本實用新型涉及微電網(wǎng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種微電網(wǎng)無功補償柜。
背景技術(shù)：
：目前電力系統(tǒng)無功補償柜裝置經(jīng)歷了同步調(diào)相機、開關(guān)投切固定電容、靜止無功補償器到靜止無功發(fā)生器等不同階段。考慮到技術(shù)實用性與經(jīng)濟成本，微電網(wǎng)中仍沿用電力系統(tǒng)的方法。但微電網(wǎng)容量小，系統(tǒng)穩(wěn)定性低，負荷波動大且負荷無功占比大，這對微電網(wǎng)內(nèi)的無功補償柜設(shè)計提出了較高要求。然而，由于微電網(wǎng)系統(tǒng)容量小，而無功負荷占比相對較大，為了提高電壓質(zhì)量，無功補償是重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的無功補償?shù)姆椒ㄊ菍㈤_關(guān)投切固定電容柜上，以固定電容器組的方式進行集中投切，以實現(xiàn)對微電網(wǎng)的無功補償?shù)哪康?。但是該方式的無功補償?shù)男Ч睿荒苡行У叵㈦娋W(wǎng)中的無功負荷。技術(shù)實現(xiàn)要素：基于此，有必要針對如何有效補償無功功率的技術(shù)問題，提供一種微電網(wǎng)無功補償柜。一種微電網(wǎng)無功補償柜包括：總控制器，所述總控制器包括中央處理單元、顯示器、通信接口以及通信轉(zhuǎn)換接口，所述顯示器、所述通信接口以及所述通信轉(zhuǎn)換接口分別與所述中央處理單元連接，所述中央處理單元還用于與微電網(wǎng)連接；以太網(wǎng)通信總線，所述以太網(wǎng)通信總線與所述通信接口連接；功率總線，所述功率總線用于與微電網(wǎng)連接；電容補償支路，若干所述電容補償支路并聯(lián)在所述功率總線上，所述電容補償支路包括智能開關(guān)、雙向晶閘管、電感以及電容，所述智能開關(guān)與所述雙向晶閘管并聯(lián)后與所述電感以及若干所述電容串聯(lián)；所述智能開關(guān)還分別與所述功率總線以及所述以太網(wǎng)通信總線連接。在其中一個實施例中，所述中央處理單元為數(shù)字信號處理器。在其中一個實施例中，所述中央處理單元為單片機。在其中一個實施例中，所述通信接口為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。在其中一個實施例中，還包括配電網(wǎng)管理系統(tǒng)，所述通信轉(zhuǎn)換接口與所述配電網(wǎng)管理系統(tǒng)連接。在其中一個實施例中，所述配電網(wǎng)管理系統(tǒng)包括相互通訊連接的配電網(wǎng)管理控制器以及數(shù)據(jù)庫，所述通信轉(zhuǎn)換接口與所述配電網(wǎng)管理控制器連接。在其中一個實施例中，所述顯示器具有觸控屏。上述微電網(wǎng)無功補償柜，由總控制器與電容補償支路兩部分構(gòu)成，實現(xiàn)由總控制器統(tǒng)一實時調(diào)度各電容補償支路，實現(xiàn)各個電容補償支路的動態(tài)投切，從而有效地補償了微電網(wǎng)中各節(jié)點的無功功率。此外，上述微電網(wǎng)無功補償柜可在傳統(tǒng)的開關(guān)投切固定電容柜基礎(chǔ)上增加通信模塊與開關(guān)模塊進行升級，即增加通信接口以及通信轉(zhuǎn)換接口的通信模塊，增加智能開關(guān)以及雙向晶閘管的開關(guān)模塊進行升級，從而減少翻新成本，大大提高了實用性。附圖說明圖1為一個實施例中微電網(wǎng)無功補償柜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一個實施例中微電網(wǎng)無功補償柜在微電網(wǎng)中應用的示意圖；圖3為一個實施例中無功補償柜的各電容補償支路的電容投切與否計算的步驟流程圖。具體實施方式為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似改進，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。請參閱圖1，其為一個實施例中微電網(wǎng)無功補償柜10的結(jié)構(gòu)示意圖，一種微電網(wǎng)無功補償柜10包括總控制器110、電容補償支路120、以太網(wǎng)通信總線130以及功率總線140。總控制器110包括中央處理單元111、顯示器112、通信接口113以及通信轉(zhuǎn)換接口。顯示器112、通信接口113以及通信轉(zhuǎn)換接口114分別與中央處理單元111連接，中央處理單元111還用于與微電網(wǎng)連接。以太網(wǎng)通信總線130與通信接口113連接。功率總線140用于與微電網(wǎng)連接。電容補償支路120并聯(lián)在功率總線140上。電容補償支路120包括智能開關(guān)121、雙向晶閘管122、電感123以及電容124，智能開關(guān)121與雙向晶閘管122并聯(lián)后與電感123以及電容124串聯(lián)。本實施例中，電容124的一端接地。如圖1所示，本實施例中，包括電容補償支路1、電容補償支路2至電容補償支路n。其中，電容補償支路1包括智能開關(guān)K1、雙向晶閘管ZK1、電感L1以及電容C1。電容補償支路2包括智能開關(guān)K2、雙向晶閘管ZK2、電感L2以及電容C2。電容補償支路n包括智能開關(guān)Kn、雙向晶閘管ZKn、電感Ln以及電容Cn。智能開關(guān)還分別與功率總線140以及以太網(wǎng)通信總線130連接。本實施例中，智能開關(guān)K1、智能開關(guān)K2至智能開關(guān)Kn分別與功率總線140以及以太網(wǎng)通信總線130連接。上述微電網(wǎng)無功補償柜，通過總控制器110與電容補償支路120的連接，實現(xiàn)由總控制器110統(tǒng)一實時調(diào)度各電容補償支路120，實現(xiàn)各個電容補償支路120的動態(tài)投切，從而有效地補償了微電網(wǎng)中各節(jié)點的無功功率。此外，上述微電網(wǎng)無功補償柜可在傳統(tǒng)的開關(guān)投切固定電容柜基礎(chǔ)上增加通信模塊與開關(guān)模塊進行升級，即增加通信接口113以及通信轉(zhuǎn)換接口114的通信模塊，增加智能開關(guān)以及雙向晶閘管的開關(guān)模塊進行升級，從而減少翻新成本，大大提高了實用性。一實施例中，中央處理單元111為數(shù)字信號處理器。一實施例中，中央處理單元111為單片機。一實施例中，通信接口113為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。一實施例中，微電網(wǎng)無功補償柜還包括配電網(wǎng)管理系統(tǒng)，通信轉(zhuǎn)換接口114與配電網(wǎng)管理系統(tǒng)連接。進一步的，配電網(wǎng)管理系統(tǒng)包括相互通訊連接的配電網(wǎng)管理控制器以及數(shù)據(jù)庫，通信轉(zhuǎn)換接口114與配電網(wǎng)管理控制器連接。本實施例中，顯示器112具有觸控屏。為便于理解本實施例的微電網(wǎng)無功補償柜，請參閱圖2，其為一個實施例中微電網(wǎng)無功補償柜在微電網(wǎng)中應用的示意圖，下面進行進一步的說明。如圖2所示，本實施例中的無功補償柜包括一個無功補償總控制器與若干電容補償支路兩部分構(gòu)成?？偪刂破髋c微電網(wǎng)中央控制器(MGCC)安裝于一處，電容補償支路分布安裝在各個微電網(wǎng)補償節(jié)點用于補償節(jié)點處的無功功率。電容補償支路通過智能開關(guān)接入微電網(wǎng)補償節(jié)點，通過以太網(wǎng)接入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡。總控制器通過通信網(wǎng)絡接收負荷功率信息與節(jié)點電壓信息，通過智能算法計算各個節(jié)點補償功率，再通過通信網(wǎng)絡下發(fā)至電容補償支路的智能網(wǎng)關(guān)，執(zhí)行電容的投入或切除動作。結(jié)合圖1和圖2，總控制器包括顯示器即人機界面、中央處理單元，網(wǎng)絡通信接口與通信轉(zhuǎn)換接口幾個部分組成。顯示器即人機界面為操作和維護人員提供實時數(shù)據(jù)顯示、實時接入情況及故障情況信息，并提供接口可以設(shè)置補償功率與補償后功率因數(shù)限值。實時數(shù)據(jù)顯示當前各節(jié)點連接的負荷功率、節(jié)點電壓、節(jié)點功率因數(shù)、補償無功功率等數(shù)據(jù)；實時接入情況顯示各支路補償電容是否接入補償節(jié)點；故障記錄顯示當前各支路是否存在故障以及故障類型及是否恢復。因補償算法需要，應設(shè)置可補償?shù)淖畲鬅o功功率值與補償后功率因數(shù)上下限值。為了防止誤操作，人機操作界面上可以選擇遠程屏蔽/允許功能，屏蔽/允許無功補償總控制器的控制，防止發(fā)生誤操作。當選擇遠程屏蔽時，僅能通過手動控制各支路智能開關(guān)進行支路電容器的投切。當選擇遠程允許時，允許無功補償總控制器的控制，可以通過人機界面遠程控制支路電容器的投切動作。中央處理單元(MCU)通過通信網(wǎng)絡采集微電網(wǎng)母線電壓、母線電流、各個節(jié)點電壓、支路電流、功率因數(shù)、負荷功率、節(jié)點功率等信息，通過粒子群算法，計算各節(jié)點應補償?shù)臒o功功率，得到每個支路補償電容是否接入的開關(guān)信號，并通過通信網(wǎng)絡下發(fā)至各個電容補償支路。網(wǎng)絡通信接口是一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信格式的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，將中央處理單元的串行通信標準轉(zhuǎn)換為基于TCP的Modbus協(xié)議，送入以太網(wǎng)中；或?qū)囊蕴W(wǎng)中收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行通信標準數(shù)據(jù)送入MCU進行分析處理。MCU單元常采用DSP或單片機作為主控芯片，基本不支持以太網(wǎng)絡，為了利用高速穩(wěn)定的以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，必須配備通信接口進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。通信轉(zhuǎn)換接口將實時數(shù)據(jù)與故障記錄進行通信格式轉(zhuǎn)換，從而上傳至外部網(wǎng)絡，包括配電網(wǎng)管理中心以及外部數(shù)據(jù)庫，由配電網(wǎng)管理中心進行數(shù)據(jù)監(jiān)控，外部數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲與備份。配電網(wǎng)數(shù)據(jù)協(xié)議通常為IEC61850，外部數(shù)據(jù)庫根據(jù)種類不同，可以有不同的通信要求。電容補償支路為三相結(jié)構(gòu)，以補償支路1為例，每相由智能開關(guān)K1并聯(lián)雙向晶閘管ZK1后串聯(lián)電感L1以及電容C1接入微電網(wǎng)。為了使補償更加靈活，一個支路可以接入數(shù)個不同電容值的補償支路，使得接入電容組可以組合更多接入數(shù)值，增加了無功功率補償范圍。請參閱圖3，其為一個實施例中無功補償柜的各電容補償支路的電容投切與否計算的步驟流程圖。每個周期的工作流程如下所述：步驟一：采集實時數(shù)據(jù)。具體的：所述實時數(shù)據(jù)包括各節(jié)點連接的負荷功率、節(jié)點電壓、節(jié)點功率因數(shù)、相鄰節(jié)點間的相角差。步驟二：計算補償無功功率。具體的：根據(jù)人機界面設(shè)置的最大補償無功功率與補償后無功功率上下限值，來計算各支路節(jié)點的無功補償功率值。無功功率計算應滿足以下關(guān)系式(1)～(4)。(1)潮流方程約束：Pis和Qis分別是節(jié)點i注入的有功和無功功率。Ui為節(jié)點i的電壓幅值，δ為節(jié)點電壓相角差，j∈i表示所有與節(jié)點i之間相連的節(jié)點。Pis-UiΣj∈iUj(Gijcosδij+Bijsinδij)=0Qis-UiΣj∈iUj(Gijsinδij-Bijcosδij)=0---(1)]]>(2)節(jié)點電壓約束：Uimin≤Ui≤Uimax(2)(3)支路傳輸功率約束：Sj≤SjmaxQj≤Qjmax(3)(4)補償無功功率限值：其中Qc為節(jié)點補償無功功率，為補償前功率因數(shù)，為補償后最小功率因數(shù)，為補償后最大功率因數(shù)。上述四式中，節(jié)點電壓上下限值應符合電力系統(tǒng)標準，支路傳輸最大視在功率值由線路容許的最大傳輸容量與變壓器容量決定，支路傳輸最大無功功率由總控制器設(shè)置。補償前后的最大功率因數(shù)與最小功率因數(shù)由總控制器設(shè)置。如此，根據(jù)上述約束條件，總控制器通過智能算法求得各支路補償無功功率的最優(yōu)解。步驟三：投切開關(guān)狀態(tài)判斷。具體的：各個補償節(jié)點由數(shù)組補償電容支路接入，其能補償?shù)臒o功功率值并不是連續(xù)值，而是一個無功補償功率的集合，求得各支路的無功功率補償值后應根據(jù)各節(jié)點可補償?shù)臒o功功率值，計算投入哪些電容支路，使其實際投入的電容支路能補償?shù)臒o功功率數(shù)值最接近總控制器計算出的數(shù)值。投切狀態(tài)判斷按下述公式(5)～(7)進行。(5)補償支路對應電抗計算：其中ΔUi為補償前后節(jié)點電壓差，X為補償值對應的支路總電抗。X=ΔUi×UiQc---(5)]]>(6)每支路電抗值計算：Xi=j(ωLi-1ωCi)---(6)]]>(7)各支路接入狀態(tài)判斷：si代表電容支路接入狀態(tài)。si＝0表示該支路不接入，si＝1表示該支路接入。由于每個節(jié)點各支路之間是并聯(lián)關(guān)系，各支路實際電抗值應滿足并聯(lián)計算公式。當補償值對應支路總電抗值與各支路實際接入電抗值之間偏差最小時，實際補償無功功率接近計算值。采用式(7)計算平方和最小時對應的開關(guān)狀態(tài)，作為控制依據(jù)。minΣi=1n(1X-1Xisi)2---(7)]]>步驟四：下發(fā)開關(guān)狀態(tài)指令。具體的，通過以太網(wǎng)發(fā)送開關(guān)狀態(tài)指令至各個智能開關(guān)，以使得各個智能開關(guān)根據(jù)下發(fā)的開關(guān)狀態(tài)指令執(zhí)行對應的投切操作。步驟五：故障判斷。具體的：補償電容投入后應判斷是否正常運行，如果產(chǎn)生故障，將故障信息上傳至人機交互界面交予維護人員維護。本實施例的優(yōu)點在于：1、采用集中優(yōu)化算法合理分布投切電容，能在有效補償無功功率的同時，保證各個節(jié)點電壓合理分布。2、本實施例可在傳統(tǒng)的開關(guān)投切固定電容柜基礎(chǔ)上增加通信模塊與開關(guān)模塊進行升級，從而減少翻新成本，大大提高了實用性。以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。當前第1頁1 2 3