基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊及方法，包括順次連接的系統(tǒng)電量測(cè)量模塊、無功補(bǔ)償控制策略模塊、控制指令輸出模塊和總線通訊模塊，總線通訊模塊與總線通訊，依次連接的主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊、地址自動(dòng)分配模塊和電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊，且主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊、地址自動(dòng)分配模塊和電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊的指令輸出端都與總線通訊模塊連接；系統(tǒng)電量測(cè)量模塊分別接收進(jìn)線柜信號(hào)和電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊的輸出信號(hào)。本發(fā)明無須人工干預(yù)設(shè)置，產(chǎn)生唯一的控制主機(jī)，同時(shí)，主機(jī)能夠自動(dòng)分配從機(jī)地址和自動(dòng)識(shí)別進(jìn)線柜電流互感器變比，從而對(duì)進(jìn)線柜母線電量的采樣，再根據(jù)設(shè)定目標(biāo)自動(dòng)控制其它無功補(bǔ)償模塊的投切。
【專利說明】 基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無功補(bǔ)償領(lǐng)域，尤其涉及一種基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上出現(xiàn)的智能無功補(bǔ)償模塊，都是需要通過人工設(shè)置不同的地址，再連接成一個(gè)控制系統(tǒng)。這樣，一旦把相同地址的智能電容器模塊放在同一系統(tǒng)中，系統(tǒng)將不能正常運(yùn)行，甚至?xí)罎?；而且系統(tǒng)組網(wǎng)成功后，用戶還要設(shè)置進(jìn)線柜電流變比，系統(tǒng)才能正常工作，這會(huì)對(duì)用戶使用者提出一定的技術(shù)要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明提供一種無須人工干預(yù)、自動(dòng)組網(wǎng)成無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的無功補(bǔ)償模塊及方法。
[0004]技術(shù)方案:一種基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊，包括順次連接的系統(tǒng)電量測(cè)量模塊、無功補(bǔ)償控制策略模塊、控制指令輸出模塊和總線通訊模塊，總線通訊模塊與總線通訊，還包括依次連接的主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊、地址自動(dòng)分配模塊和電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊，且主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊、地址自動(dòng)分配模塊和電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊的指令輸出端都與總線通訊模塊連接；所述系統(tǒng)電量測(cè)量模塊分別接收進(jìn)線柜信號(hào)和電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊的輸出信號(hào)。
[0005]所述系統(tǒng)電量測(cè)量模塊包括由三相分壓電阻和電容組成的抗混疊濾波器以及由TVS管組成的信號(hào)鉗位電路，以防止信號(hào)超出范圍。
[0006]所述主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生主機(jī)，主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊檢測(cè)是否接收到總線的特定命令碼，如果未接收到，主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊向總線發(fā)送特定命令碼，當(dāng)總線沖突時(shí)，隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間再發(fā)送，發(fā)送成功成為主機(jī)；如果接收到，則主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊不向總線上發(fā)送特定命令碼，自動(dòng)成為從機(jī)。
[0007]所述地址自動(dòng)分配模塊用于分配從機(jī)唯一地址，地址自動(dòng)分配模塊把總線上發(fā)布的從機(jī)信息根據(jù)地址大小排序并存儲(chǔ)在聯(lián)機(jī)數(shù)組中，如果發(fā)現(xiàn)某從機(jī)發(fā)布信息的地址與聯(lián)機(jī)數(shù)組中重復(fù)，則自動(dòng)修改重復(fù)模塊地址。
[0008]所述電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊通過K = Q2+ (Q1-Q3)的公式計(jì)算出電流變比大小，其中K為電流變比大小，Ql為主機(jī)記錄投入前的無功量，Q2為投入的已知無功容量，Q3為監(jiān)測(cè)的投入后無功量。
[0009]本發(fā)明還提供一種基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法，包括如下步驟:
[0010]I)主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生主機(jī)；
[0011 ] 2)地址自動(dòng)分配模塊給從機(jī)分配唯一地址；
[0012]3)電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊和系統(tǒng)電量測(cè)量模塊計(jì)算出進(jìn)線柜電流變比大?。?br>
[0013]4)無功補(bǔ)償控制策略模塊輸出到控制指令輸出模塊，控制指令輸出模塊輸出到總線通訊模塊；
[0014]5)總線通訊模塊把通訊報(bào)文向總線上發(fā)布。
[0015]所述步驟I)包括:主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊檢測(cè)是否接收到總線的特定命令碼，如果未接收到，主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊向總線發(fā)送特定命令碼，當(dāng)總線沖突時(shí)，隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間再發(fā)送，發(fā)送成功成為主機(jī)；如果接收到，則主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊不向總線上發(fā)送特定命令碼，自動(dòng)成為從機(jī)。
[0016]所述步驟2)包括:總線上的每個(gè)從機(jī)逐個(gè)向總線發(fā)布本模塊信息，地址自動(dòng)分配模塊把總線上發(fā)布的信息根據(jù)地址大小排序并存儲(chǔ)在聯(lián)機(jī)數(shù)組中，如果發(fā)現(xiàn)某從機(jī)發(fā)布信息的地址與聯(lián)機(jī)數(shù)組中重復(fù)，則自動(dòng)修改重復(fù)模塊地址。
[0017]所述步驟3)包括:主機(jī)記錄投入前系統(tǒng)無功量Q1，然后投入已知的無功容量Q2，同時(shí)監(jiān)測(cè)投入后無功量Q3，通過電流變比K = Q2+(Q1-Q3)公式計(jì)算出電流變比大小。
[0018]有益效果:本發(fā)明主要應(yīng)用于低壓無功補(bǔ)償中，通過自動(dòng)組網(wǎng)可以使任意N+1臺(tái)無功補(bǔ)償模塊自動(dòng)構(gòu)成了控制系統(tǒng)。無須人工干預(yù)設(shè)置，產(chǎn)生唯一的控制主機(jī)，并且主機(jī)的進(jìn)線柜電流變比可自動(dòng)設(shè)置，達(dá)到即插即用的效果。同時(shí)，主機(jī)能夠自動(dòng)分配從機(jī)地址和自動(dòng)識(shí)別進(jìn)線柜電流互感器變比，從而對(duì)進(jìn)線柜母線電量的采樣，再根據(jù)設(shè)定目標(biāo)自動(dòng)控制其它無功補(bǔ)償模塊的投切。本發(fā)明能根據(jù)系統(tǒng)需要產(chǎn)生無功電流，提高系統(tǒng)功率因數(shù)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊的模塊框圖；
[0020]圖2為本發(fā)明中系統(tǒng)電量測(cè)量模塊的電路圖；
[0021]圖3是本發(fā)明基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊的應(yīng)用接線圖；
[0022]圖4是本發(fā)明基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法的主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊流程圖；
[0023]圖5是本發(fā)明基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法的地址自動(dòng)分配模塊流程圖；
[0024]圖6是本發(fā)明基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法的電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，一種基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊包括系統(tǒng)電量測(cè)量模塊、無功補(bǔ)償控制策略模塊、控制指令輸出模塊、主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊、地址自動(dòng)分配模塊、電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊和總線通訊模塊。主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊的指令輸出端連接到總線通訊模塊，總線通訊模塊把主機(jī)競爭指令的特定命令碼輸出到總線上，主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊成功取得主機(jī)身份完成后，主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊的輸出端連接到地址自動(dòng)分配模塊的輸入端，地址自動(dòng)分配模塊的指令輸出端連接到總線通訊模塊，自動(dòng)地址分配程序完成地址分配后，地址自動(dòng)分配模塊的輸出端連接到電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊的輸入端，電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊的指令輸出端連接到總線通訊模塊，電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊完成后，電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊的輸出端連接到系統(tǒng)電量測(cè)量模塊，進(jìn)線柜信號(hào)輸入到系統(tǒng)電量測(cè)量模塊，系統(tǒng)電量測(cè)量模塊的輸出端連接到無功補(bǔ)償控制策略模塊的輸入端，無功補(bǔ)償控制策略模塊的輸出端連接到控制指令輸出模塊，控制指令輸出模塊把控制命令轉(zhuǎn)換為通訊控制碼輸出到總線通訊模塊，總線通訊模塊轉(zhuǎn)換為一定的通訊規(guī)約輸出到總線上。如圖2所示，本實(shí)施例中系統(tǒng)電量測(cè)量模塊的電路圖包括:運(yùn)算放大器U4、三相分壓電阻R4?R12，R20?R22、TVS管Dl，D3，D4、電容C9、C16、C17，其中R15，C9、R16，C16、R28，C17分別組合成抗混疊濾波器，TVS管Dl，D3，D4組成信號(hào)鉗位電路，防止信號(hào)超出范圍。
[0026]如圖3所示，本發(fā)明與其它模塊聯(lián)機(jī)后可自動(dòng)產(chǎn)生控制主機(jī)，并且該主機(jī)可對(duì)系統(tǒng)中每個(gè)聯(lián)機(jī)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。采用N+1臺(tái)本發(fā)明基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，該無功補(bǔ)償模塊安裝于電力低壓配電系統(tǒng)中，每臺(tái)無功補(bǔ)償模塊能獨(dú)立運(yùn)行或根據(jù)需要組合運(yùn)行。本發(fā)明經(jīng)過斷路器連接于低壓配電母聯(lián)上，根據(jù)所需無功補(bǔ)償容量進(jìn)行模塊化并聯(lián)連接，每臺(tái)無功補(bǔ)償模塊通過總線連接在一起。
[0027]本發(fā)明還提供一種基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法，包括如下步驟:
[0028]I)主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生主機(jī)。如圖4所示，主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊檢測(cè)是否接收到總線的特定命令碼，如果未接收到，主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊向總線發(fā)送特定命令碼，當(dāng)總線沖突時(shí)，隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間再發(fā)送，發(fā)送成功成為主機(jī)；如果接收到，則主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊不向總線上發(fā)送特定命令碼，自動(dòng)成為從機(jī)?？偩€上每個(gè)基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊競爭向總線發(fā)送特定命令碼，如果發(fā)現(xiàn)總線沖突，就隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間再發(fā)送，這樣可以防止再次總線沖突。同時(shí)，當(dāng)主機(jī)產(chǎn)生后，其它基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊接收到特定命令碼，自動(dòng)變成從機(jī)，不會(huì)自動(dòng)向總線上發(fā)送特定命令碼。
[0029]2)地址自動(dòng)分配模塊給從機(jī)分配唯一地址。如圖5所示，主機(jī)上的地址自動(dòng)分配模塊會(huì)發(fā)送詢問命令，主機(jī)命令總線上的每個(gè)從機(jī)收到主機(jī)命令后逐個(gè)向總線發(fā)布本模塊信息，如未成功發(fā)布，隨即延時(shí)發(fā)布。主機(jī)上的地址自動(dòng)分配模塊把總線上發(fā)布的信息根據(jù)地址大小排序并存儲(chǔ)在聯(lián)機(jī)數(shù)組中，如果發(fā)現(xiàn)某從機(jī)模塊發(fā)布信息的地址與聯(lián)機(jī)數(shù)組中重復(fù)，地址自動(dòng)分配模塊會(huì)自動(dòng)修改重復(fù)模塊地址。
[0030]3)電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊和系統(tǒng)電量測(cè)量模塊計(jì)算出進(jìn)線柜電流變比大小。如圖6所示，主機(jī)記錄投入前系統(tǒng)無功量Q1，然后投入已知的無功容量Q2，同時(shí)監(jiān)測(cè)投入后無功量Q3，電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊通過電流變比K = Q2+ (Q1-Q3)公式推算出電流變比大小。
[0031]4)無功補(bǔ)償控制策略模塊輸出到控制指令輸出模塊，控制指令輸出模塊輸出到總線通訊模塊；
[0032]5)總線通訊模塊把通訊報(bào)文向總線上發(fā)布。
[0033]本發(fā)明主要應(yīng)用于低壓無功補(bǔ)償中，通過自動(dòng)組網(wǎng)技術(shù)可以使任意N+1臺(tái)無功補(bǔ)償模塊自動(dòng)構(gòu)成了控制系統(tǒng)，無須人工干預(yù)設(shè)置，即可產(chǎn)生唯一的控制主機(jī)，并且該主機(jī)可對(duì)系統(tǒng)中每個(gè)聯(lián)機(jī)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)，主機(jī)能夠自動(dòng)分配從機(jī)地址和自動(dòng)識(shí)別進(jìn)線柜電流互感器變比，用戶無須設(shè)置任何參數(shù)，本發(fā)明可自適應(yīng)運(yùn)行，自動(dòng)設(shè)置進(jìn)線柜取樣電流變比。對(duì)進(jìn)線柜母線電量的采樣，再根據(jù)設(shè)定目標(biāo)自動(dòng)控制其它無功補(bǔ)償模塊的投切。
【權(quán)利要求】
1.一種基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊，包括順次連接的系統(tǒng)電量測(cè)量模塊、無功補(bǔ)償控制策略模塊、控制指令輸出模塊和總線通訊模塊，總線通訊模塊與總線通訊，其特征在于，還包括依次連接的主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊、地址自動(dòng)分配模塊和電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊，且主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊、地址自動(dòng)分配模塊和電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊的指令輸出端都與總線通訊模塊連接；所述系統(tǒng)電量測(cè)量模塊分別接收進(jìn)線柜信號(hào)和電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊的輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊，其特征在于，所述系統(tǒng)電量測(cè)量模塊包括由三相分壓電阻和電容組成的抗混疊濾波器以及由管組成的信號(hào)鉗位電路，以防止信號(hào)超出范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊，其特征在于，所述主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生主機(jī)，主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊檢測(cè)是否接收到總線的特定命令碼，如果未接收到，主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊向總線發(fā)送特定命令碼，當(dāng)總線沖突時(shí)，隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間再發(fā)送，發(fā)送成功成為主機(jī)；如果接收到，則主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊不向總線上發(fā)送特定命令碼，自動(dòng)成為從機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊，其特征在于，所述地址自動(dòng)分配模塊用于分配從機(jī)唯一地址，地址自動(dòng)分配模塊把總線上發(fā)布的從機(jī)信息根據(jù)地址大小排序并存儲(chǔ)在聯(lián)機(jī)數(shù)組中，如果發(fā)現(xiàn)某從機(jī)發(fā)布信息的地址與聯(lián)機(jī)數(shù)組中重復(fù)，則自動(dòng)修改重復(fù)模塊地址。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償模塊，其特征在于，所述電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊通過X = 02+ (01-03)的公式計(jì)算出電流變比大小，其中1(為電流變比大小，01為主機(jī)記錄投入前的無功量，02為投入的已知無功容量，03為監(jiān)測(cè)的投入后無功量。
6.一種基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生主機(jī)； 2)地址自動(dòng)分配模塊給從機(jī)分配唯一地址； 3)電流變比自動(dòng)識(shí)別模塊和系統(tǒng)電量測(cè)量模塊計(jì)算出進(jìn)線柜電流變比大小； 4)無功補(bǔ)償控制策略模塊輸出到控制指令輸出模塊，控制指令輸出模塊輸出到總線通訊模塊； 5)總線通訊模塊把通訊報(bào)文向總線上發(fā)布。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟1)包括:主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊檢測(cè)是否接收到總線的特定命令碼，如果未接收到，主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊向總線發(fā)送特定命令碼，當(dāng)總線沖突時(shí)，隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間再發(fā)送，發(fā)送成功成為主機(jī)；如果接收到，則主機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模塊不向總線上發(fā)送特定命令碼，自動(dòng)成為從機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟2)包括:總線上的每個(gè)從機(jī)逐個(gè)向總線發(fā)布本模塊信息，地址自動(dòng)分配模塊把總線上發(fā)布的信息根據(jù)地址大小排序并存儲(chǔ)在聯(lián)機(jī)數(shù)組中，如果發(fā)現(xiàn)某從機(jī)發(fā)布信息的地址與聯(lián)機(jī)數(shù)組中重復(fù)，則自動(dòng)修改重復(fù)模塊地址。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于自動(dòng)組網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟3)包括:主機(jī)記錄投入前系統(tǒng)無功量01，然后投入已知的無功容量02，同時(shí)監(jiān)測(cè)投入后無功量.03，通過電流變比1( = 02+(01-03)公式計(jì)算出電流變比大小。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK104485741SQ201410754059
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】沈雷明, 張鳳雛, 許文專, 蔣鑫 申請(qǐng)人:江蘇斯菲爾電氣股份有限公司