據統計，當前國內典型城鄉電網無功損耗情況大致如下：按電壓等級劃分，0.4 kV級損耗約占總損耗50%，10 kV級約占20%，35 kV級約占20%。在農網中，長距離供電較為普遍，10 kV線路損耗較大;在城網中，大工業的無功損耗在10 kV中，而其他則普遍在0.4 kV側。因此做好10 kV級電壓以下電網的無功補償具有重要意義。而10 kV用戶比較分散，則需要就地進行電網無功功率補償，則形成了無功功率補償裝置分布比較分散。

 

    目前，無功功率補償，在10 kV側以下多采用并聯補償裝置。簡單的就是開關(斷路器，電磁型交流接觸器)操作的電容器組和電抗器，這種裝置曾在電網中大量使用，但這種補償裝置是靜態的，它不能及時響應無功功率的波動。這種電磁型投切開關(含電磁型交流接觸器)，由于受電容器涌流能力、放電時間、電容器分級及投切開關的操作頻率、使用壽命等因素的制約，補償的容量受到限制，同時無法避免以下不足：

 

    補償是有級的、定時的，因而補償精度差，響應速度慢，一般為延時投切，不能適應負荷變化快的場合。對一些變化的負荷，如電梯、起重、電焊、電弧爐這類裝置就無法進行跟蹤補償。

 

    針對以上問題，基于智能晶閘管投切電容器裝置(TSC)(結構示意見圖1a)和晶閘管投切電抗器(TCR)(結構示意見圖1b)正在進一步發展，這些裝置能夠克服以上缺點，進行動態無功功率補償。進一步改進的FC+TCR型結構(見圖1c)，即晶閘管投切電容器裝置和晶閘管投切電抗器并聯運行結構(TSC+TCR)。由于采用了晶閘管控制技術，將微處理器用于其中，可以完成復雜的監測和控制任務，從而使動態無功補償技術更完善，進入了智能控制。

 

    近年來電力行業發展迅速，信息化建設日益加快，計算機技術在電力行業的應用水平越來越高。動態無功補償的智能化控制為建立無功補償控制器管理信息系統提供了基礎，因此開發具有遠程無功功率補償控制器管理信息系統，具有重要的意義。

 

    1 遠程無功功率補償控制器管理信息系統的體系結構

 

    遠程無功功率補償控制器管理信息系統(以下簡稱無功補償管理系統)系利用現代通信技術、信息處理、儲存技術，實現各變電站、用戶等有無功功率補償器的計量點數據的遠程自動采集、統計、分析。同時也可供其他用戶詢問有關無功功率補償的數據。

 

    1.1 系統構成

 

    無功補償管理系統采用分層、分布式結構，由主站(中心管理機構)、子站(各變電站、用戶等的控制器)和通信網絡構成。主站的網絡中心，數據采集系統通過配制不同的通信模塊與各種方式與子站的采集終端通信，同時抄錄子站采集裝置的信息。

 

    1.2 主站

 

    主站是整個無功補償管理系統的中心，整個系統的數據采集、存貯、分析、統計等工作均在此完成，整個系統的安全也由它來預防。主站的數據庫服務器采用冗余雙機集群互為熱備用工作方式。主站網絡采用冗余的高速網結構，有內網、安全區、信息網、控制器終端等部分，其中控制器終端部分與專用設備相連接，經過網橋直接入內網，安全性高，安全區部分接互聯服務器，但不允許訪問主服務器，以保證系統的安全性。

 

    系統的配制按模塊化、分布式，實現業務與數據分離。底層包括支持平臺(操作系統、數據庫及數據庫訪問接口)和服務器模塊;中間層具有訪問底層的統一接口;應用層通過中間層進行訪問。系統中的重要模塊實現主輔備份。操作系統在設計上支持各類主流操作系統。在程序開發過程中應充分考慮各操作系統的差異。

 

    對于整個無功補償管理系統的安全性作了全面的考慮，首先在系統設計方面，有完備的用戶權管理功能，為每一個功能設置一個權限，并由系統管理員根據工作需要分配給相關部門的相關用戶。每一個用戶都有各自不同的密碼保護，這樣能有效的防止非法用戶的入侵以及非法操作。對于原始數據在技術上保證其不可更改，維護了原始數據的可靠性、安全性。系統應用程序能自動生成登陸事件記錄;對于網絡的安全，采用防火墻實現內網與外網隔離，將與其他系統互聯的服務器放在防火墻的安全區，允許其他系統相關計算機訪問，但其他系統不能直接訪問本系統的內網。在系統外部訪問的網段上設置安全認證措施，使認證失敗的用戶不能建立連接，從而保證用戶的合法性，杜絕非法操作。

 

    1.3 子站

 

    子站主要分布在無功功率補償控制器所在部位，其主要任務是采集、存貯無功功率補償控制器的有關數據，監測無功功率補償系統運營狀況，通過不同的通信方式按照一定的通信協議與主站交換信息。它主要有以下功能：

 

    (1) 數據采集。在提供接口規約的情況下，能與各種計量或智能表計接口，可根據需要采集計量表送出的數據，包括各相電壓、電流及零序電流數據，各相的無功功率、投入的補償容量、功率因數、電壓合格率、事故記錄等。

 

    (2) 數據存貯與處理。存貯周期可根據需要設置，應有足夠大的存貯容量，以保證長時間存儲數據掉電時不丟失數據。同時它應能對數據進行簡單處理，分時段、日統計數據其存貯段和間隔根據實際需要設定。

 

    (3) 通信。終端站應有多個通信接口，以不同的方式與主站通信，數據采集終端可配置RS232接口。

 

    (4) 狀態監視能夠監測各種智能表的通信狀況，當主站詢問時能反饋，更高級的，對通信故障能與主站報警。

 

    (5) 自恢復。系統應有自檢和自恢復功能使系統能自動恢復。

 

    (6) 校時。系統具有實時時鐘和日歷，時鐘應由主站定期校準，以保證時鐘的統一和準確。

 

    2 通信協議

 

    無功補償管理系統在管理中與補償控制器之間的通信，采用自定義通信協議。本協議采用標準RS232及兼容串行接口，采用主-子方式，即主設備(管理中心)能初始化傳輸(查詢)。其他設備根據主設備查詢提供的數據作出反應。主設備可以單獨和子設備通信，也能以廣播方式和所有子設備通信。如果單獨通信，子設備返回一信息作為回應。以廣播方式查詢時則不返回信息。

 

    3 系統功能

 

    數據的采集與分析。主站從各子站獲得各種數據和日統計數據及累計數據。各種數據包括：各相電壓、電流及零序電流數據，各相無功功率、電壓電流相位差，補償容量，電壓合格率，故障記錄(包括一次過壓、欠電壓、諧波電壓畸變率超過4%、諧波電流畸變率超過20%等故障信息)，實時采集數據時還有各站點的溫度。日統計數據包括：諧波電流畸變率大時的各相3~15次奇次諧波電壓電流值及發生時間，總有功電量、總無功電量和總補償無功電量，零序電流大值及發生時間，電流不平衡率大于25%累積時間。累積數據包括：有功電量、無功電量、補償無功電量。

 

    數據處理功能：管理數據存儲、刪除、查詢和備份指定站點指定時間內的數據;圖形報表，以三維餅圖形式直觀地顯示各次電壓電流諧波及基波所占比例，以曲線圖形式顯示指定站點指定時間內各種數據，直觀地反映出其變化趨勢;數據報表，以表格形式顯示各種指標數據;統計分析指定站點指定時間內各項數據指標;根據用戶需要生成并打印各種報表。

 

    系統管理功能：用戶管理，增減用戶并設置用戶類型及用戶密碼，保存用戶操作記錄和登陸記錄，故障處理，顯示故障記錄，并記錄故障處理措施;增減站點并設置站的地址、所屬編區等信息;電子地圖管理，選擇地市地圖，布置各站點位置;通信管理，設置串口參數，從自動抄表系統上傳各站信息，停止或啟動實時數據采集功能，測試各站點的通信裝置是否完好。

 

    4 結束語

 

    計算機技術的不斷發展，程序設計能力的不斷完善，及眾多控制件的支持，為該系統的實現提供了一個平臺。無功補償管理系統可以作為一個獨立的系統運行，用于遠程無功功率補償控制器的管理。若進一步的開發和完善，可成為電網管理信息系統的一個子系統。

 

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