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远程无功功率补偿控制器管理信息系统

日期:2019-8-29 10:59:03  人气指数:137

  据统计,当前国内典型城乡电网无功损耗情况大致如下:按电压等级划分,0.4 kV级损耗约占总损耗50%,10 kV级约占20%,35 kV级约占20%。在农网中,长距离供电较为普遍,10 kV线路损耗较大;在城网中,大工业的无功损耗在10 kV中,而其他则普遍在0.4 kV侧。因此做好10 kV级电压以下电网的无功补偿具有重要意义。而10 kV用户比较分散,则需要就地进行电网无功功率补偿,则形成了无功功率补偿装置分布比较分散。

  目前,无功功率补偿,在10 kV侧以下多采用并联补偿装置。最简单的就是开关(断路器,电磁型交流接触器)操作的电容器组和电抗器,这种装置曾在电网中大量使用,但这种补偿装置是静态的,它不能及时响应无功功率的波动。这种电磁型投切开关(含电磁型交流接触器),由于受电容器涌流能力、放电时间、电容器分级及投切开关的操作频率、使用寿命等因素的制约,补偿的容量受到限制,同时无法避免以下不足:

  补偿是有级的、定时的,因而补偿精度差,响应速度慢,一般为延时投切,不能适应负荷变化快的场合。对一些变化的负荷,如电梯、起重、电焊、电弧炉这类装置就无法进行跟踪补偿。

  针对以上问题,基于智能晶闸管投切电容器装置(TSC)(结构示意见图1a)和晶闸管投切电抗器(TCR)(结构示意见图1b)正在进一步发展,这些装置能够克服以上缺点,进行动态无功功率补偿。进一步改进的FC+TCR型结构(见图1c),即晶闸管投切电容器装置和晶闸管投切电抗器并联运行结构(TSC+TCR)。由于采用了晶闸管控制技术,将微处理器用于其中,可以完成复杂的监测和控制任务,从而使动态无功补偿技术更完善,进入了智能控制。

 

  近年来电力行业发展迅速,信息化建设日益加快,计算机技术在电力行业的应用水平越来越高。动态无功补偿的智能化控制为建立无功补偿控制器管理信息系统提供了基础,因此开发具有远程无功功率补偿控制器管理信息系统,具有重要的意义。

  1 远程无功功率补偿控制器管理信息系统的体系结构

  远程无功功率补偿控制器管理信息系统(以下简称无功补偿管理系统)系利用现代通信技术、信息处理、储存技术,实现各变电站、用户等有无功功率补偿器的计量点数据的远程自动采集、统计、分析。同时也可供其他用户询问有关无功功率补偿的数据。

  1.1 系统构成

  无功补偿管理系统采用分层、分布式结构,由主站(中心管理机构)、子站(各变电站、用户等的控制器)和通信网络构成。主站的网络中心,数据采集系统通过配制不同的通信模块与各种方式与子站的采集终端通信,同时抄录子站采集装置的信息。

  1.2 主站

  主站是整个无功补偿管理系统的中心,整个系统的数据采集、存贮、分析、统计等工作均在此完成,整个系统的安全也由它来预防。主站的数据库服务器采用冗余双机集群互为热备用工作方式。主站网络采用冗余的高速网结构,有内网、安全区、信息网、控制器终端等部分,其中控制器终端部分与专用设备相连接,经过网桥直接入内网,安全性高,安全区部分接互联服务器,但不允许访问主服务器,以保证系统的安全性。

  系统的配制按模块化、分布式,实现业务与数据分离。底层包括支持平台(操作系统、数据库及数据库访问接口)和服务器模块;中间层具有访问底层的统一接口;应用层通过中间层进行访问。系统中的重要模块实现主辅备份。操作系统在设计上支持各类主流操作系统。在程序开发过程中应充分考虑各操作系统的差异。

  对于整个无功补偿管理系统的安全性作了全面的考虑,首先在系统设计方面,有完备的用户权管理功能,为每一个功能设置一个权限,并由系统管理员根据工作需要分配给相关部门的相关用户。每一个用户都有各自不同的密码保护,这样能有效的防止非法用户的入侵以及非法操作。对于原始数据在技术上保证其不可更改,维护了原始数据的可靠性、安全性。系统应用程序能自动生成登陆事件记录;对于网络的安全,采用防火墙实现内网与外网隔离,将与其他系统互联的服务器放在防火墙的安全区,允许其他系统相关计算机访问,但其他系统不能直接访问本系统的内网。在系统外部访问的网段上设置安全认证措施,使认证失败的用户不能建立连接,从而保证用户的合法性,杜绝非法操作。

  1.3 子站

  子站主要分布在无功功率补偿控制器所在部位,其主要任务是采集、存贮无功功率补偿控制器的有关数据,监测无功功率补偿系统运营状况,通过不同的通信方式按照一定的通信协议与主站交换信息。它主要有以下功能:

  (1) 数据采集。在提供接口规约的情况下,能与各种计量或智能表计接口,可根据需要采集计量表送出的数据,包括各相电压、电流及零序电流数据,各相的无功功率、投入的补偿容量、功率因数、电压合格率、事故记录等。

  (2) 数据存贮与处理。存贮周期可根据需要设置,应有足够大的存贮容量,以保证长时间存储数据掉电时不丢失数据。同时它应能对数据进行简单处理,分时段、日统计数据其存贮段和间隔根据实际需要设定。

  (3) 通信。终端站应有多个通信接口,以不同的方式与主站通信,数据采集终端可配置RS232接口。

  (4) 状态监视能够监测各种智能表的通信状况,当主站询问时能反馈,更高级的,对通信故障能与主站报警。

  (5) 自恢复。系统应有自检和自恢复功能使系统能自动恢复。

  (6) 校时。系统具有实时时钟和日历,时钟应由主站定期校准,以保证时钟的统一和准确。

  2 通信协议

  无功补偿管理系统在管理中与补偿控制器之间的通信,采用自定义通信协议。本协议采用标准RS232及兼容串行接口,采用主-子方式,即主设备(管理中心)能初始化传输(查询)。其他设备根据主设备查询提供的数据作出反应。主设备可以单独和子设备通信,也能以广播方式和所有子设备通信。如果单独通信,子设备返回一信息作为回应。以广播方式查询时则不返回信息。

  3 系统功能

  数据的采集与分析。主站从各子站获得各种数据和日统计数据及累计数据。各种数据包括:各相电压、电流及零序电流数据,各相无功功率、电压电流相位差,补偿容量,电压合格率,故障记录(包括一次过压、欠电压、谐波电压畸变率超过4%、谐波电流畸变率超过20%等故障信息),实时采集数据时还有各站点的温度。日统计数据包括:谐波电流畸变率最大时的各相3~15次奇次谐波电压电流值及发生时间,总有功电量、总无功电量和总补偿无功电量,零序电流最大值及发生时间,电流不平衡率大于25%累积时间。累积数据包括:有功电量、无功电量、补偿无功电量。

  数据处理功能:管理数据存储、删除、查询和备份指定站点指定时间内的数据;图形报表,以三维饼图形式直观地显示各次电压电流谐波及基波所占比例,以曲线图形式显示指定站点指定时间内各种数据,直观地反映出其变化趋势;数据报表,以表格形式显示各种指标数据;统计分析指定站点指定时间内各项数据指标;根据用户需要生成并打印各种报表。

  系统管理功能:用户管理,增减用户并设置用户类型及用户密码,保存用户操作记录和登陆记录,故障处理,显示故障记录,并记录故障处理措施;增减站点并设置站的地址、所属编区等信息;电子地图管理,选择地市地图,布置各站点位置;通信管理,设置串口参数,从自动抄表系统上传各站信息,停止或启动实时数据采集功能,测试各站点的通信装置是否完好。

  4 结束语

  计算机技术的不断发展,程序设计能力的不断完善,及众多控制件的支持,为该系统的实现提供了一个平台。无功补偿管理系统可以作为一个独立的系统运行,用于远程无功功率补偿控制器的管理。若进一步的开发和完善,可成为电网管理信息系统的一个子系统。


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