本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體講涉及一種變電站無功補償設(shè)備協(xié)調(diào)控制接口裝置。

背景技術(shù)：

無功功率補償(Reactive power compensation)在電力供電系統(tǒng)中具有提高電網(wǎng)功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境的作用。所以無功功率補償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，諧波增大等諸多因素。

無功補償設(shè)備是一種對電壓穩(wěn)定具有重要作用的裝置。機械開關(guān)投電容器組和電抗器組是一種在早期被廣泛應(yīng)用的比較簡單的裝置，可分級分組投切，價格低廉，適合負荷波動不頻繁的穩(wěn)態(tài)工況。

采用全控型電力電子器件組成的橋式變流器來靜態(tài)無功補償?shù)撵o止無功補償器又稱SVC，是一種沒有旋轉(zhuǎn)部件，快速、平滑可控的動態(tài)無功功率補償裝置。傳統(tǒng)無功補償用斷路器或接觸器投切電容，SCV用可控硅等電子開關(guān)，沒有機械運動部分，所以叫靜態(tài)無功補償裝置。靜止無功補償器對調(diào)節(jié)負荷功率因數(shù)、穩(wěn)定和平衡系統(tǒng)電壓、消除流向系統(tǒng)的高次諧波電流、平衡三相負荷等也有顯著的效果。靜止無功補償器(SVC)是一種目前被廣泛應(yīng)用的動態(tài)無功補償設(shè)備，適合快速的暫態(tài)調(diào)節(jié)和穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)。雖然SVC比機械開關(guān)投電容器組和電抗器組要先進，但是后者并沒有被市場淘汰，依然大量使用。在變電站中，兩者掛在同一個母線下，控制同樣的目標(biāo)電壓，卻不能協(xié)調(diào)控制。

現(xiàn)有的一些變電站中，低壓側(cè)母線上往往并聯(lián)多個高壓電容器及高壓電抗器支路，當(dāng)電壓發(fā)生穩(wěn)態(tài)波動時，工作人員需要手動下發(fā)命令給相應(yīng)支路來控制斷路器合分，從而達到調(diào)節(jié)目標(biāo)電壓的目的。手動操作，會造成同時投運的各斷路器的動作次數(shù)不一致，因為高壓斷路器是機械觸點，具有固定的動作限制次數(shù)，動作次數(shù)最多的斷路器最先耗費掉固定動作次數(shù)，需要最早更換。而實際運行中人們希望各斷路器的動作次數(shù)大體一致，相差越小越好，這樣可以減少維修次數(shù)，希望在線所有斷路器同時接近或達到固定動作限制次數(shù)以便集中檢修或更換。而高壓斷路器的價格不菲，頻繁動作必然縮短壽命，帶來經(jīng)濟損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種變電站無功補償設(shè)備協(xié)調(diào)控制接口裝置，可為站內(nèi)原有高壓電容、電抗器和新增SVC裝置提供接口，從而協(xié)調(diào)整個變電站內(nèi)的無功補償，從而更好的從穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)上穩(wěn)定電壓，最大限度的利用變電站內(nèi)的所有無功容量，同時平衡及限制各斷路器的動作次數(shù)。

一種變電站無功補償設(shè)備協(xié)調(diào)控制接口裝置，所述裝置包括電源板、監(jiān)控板、開入板、開出板和通訊轉(zhuǎn)接板，其特征在于，所述裝置包括依次設(shè)置的電源板、開入板、監(jiān)控板、開入板、開出板和通訊轉(zhuǎn)接板；所述監(jiān)控板包括對象屬性模塊、對象狀態(tài)模塊、對象投退模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。

進一步的，所述監(jiān)控板的作用包括接收開入板的位置信息和發(fā)命令給開出板，使開出板完成支路的投退動作。

進一步的，所述對象屬性模塊用于建立電容和電抗的支路對象，配置電容和電抗的屬性。

進一步的，所述屬性包括：電容和電抗的支路個數(shù)、每個支路所對應(yīng)的開關(guān)量輸入使能、投入優(yōu)先級、退出優(yōu)先級、間隔時間限制值和24小時內(nèi)投入次數(shù)的限制值。

進一步的，所述對象狀態(tài)模塊用于根據(jù)開入板發(fā)送的開關(guān)量數(shù)據(jù)，結(jié)合電容、電抗對象屬性，得到電容和電抗的所屬狀態(tài)。

進一步的，所述所屬狀態(tài)包括就緒態(tài)、檢修態(tài)和投入態(tài)。

進一步的，所述對象投退模塊用于根據(jù)電容和電抗的所屬狀態(tài)，得到電容和電抗的投退極限。

進一步的，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于處理實時接收的數(shù)據(jù)，得到發(fā)出的命令。

進一步的，所述命令包括：投電容、退電容、投電抗和退電抗。

進一步的，所述開入板用于接入電容、電抗支路的開關(guān)位置電信號。

進一步的，所述開出板用于出口電容、電抗支路的動作電信號。

進一步的，所述通訊轉(zhuǎn)接板用于CAN總線的通信接口與后臺通信。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的技術(shù)方案基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換機制，為變電站內(nèi)SVC和高壓電容器、高壓電抗器提供協(xié)調(diào)控制接口，在接受到SVC發(fā)送的投切命令后，可以自動根據(jù)平均各電容、電抗投切次數(shù)的原則來投切電容、電抗，從而穩(wěn)定電壓。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案基于對象化的編程，當(dāng)需要增加電容器支路或電抗器支路時，只需要建立相應(yīng)個數(shù)的對象，在配合相應(yīng)硬件平臺實現(xiàn)功能時，不需要修改源碼,只需要通過相應(yīng)接口發(fā)送配置參數(shù)來實現(xiàn)升級。另外因為采用單向鏈表，先進先出的原則，不僅減少而且平衡了各斷路器的動作次數(shù)。

3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案因為有自動投切和平均投退次數(shù)的功能，可以減少工作人員的工作量，大大減少不必要的經(jīng)濟損失。

4、本發(fā)明提供的技術(shù)方案硬件結(jié)構(gòu)簡單，擴展性和接入性好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的軟件編程流程圖；

圖2為投入電容流程圖；

圖3為電容的初始狀態(tài)圖；

圖4為投入電容成功圖；

圖5為投入電容失敗圖；

圖6為所有的狀態(tài)轉(zhuǎn)換類型圖；

圖7為變電站無功補償協(xié)調(diào)控制接口裝置通訊原理圖；

圖8為變電站無功補償協(xié)調(diào)控制接口裝置配置原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

如圖8所示是一種變電站無功補償設(shè)備協(xié)調(diào)控制接口裝置的配置原理圖，該裝置從左到右依次包括電源板、兩塊開入板、監(jiān)控板、三塊開入板、四塊開出板和通訊轉(zhuǎn)接板。

開入板負責(zé)接入電容、電抗支路的各種開關(guān)位置電信號。開出板負責(zé)出口電容/電抗支路的動作電信號。通訊轉(zhuǎn)接板負責(zé)CAN總線的通信接口，從而與后臺通信。監(jiān)控板作為核心，接受開入板的位置信息，根據(jù)后臺設(shè)置的定值，通過基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換機制的支路投退功能，來決定如何動作，然后發(fā)命令給開出板，開出板最終完成支路的投退動作。

如圖1所示是本發(fā)明的軟件編程流程圖，軟件部分是在監(jiān)控板中運行，監(jiān)控板包括對象屬性模塊、對象狀態(tài)模塊、對象投退模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。

所述對象屬性模塊用于建立電容和電抗的支路對象，配置電容和電抗的屬性。屬性包括：電容和電抗的支路個數(shù)、每個支路所對應(yīng)的開關(guān)量輸入使能、投入優(yōu)先級、退出優(yōu)先級、間隔時間限制值和24小時內(nèi)投入次數(shù)的限制值等。

所述對象狀態(tài)模塊用于根據(jù)開入板發(fā)送的開關(guān)量數(shù)據(jù)，結(jié)合電容、電抗對象屬性，得到電容和電抗的所屬狀態(tài)。所述所屬狀態(tài)包括就緒態(tài)、檢修態(tài)和投入態(tài)。

所述對象投退模塊用于根據(jù)電容和電抗的所屬狀態(tài)，得到電容和電抗的投退極限。

所述數(shù)據(jù)處理模塊用于處理實時接收的數(shù)據(jù)，得到命令。

所述命令包括：投電容、退電容、投電抗和退電抗。

所述開入板用于接入電容、電抗支路的開關(guān)位置電信號。

所述開出板用于出口電容、電抗支路的動作電信號。

所述通訊轉(zhuǎn)接板用于CAN總線的通信接口與后臺通信。

軟件編程如下所示：

本裝置的軟件編程是基于對象化編程的邏輯思想，根據(jù)此邏輯思想將電容及電抗抽象化，分離出其屬性，定義其類型，進一步分離出其三個狀態(tài)，通過三個鏈表的指針鏈接實現(xiàn)其循環(huán)判斷。

1)支路對象的建立

每一個電容/電抗支路當(dāng)作一個對象，對象的屬性包括時間，類型，優(yōu)先級，日投入次數(shù)，月投入次數(shù)，間隔時間，互相聯(lián)跳，投退順序等等。

用支路類型定義對象數(shù)組：

支路類型 Ctcbtbl[電容支路數(shù)]

支路類型 Ltcbtbl[電抗支路數(shù)]

2)三態(tài)鏈表的建立

針對電容及電抗支路分別建立三個狀態(tài)的單向鏈表

一個為支路在投入態(tài)的單向鏈表(其中支路可退)；

一個為支路在就緒態(tài)的單向鏈表(其中支路可投)；

一個為支路在檢修態(tài)的單向鏈表(其中支路不可投不可退，實際狀態(tài)看斷路器及隔刀)。因為這里采用單向鏈表，所以先進入的會先退出，所以就實現(xiàn)了斷路器先投入會先退出的邏輯，從而平衡了各斷路器的動作次數(shù)。

處于就緒態(tài)的條件：

處于投入態(tài)的條件：

處于檢修態(tài)的條件：

3)三態(tài)鏈表的運行原理

以下以電容支路的三個鏈表講解，流程圖如圖2所示，電抗同電容原理一樣。

以容性支路數(shù)為4示例，

支路類型*投入態(tài)頭指針，*就緒態(tài)頭指針,*檢修態(tài)頭指針；

如圖3所示為電容的初始狀態(tài)圖，假設(shè)4個電容的初始狀態(tài)如上圖，其中在當(dāng)前母線優(yōu)先級下C3的優(yōu)先級最高，這時收到投入電容命令，根據(jù)指針便利就緒態(tài)鏈表找到優(yōu)先級最高的C3，將其斷路器閉合，在收到其di量斷路器合位后，將其放入投入態(tài)，若合失敗放入檢修態(tài)鏈表。

如圖4所示為投入電容成功。

如圖5所示為投入電容失敗。

再次投入及退出的原理也是如此。

所有的狀態(tài)轉(zhuǎn)換類型如圖6所示：

A就緒態(tài)到投入態(tài)：接受投入命令并成功。

B就緒態(tài)到檢修態(tài)：接受投入命令并失敗。

C投入態(tài)到就緒態(tài)：接受退出命令并成功。

D投入態(tài)到檢修態(tài)：接受退出命令并失敗。

E檢修態(tài)到就緒態(tài)：接受斷路器復(fù)歸命令，且此時斷路器分位且滿足其他di位置條件及定值限定條件。

F檢修態(tài)到投入態(tài)：接受斷路器復(fù)歸命令，且此時斷路器合位且滿足其他di位置條件及定值限定條件。

如圖7所示為變電站無功補償協(xié)調(diào)控制接口與后臺、高壓電容器、高壓電抗器和外部控制命令連接圖，站控層，是一個MOXA串口服務(wù)器裝置，CAN是一種CAN協(xié)議通信方式，以太網(wǎng)是有以太網(wǎng)口，可以直接接入UDP協(xié)議通信，主要包含這三種通信方式，為了滿足用戶的多中要求。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。