申请/专利权人：中电普瑞科技有限公司;南京南瑞集团公司;国家电网公司

申请日：2016-12-19

公开（公告）日：2023-05-26

公开（公告）号：CN106655211B

主分类号：H02J3/18

分类号：H02J3/18;H04L67/12;H04L12/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.26#授权;2020.01.10#实质审查的生效;2017.05.10#公开

摘要：本发明提供了一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，该装置包括电源板、监控板、开入板、开出板和通讯转接板，其改进之处在于，所述装置从左到右依次包括电源板、两块开入板、监控板、三块开入板、四块开出板和通讯转接板；所述监控板包括对象属性模块、对象状态模块、对象投退模块和数据处理模块。本发明提供的技术方案基于状态转换机制，为变电站内SVC和高压电容器、高压电抗器提供协调控制接口，在接受到SVC发送的投切命令后，可以自动根据平均各电容、电抗投切次数的原则来投切电容、电抗，从而稳定电压；自动投切和平均投退次数的功能，可以减少工作人员的工作量，减少不必要的经济损失；硬件结构简单，扩展性和接入性好。

主权项：1.一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，所述装置包括电源板、监控板、开入板、开出板和通讯转接板，其特征在于，所述装置包括依次设置的电源板、开入板、监控板、开入板、开出板和通讯转接板；所述监控板包括对象属性模块、对象状态模块、对象投退模块和数据处理模块；所述开入板负责接入电容、电抗支路的各种开关位置电信号；所述开出板负责出口电容电抗支路的动作电信号；所述通讯转接板负责CAN总线的通信接口，从而与后台通信；所述监控板作为核心，接受开入板的位置信息，根据后台设置的定值，通过基于状态转换机制的支路投退功能，决定如何动作，然后发命令给开出板，开出板最终完成支路的投退动作；软件部分是在监控板中运行，监控板包括对象属性模块、对象状态模块、对象投退模块和数据处理模块；所述对象属性模块用于建立电容和电抗的支路对象，配置电容和电抗的属性；所述属性包括：电容和电抗的支路个数、每个支路所对应的开关量输入使能、投入优先级、退出优先级、间隔时间限制值和24小时内投入次数的限制值；所述对象状态模块用于根据开入板发送的开关量数据，结合电容、电抗对象属性，得到电容和电抗的所属状态；所述所属状态包括就绪态、检修态和投入态；所述对象投退模块用于根据电容和电抗的所属状态，得到电容和电抗的投退极限。

全文数据：一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置技术领域[0001]本发明属于电力系统领域，具体讲涉及一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置。背景技术[0002]无功功率补偿Reactivepowercompensation在电力供电系统中具有提高电网功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的作用。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。[0003]无功补偿设备是一种对电压稳定具有重要作用的装置。机械开关投电容器组和电抗器组是一种在早期被广泛应用的比较简单的装置，可分级分组投切，价格低廉，适合负荷波动不频繁的稳态工况。[0004]采用全控型电力电子器件组成的桥式变流器来静态无功补偿的静止无功补偿器又称SVC，是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装置。传统无功补偿用断路器或接触器投切电容，SCV用可控硅等电子开关，没有机械运动部分，所以叫静态无功补偿装置。静止无功补偿器对调节负荷功率因数、稳定和平衡系统电压、消除流向系统的高次谐波电流、平衡三相负荷等也有显著的效果。静止无功补偿器SVC是一种目前被广泛应用的动态无功补偿设备，适合快速的暂态调节和稳态调节。虽然SVC比机械开关投电容器组和电抗器组要先进，但是后者并没有被市场淘汰，依然大量使用。在变电站中，两者挂在同一个母线下，控制同样的目标电压，却不能协调控制。[0005]现有的一些变电站中，低压侧母线上往往并联多个高压电容器及高压电抗器支路，当电压发生稳态波动时，工作人员需要手动下发命令给相应支路来控制断路器合分，从而达到调节目标电压的目的。手动操作，会造成同时投运的各断路器的动作次数不一致，因为高压断路器是机械触点，具有固定的动作限制次数，动作次数最多的断路器最先耗费掉固定动作次数，需要最早更换。而实际运行中人们希望各断路器的动作次数大体一致，相差越小越好，这样可以减少维修次数，希望在线所有断路器同时接近或达到固定动作限制次数以便集中检修或更换。而高压断路器的价格不菲，频繁动作必然缩短寿命，带来经济损失。发明内容[0006]针对现有技术的不足，本发明提出了一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，可为站内原有高压电容、电抗器和新增SVC装置提供接口，从而协调整个变电站内的无功补偿，从而更好的从稳态和暂态上稳定电压，最大限度的利用变电站内的所有无功容量，同时平衡及限制各断路器的动作次数。[0007]-种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，所述装置包括电源板、监控板、开入板、开出板和通讯转接板，其特征在于，所述装置包括依次设置的电源板、开入板、监控板、开入板、开出板和通讯转接板;所述监控板包括对象属性模块、对象状态模块、对象投退模块和数据处理模块。[0008]进一步的，所述监控板的作用包括接收开入板的位置信息和发命令给开出板，使开出板完成支路的投退动作。[0009]进一步的，所述对象属性模块用于建立电容和电抗的支路对象，配置电容和电抗的属性。[0010]进一步的，所述属性包括:电容和电抗的支路个数、每个支路所对应的开关量输入使能、投入优先级、退出优先级、间隔时间限制值和24小时内投入次数的限制值。[0011]进一步的，所述对象状态模块用于根据开入板发送的开关量数据，结合电容、电抗对象属性，得到电容和电抗的所属状态。[0012]进一步的，所述所属状态包括就绪态、检修态和投入态。[0013]进一步的，所述对象投退模块用于根据电容和电抗的所属状态，得到电容和电抗的投退极限。[0014]进一步的，所述数据处理模块用于处理实时接收的数据，得到发出的命令。[0015]进一步的，所述命令包括:投电容、退电容、投电抗和退电抗。[0016]进一步的，所述开入板用于接入电容、电抗支路的开关位置电信号。[0017]进一步的，所述开出板用于出口电容、电抗支路的动作电信号。[0018]进一步的，所述通讯转接板用于CAN总线的通信接口与后台通信。[0019]与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：[0020]1、本发明提供的技术方案基于状态转换机制，为变电站内SVC和高压电容器、高压电抗器提供协调控制接口，在接受到SVC发送的投切命令后，可以自动根据平均各电容、电抗投切次数的原则来投切电容、电抗，从而稳定电压。[0021]2、本发明提供的技术方案基于对象化的编程，当需要增加电容器支路或电抗器支路时，只需要建立相应个数的对象，在配合相应硬件平台实现功能时，不需要修改源码，只需要通过相应接口发送配置参数来实现升级。另外因为采用单向链表，先进先出的原则，不仅减少而且平衡了各断路器的动作次数。[0022]3、本发明提供的技术方案因为有自动投切和平均投退次数的功能，可以减少工作人员的工作量，大大减少不必要的经济损失。[0023]4、本发明提供的技术方案硬件结构简单，扩展性和接入性好。附图说明[0024]图1为本发明的软件编程流程图；[0025]图2为投入电容流程图；[0026]图3为电容的初始状态图；[0027]图4为投入电容成功图；[0028]图5为投入电容失败图；[0029]图6为所有的状态转换类型图；[0030]图7为变电站无功补偿协调控制接口装置通讯原理图；[0031]图8为变电站无功补偿协调控制接口装置配置原理图。具体实施方式[0032]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。[0033]如图8所示是一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置的配置原理图，该装置从左到右依次包括电源板、两块开入板、监控板、三块开入板、四块开出板和通讯转接板。[0034]开入板负责接入电容、电抗支路的各种开关位置电信号。开出板负责出口电容电抗支路的动作电信号。通讯转接板负责CAN总线的通信接口，从而与后台通信。监控板作为核心，接受开入板的位置信息，根据后台设置的定值，通过基于状态转换机制的支路投退功能，来决定如何动作，然后发命令给开出板，开出板最终完成支路的投退动作。[0035]如图1所示是本发明的软件编程流程图，软件部分是在监控板中运行，监控板包括对象属性模块、对象状态模块、对象投退模块和数据处理模块。[0036]所述对象属性模块用于建立电容和电抗的支路对象，配置电容和电抗的属性。属性包括：电容和电抗的支路个数、每个支路所对应的开关量输入使能、投入优先级、退出优先级、间隔时间限制值和24小时内投入次数的限制值等。[0037]所述对象状态模块用于根据开入板发送的开关量数据，结合电容、电抗对象属性，得到电容和电抗的所属状态。所述所属状态包括就绪态、检修态和投入态。[0038]所述对象投退模块用于根据电容和电抗的所属状态，得到电容和电抗的投退极限。[0039]所述数据处理模块用于处理实时接收的数据，得到命令。[0040]所述命令包括:投电容、退电容、投电抗和退电抗。[0041]所述开入板用于接入电容、电抗支路的开关位置电信号。[0042]所述开出板用于出口电容、电抗支路的动作电信号。[0043]所述通讯转接板用于CAN总线的通信接口与后台通信。[0044]软件编程如下所示：[0045]本装置的软件编程是基于对象化编程的逻辑思想，根据此逻辑思想将电容及电抗抽象化，分离出其属性，定义其类型，进一步分离出其三个状态，通过三个链表的指针链接实现其循环判断。[0046]1支路对象的建立[0047]每一个电容电抗支路当作一个对象，对象的属性包括时间，类型，优先级，日投入次数，月投入次数，间隔时间，互相联跳，投退顺序等等。Typedefstruct类型{struct类型*支路类型指针投入优先级退出优先级投入到断开的间隔时间限制值断开到投入的间隔时间限制值每天投入次数限制值每天投入的次数记录值每月投入的次数记录值[0048]每年投入的次数记录值投入态标志位就绪态标志位检修态标志位变位、定时器计时、次数到更新三态实际支路运行状态母线优先级设置值本支路投节点所在的DO地址本支路投节点所在的DO的节点号本支路退节点所在的DO地址本支路退节点所在的DO的节点号[0049]}支路类型[0050]用支路类型定义对象数组：[0051]支路类型Ctcbtbl[电容支路数][0052]支路类型Ltcbtbl[电抗支路数][0053]2三态链表的建立[0054]针对电容及电抗支路分别建立三个状态的单向链表[0055]-个为支路在投入态的单向链表其中支路可退）；[0056]-个为支路在就绪态的单向链表其中支路可投）；[0057]一个为支路在检修态的单向链表其中支路不可投不可退，实际状态看断路器及隔刀）。因为这里采用单向链表，所以先进入的会先退出，所以就实现了断路器先投入会先退出的逻辑，从而平衡了各断路器的动作次数。[0058]处于就绪态的条件：[0059][0060][0061][0062][0063]处于检修态的条件：[0064][0065]3三态链表的运行原理[0066]以下以电容支路的三个链表讲解，流程图如图2所示，电抗同电容原理一样。[0067]以容性支路数为4示例，[0068]支路类型*投入态头指针，*就绪态头指针，*检修态头指针；[0069]如图3所示为电容的初始状态图，假设4个电容的初始状态如上图，其中在当前母线优先级下C3的优先级最高，这时收到投入电容命令，根据指针便利就绪态链表找到优先级最高的C3,将其断路器闭合，在收到其di量断路器合位后，将其放入投入态，若合失败放入检修态链表。[0070]如图4所示为投入电容成功。[0071]如图5所示为投入电容失败。[0072]再次投入及退出的原理也是如此。[0073]所有的状态转换类型如图6所示：[0074]A就绪态到投入态:接受投入命令并成功。[0075]B就绪态到检修态:接受投入命令并失败。[0076]C投入态到就绪态:接受退出命令并成功。[0077]D投入态到检修态:接受退出命令并失败。[0078]E检修态到就绪态:接受断路器复归命令，且此时断路器分位且满足其他di位置条件及定值限定条件。[0079]F检修态到投入态:接受断路器复归命令，且此时断路器合位且满足其他di位置条件及定值限定条件。[0080]如图7所示为变电站无功补偿协调控制接口与后台、高压电容器、高压电抗器和外部控制命令连接图，站控层，是一个MOXA串口服务器装置，CAN是一种CAN协议通信方式，以太网是有以太网口，可以直接接入UDP协议通信，主要包含这三种通信方式，为了满足用户的多中要求。[0081]最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

权利要求：1.一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，所述装置包括电源板、监控板、开入板、开出板和通讯转接板，其特征在于，所述装置包括依次设置的电源板、开入板、监控板、开入板、开出板和通讯转接板;所述监控板包括对象属性模块、对象状态模块、对象投退模块和数据处理模块。2.如权利要求1所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述监控板的作用包括接收开入板的位置信息和发命令给开出板，使开出板完成支路的投退动作。3.如权利要求1所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述对象属性模块用于建立电容和电抗的支路对象，配置电容和电抗的属性。4.如权利要求3所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述属性包括：电容和电抗的支路个数、每个支路所对应的开关量输入使能、投入优先级、退出优先级、间隔时间限制值和24小时内投入次数的限制值。5.如权利要求1所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述对象状态模块用于根据开入板发送的开关量数据，结合电容、电抗对象属性，得到电容和电抗的所属状态。6.如权利要求5所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述所属状态包括就绪态、检修态和投入态。7.如权利要求1所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述对象投退模块用于根据电容和电抗的所属状态，得到电容和电抗的投退极限。8.如权利要求1所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述数据处理模块用于处理实时接收的数据，得到发出的命令。9.如权利要求8所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述命令包括:投电容、退电容、投电抗和退电抗。10.如权利要求1所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述开入板用于接入电容、电抗支路的开关位置电信号。11.如权利要求1所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述开出板用于出口电容、电抗支路的动作电信号。12.如权利要求1所述的一种变电站无功补偿设备协调控制接口装置，其特征在于，所述通讯转接板用于CAN总线的通信接口与后台通信。

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