本實(shí)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(wú)功補(bǔ)償柜。
背景技術(shù)：
：目前電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償柜裝置經(jīng)歷了同步調(diào)相機(jī)、開關(guān)投切固定電容、靜止無(wú)功補(bǔ)償器到靜止無(wú)功發(fā)生器等不同階段?？紤]到技術(shù)實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)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(fù)荷波動(dòng)大且負(fù)荷無(wú)功占比大，這對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)提出了較高要求。然而，由于微電網(wǎng)系統(tǒng)容量小，而無(wú)功負(fù)荷占比相對(duì)較大，為了提高電壓質(zhì)量，無(wú)功補(bǔ)償是重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)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(jìn)行集中投切，以實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?。但是該方式的無(wú)功補(bǔ)償?shù)男Ч睿荒苡行У叵㈦娋W(wǎng)中的無(wú)功負(fù)荷。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：基于此，有必要針對(duì)如何有效補(bǔ)償無(wú)功功率的技術(shù)問題，提供一種微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償柜。一種微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)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(bǔ)償支路，若干所述電容補(bǔ)償支路并聯(lián)在所述功率總線上，所述電容補(bǔ)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(gè)實(shí)施例中，所述中央處理單元為數(shù)字信號(hào)處理器。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述中央處理單元為單片機(jī)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述通信接口為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。在其中一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(kù)，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(gè)實(shí)施例中，所述顯示器具有觸控屏。上述微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償柜，由總控制器與電容補(bǔ)償支路兩部分構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)由總控制器統(tǒng)一實(shí)時(shí)調(diào)度各電容補(bǔ)償支路，實(shí)現(xiàn)各個(gè)電容補(bǔ)償支路的動(dòng)態(tài)投切，從而有效地補(bǔ)償了微電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率。此外，上述微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)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(jìn)行升級(jí)，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(jìn)行升級(jí)，從而減少翻新成本，大大提高了實(shí)用性。附圖說(shuō)明圖1為一個(gè)實(shí)施例中微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償柜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一個(gè)實(shí)施例中微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償柜在微電網(wǎng)中應(yīng)用的示意圖；圖3為一個(gè)實(shí)施例中無(wú)功補(bǔ)償柜的各電容補(bǔ)償支路的電容投切與否計(jì)算的步驟流程圖。具體實(shí)施方式為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。請(qǐng)參閱圖1，其為一個(gè)實(shí)施例中微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償柜10的結(jié)構(gòu)示意圖，一種微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償柜10包括總控制器110、電容補(bǔ)償支路120、以太網(wǎng)通信總線130以及功率總線140?？偪刂破?10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(bǔ)償支路120并聯(lián)在功率總線140上。電容補(bǔ)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(shí)施例中，電容124的一端接地。如圖1所示，本實(shí)施例中，包括電容補(bǔ)償支路1、電容補(bǔ)償支路2至電容補(bǔ)償支路n。其中，電容補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(shí)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(wú)功補(bǔ)償柜，通過總控制器110與電容補(bǔ)償支路120的連接，實(shí)現(xiàn)由總控制器110統(tǒng)一實(shí)時(shí)調(diào)度各電容補(bǔ)償支路120，實(shí)現(xiàn)各個(gè)電容補(bǔ)償支路120的動(dòng)態(tài)投切，從而有效地補(bǔ)償了微電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率。此外，上述微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)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(jìn)行升級(jí)，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(jìn)行升級(jí)，從而減少翻新成本，大大提高了實(shí)用性。一實(shí)施例中，中央處理單元111為數(shù)字信號(hào)處理器。一實(shí)施例中，中央處理單元111為單片機(jī)。一實(shí)施例中，通信接口113為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。一實(shí)施例中，微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)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(jìn)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(kù)，通信轉(zhuǎn)換接口114與配電網(wǎng)管理控制器連接。本實(shí)施例中，顯示器112具有觸控屏。為便于理解本實(shí)施例的微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償柜，請(qǐng)參閱圖2，其為一個(gè)實(shí)施例中微電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償柜在微電網(wǎng)中應(yīng)用的示意圖，下面進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖2所示，本實(shí)施例中的無(wú)功補(bǔ)償柜包括一個(gè)無(wú)功補(bǔ)償總控制器與若干電容補(bǔ)償支路兩部分構(gòu)成。總控制器與微電網(wǎng)中央控制器(MGCC)安裝于一處，電容補(bǔ)償支路分布安裝在各個(gè)微電網(wǎng)補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)用于補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)處的無(wú)功功率。電容補(bǔ)償支路通過智能開關(guān)接入微電網(wǎng)補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，通過以太網(wǎng)接入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)?？偪刂破魍ㄟ^通信網(wǎng)絡(luò)接收負(fù)荷功率信息與節(jié)點(diǎn)電壓信息，通過智能算法計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償功率，再通過通信網(wǎng)絡(luò)下發(fā)至電容補(bǔ)償支路的智能網(wǎng)關(guān)，執(zhí)行電容的投入或切除動(dòng)作。結(jié)合圖1和圖2，總控制器包括顯示器即人機(jī)界面、中央處理單元，網(wǎng)絡(luò)通信接口與通信轉(zhuǎn)換接口幾個(gè)部分組成。顯示器即人機(jī)界面為操作和維護(hù)人員提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、實(shí)時(shí)接入情況及故障情況信息，并提供接口可以設(shè)置補(bǔ)償功率與補(bǔ)償后功率因數(shù)限值。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示當(dāng)前各節(jié)點(diǎn)連接的負(fù)荷功率、節(jié)點(diǎn)電壓、節(jié)點(diǎn)功率因數(shù)、補(bǔ)償無(wú)功功率等數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)接入情況顯示各支路補(bǔ)償電容是否接入補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)；故障記錄顯示當(dāng)前各支路是否存在故障以及故障類型及是否恢復(fù)。因補(bǔ)償算法需要，應(yīng)設(shè)置可補(bǔ)償?shù)淖畲鬅o(wú)功功率值與補(bǔ)償后功率因數(shù)上下限值。為了防止誤操作，人機(jī)操作界面上可以選擇遠(yuǎn)程屏蔽/允許功能，屏蔽/允許無(wú)功補(bǔ)償總控制器的控制，防止發(fā)生誤操作。當(dāng)選擇遠(yuǎn)程屏蔽時(shí)，僅能通過手動(dòng)控制各支路智能開關(guān)進(jìn)行支路電容器的投切。當(dāng)選擇遠(yuǎn)程允許時(shí)，允許無(wú)功補(bǔ)償總控制器的控制，可以通過人機(jī)界面遠(yuǎn)程控制支路電容器的投切動(dòng)作。中央處理單元(MCU)通過通信網(wǎng)絡(luò)采集微電網(wǎng)母線電壓、母線電流、各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流、功率因數(shù)、負(fù)荷功率、節(jié)點(diǎn)功率等信息，通過粒子群算法，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)應(yīng)補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，得到每個(gè)支路補(bǔ)償電容是否接入的開關(guān)信號(hào)，并通過通信網(wǎng)絡(luò)下發(fā)至各個(gè)電容補(bǔ)償支路。網(wǎng)絡(luò)通信接口是一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)送入MCU進(jìn)行分析處理。MCU單元常采用DSP或單片機(jī)作為主控芯片，基本不支持以太網(wǎng)絡(luò)，為了利用高速穩(wěn)定的以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，必須配備通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。通信轉(zhuǎn)換接口將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與故障記錄進(jìn)行通信格式轉(zhuǎn)換，從而上傳至外部網(wǎng)絡(luò)，包括配電網(wǎng)管理中心以及外部數(shù)據(jù)庫(kù)，由配電網(wǎng)管理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，外部數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(kù)根據(jù)種類不同，可以有不同的通信要求。電容補(bǔ)償支路為三相結(jié)構(gòu)，以補(bǔ)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(bǔ)償更加靈活，一個(gè)支路可以接入數(shù)個(gè)不同電容值的補(bǔ)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(wú)功功率補(bǔ)償范圍。請(qǐng)參閱圖3，其為一個(gè)實(shí)施例中無(wú)功補(bǔ)償柜的各電容補(bǔ)償支路的電容投切與否計(jì)算的步驟流程圖。每個(gè)周期的工作流程如下所述：步驟一：采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。具體的：所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括各節(jié)點(diǎn)連接的負(fù)荷功率、節(jié)點(diǎn)電壓、節(jié)點(diǎn)功率因數(shù)、相鄰節(jié)點(diǎn)間的相角差。步驟二：計(jì)算補(bǔ)償無(wú)功功率。具體的：根據(jù)人機(jī)界面設(shè)置的最大補(bǔ)償無(wú)功功率與補(bǔ)償后無(wú)功功率上下限值，來(lái)計(jì)算各支路節(jié)點(diǎn)的無(wú)功補(bǔ)償功率值。無(wú)功功率計(jì)算應(yīng)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(diǎn)i注入的有功和無(wú)功功率。Ui為節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值，δ為節(jié)點(diǎn)電壓相角差，j∈i表示所有與節(jié)點(diǎn)i之間相連的節(jié)點(diǎn)。Pis-UiΣj∈iUj(Gijcosδij+Bijsinδij)=0Qis-UiΣj∈iUj(Gijsinδij-Bijcosδij)=0---(1)]]>(2)節(jié)點(diǎn)電壓約束：Uimin≤Ui≤Uimax(2)(3)支路傳輸功率約束：Sj≤SjmaxQj≤Qjmax(3)(4)補(bǔ)償無(wú)功功率限值：其中Qc為節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償無(wú)功功率，為補(bǔ)償前功率因數(shù)，為補(bǔ)償后最小功率因數(shù)，為補(bǔ)償后最大功率因數(shù)。上述四式中，節(jié)點(diǎn)電壓上下限值應(yīng)符合電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，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(wú)功功率由總控制器設(shè)置。補(bǔ)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(bǔ)償無(wú)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(gè)補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)由數(shù)組補(bǔ)償電容支路接入，其能補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率值并不是連續(xù)值，而是一個(gè)無(wú)功補(bǔ)償功率的集合，求得各支路的無(wú)功功率補(bǔ)償值后應(yīng)根據(jù)各節(jié)點(diǎn)可補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率值，計(jì)算投入哪些電容支路，使其實(shí)際投入的電容支路能補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率數(shù)值最接近總控制器計(jì)算出的數(shù)值。投切狀態(tài)判斷按下述公式(5)～(7)進(jìn)行。(5)補(bǔ)償支路對(duì)應(yīng)電抗計(jì)算：其中ΔUi為補(bǔ)償前后節(jié)點(diǎn)電壓差，X為補(bǔ)償值對(duì)應(yīng)的支路總電抗。X=ΔUi×UiQc---(5)]]>(6)每支路電抗值計(jì)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(gè)節(jié)點(diǎn)各支路之間是并聯(lián)關(guān)系，各支路實(shí)際電抗值應(yīng)滿足并聯(lián)計(jì)算公式。當(dāng)補(bǔ)償值對(duì)應(yīng)支路總電抗值與各支路實(shí)際接入電抗值之間偏差最小時(shí)，實(shí)際補(bǔ)償無(wú)功功率接近計(jì)算值。采用式(7)計(jì)算平方和最小時(shí)對(duì)應(yīng)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(gè)智能開關(guān)，以使得各個(gè)智能開關(guān)根據(jù)下發(fā)的開關(guān)狀態(tài)指令執(zhí)行對(duì)應(yīng)的投切操作。步驟五：故障判斷。具體的：補(bǔ)償電容投入后應(yīng)判斷是否正常運(yùn)行，如果產(chǎn)生故障，將故障信息上傳至人機(jī)交互界面交予維護(hù)人員維護(hù)。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)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(bǔ)償無(wú)功功率的同時(shí)，保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓合理分布。2、本實(shí)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(jìn)行升級(jí)，從而減少翻新成本，大大提高了實(shí)用性。以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3