某個具體的補償器來展示該范圍內(nèi)的運行狀況，同時顯示出所選對象的屬性。③投切歷史分析模塊用于以圖形的方式展示某線路上各補償器投切事件變化過程以及某時間段內(nèi)的投切容量的變化狀況。④靜態(tài)補償投切事件維護模塊是為了使系統(tǒng)的用戶能夠方便地將靜態(tài)補償器的投切情況與動態(tài)補償進行綜合分析與統(tǒng)計。⑤補償器統(tǒng)計模塊允許用戶以不同范圍內(nèi)的補償器為統(tǒng)計單位統(tǒng)計某個時間段內(nèi)的投切容量，用于分析與決策。⑥投切事件查詢模塊允許用戶構(gòu)造查詢條件，查詢指定補償器在指定時刻范圍內(nèi)的投切事件。⑦網(wǎng)絡拓撲維護模塊的主要作用是允許用戶在將來新增或改造線路設備時，能夠方便地對系統(tǒng)中線路及其設備進行更新，使系統(tǒng)運行與實際情況相符，這既方便了用戶使用，同時也利用系統(tǒng)的維護。本實用新型強調(diào)的是整個網(wǎng)絡優(yōu)化，而不是某一個設備或某一個點的優(yōu)化。本實用新型投切裝置的開關(guān)選擇是高壓真空接觸器，對于IOkV投切電容器而言，比真空斷路器性價比高。投切方式為電壓型，電壓型不需要采樣電流，體積小、成本低，其補償效果遠優(yōu)于功率因數(shù)控制型。但電壓型不能控制功率因數(shù)，運行中發(fā)現(xiàn)在負荷低谷時段出現(xiàn)過補現(xiàn)象。針對現(xiàn)實問題，提出了利用目前成熟的網(wǎng)絡通信技術(shù)，異地采樣、上位機控制方式。即投切裝置的電壓和投切狀態(tài)的信息與調(diào)度室各變電站出口首端的無功功率和功率因數(shù)信息整合進行雙向控制，同時利用模糊算法有選擇性的進行投切。利用數(shù)字化技術(shù)，遠程通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)，實現(xiàn)了無功優(yōu)化、自動化補償和調(diào)度自動化一體的技術(shù)集成。 實驗例佟江線和郵電線1OkV線路補償共計6個補償點，共計補償容量為1850kvar，年節(jié)約電量共計約52. 36萬千瓦時，年節(jié)約資金約26. 18萬元。隨器和線路補償裝置共計投資78. 6萬元，三年多即可回收總投資。
權(quán)利要求1.一種IOkV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)，其特征在于包括若干隨器無功動態(tài)補償裝置和配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)；隨器無功動態(tài)補償裝置安裝在變壓器低壓側(cè)與變壓器同投同切；配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)包括若干個配電線路無功補償智能終端(I)、GPRS網(wǎng)絡傳輸(2)、通信服務器(3)、internet網(wǎng)絡(4)、上位機(5)。
2.按照權(quán)利要求I所述的IOkV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)，其特征在于無功補償智能終端包括數(shù)據(jù)傳輸單元DTU、控制器、投切開關(guān)和補償電容器。
3.按照權(quán)利要求2所述的IOkV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)，其特征在于控制器包括信號檢測與處理模塊，負責采集電壓、電流信號，間接求得功率因數(shù)值，并把這些信號轉(zhuǎn)換成單片機控制模塊能夠接收的信號； 單片機控制模塊，采用16位高速單片機，對采集的補償點參數(shù)進行分析和處理，得到補償決策所需的原始數(shù)據(jù)，并通過GPRS通信模塊傳送給上位機，并接受上位機的優(yōu)化控制指令，實現(xiàn)自動補償； 通信模塊，采用GPRS遠程通信，負責建立單片機與上位機以及其它補償裝置之間的通信通道。
4.按照權(quán)利要求I所述的IOkV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)，其特征在于隨器無功動態(tài)補償裝置包括的控制電路包括電壓互感器、信號變換電路、低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、16位微處理器、光電耦合器、繼電器驅(qū)動電路、繼電器、接觸器、補償電容器組。
專利摘要本實用新型涉及一種配電網(wǎng)的無功補償，即10kV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)。10kV配網(wǎng)首端運行參數(shù)遠程采集系統(tǒng)包括若干隨器無功動態(tài)補償裝置和配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)；隨器無功動態(tài)補償裝置安裝在變壓器低壓側(cè)與變壓器同投同切；配電線路無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)包括若干個配電線路無功補償智能終端、GPRS網(wǎng)絡傳輸、通信服務器、internet網(wǎng)絡、上位機。實現(xiàn)了10kV配電線路首端；隨器補償?shù)淖儔浩鞫蝹?cè)功率因數(shù)達到0.9以上。平均功率因數(shù)基本達到了0.95及以上，通過遠程通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)上下位機之間的雙向數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)功率因數(shù)和電壓的雙控。
文檔編號H02J3/18GK202798005SQ20122053766
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月20日
發(fā)明者姜欣, 宋慶秋, 金寶旭, 周永發(fā), 房祥龍 申請人:吉林省電力有限公司通化供電公司, 國家電網(wǎng)公司