[实用新型]基于现场总线的变电站电压智能无功动态补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于现场总线的变电站电压智能无功动态补偿装置，适用于6KV以上变电站，根据电网的参数，采用现场总线技术控制有载调压变压器自动调压和无功补偿电容器组的自动投切，使变压器和电容器工作在最佳状况，确保电压合格率达到规定的要求，有效减少无功损耗并保持系统功率因数在较高范围内。

背景技术

随着我国国民经济的发展，电能的生产以及输送与人们的生产愈发密切相关。在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在降低发电机有功功率的输出、降低输变电设备的供电能力、造成线路电压损失增大和电能损耗的增加、造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。降低电网损耗是目前城网改造的主要目的之一。在整个电网损耗中，配电系统的网损约占整个网损的70％，因此，降低配电系统的网损是降低整个电网损耗的关键。在配电系统中，大部分用电设备的自然功率因数在0.7左右，即配电系统的网损有50％由无功引起的，如果使配电系统的无功得到补偿，则配电系统的网损可降低50％，整个电网损耗可降低35％，具有较大的节能效益。可见，通过有载调压变压器的调节和并联补偿电容器的投切实现系统电压和无功的综合调控，对降损节能、保证电能质量、增加设备容量、提高线路输送能力、保证电力部门和用户的总体运行技术指标和经济指标最佳具有重要的作用，对电力系统的安全和人民生产、生活质量的提高都有重大的意义。

目前国内用于变电站电压无功综合控制装置型号较多，但主要存在以下几个问题：

(1)抗干扰问题。目前国内产品中心控制器一般采用单片机，该控制系统是低电平的弱电系统，但它的工作环境是电磁干扰极其严重的强电场所，为增强微机系统的可靠性就必须采取一系列的软、硬件抗干扰措施。为提高单片机控制系统的抗干扰能力所采取的各种措施势必增加设备的投资，延长控制器的开发时间，并且使系统复杂程度增加导致系统可靠性降低。

(2)通讯联网问题。电力系统自动化技术的发展趋势是要求控制装置在正常的情况下能够独立的完成本变电站内的电压无功综合调控，达到整个系统责任分散、控制分散、风险分散的控制目标。在紧急情况下能够作为执行机构执行调度中心的控制命令，从而从根本上提高全系统的可靠性和经济性。还要求在正常的运行工况下，能把控制的结果向调度中心汇报，允许上级调度部门对控制装置的控制目标进行灵活设定，以满足系统安全、稳定、经济运行的要求。目前国内产品通讯联网功能弱，与其它自动化设备不能兼容联网，不易实现变电站综合自动化。

(3)无功控制策略问题。现有的传统九区电压无功分区控制策略是定性分析确定的，其区域边界值固定，调节策略基本上是按照无功越限投切电容、电压越限调分接头的原则进行。实际上两者之间存在着相互影响，且电容投切的效果与系统的负荷情况关系很大，系统的负荷是时刻都在变化的，不考虑系统负荷状况影响的区域控制策略显然是不合理的。

(4)自动化程度不高，操作复杂。目前国内市场上的无功补偿装置大多采用单片机作为中心控制器，液晶显示屏作为显示设备，加上若干个功能键操作菜单，操作复杂，信息量低、可靠性较低，难以满足现场自动化实际需要。

实用新型内容

针对目前国内变电站电压无功补偿装置的抗干扰能力弱、通讯联网能力差、控制策略不合理、自动化程度低等方面的不足，本实用新型的目的在于提供一种可靠性高、组态灵活、功能齐全的基于现场总线的变电站电压智能无功动态补偿装置。

本实用新型为实现上述目的采取的技术方案为，一种基于现场总线的变电站电压智能无功动态补偿装置，包括一个中心控制器，信号采集装置通过MODBUS现场总线与总线转换模块相连，总线转换模块与现场监控显示系统，以及由通讯模块、上位机、打印机组成的扩展单元分别通过PROFIBUS-DP现场总线与中心控制器相连，中心控制器上的输入模块、输出模块共同组成I/O数据输入输出系统，I/O数据输入输出系统分别与信号输入模块、信号输出模块、驱动机构相连。

本实用新型进一步的设置为：