CN112909963B - 一种配电网和物联网分布式无功补偿*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网和物联网分布式无功补偿***，包括配电变压器、用电端、无功补偿装置和监控平台，无功补偿装置包括智能电容器组；通过在靠近功率因数小于功率因数阈值的用电端设置无功补偿装置，实现多布点的方式就近补偿，从而提高低压配电线路功率因数，降低线损，增加线路供电能力，提升线路末端电压合格率；还通过物联网控制模块来读取无功补偿装置设置在低压配电线路上的运行参数，并将运行参数实时上传到云监控平台供配电运维人员分析参考，能够让配电运维人员无需到达无功补偿装置的现场，配电运维人员也可通过云监控平台对无功补偿装置的运行参数进行设置以实现对该无功补偿装置的控制，便于配电运维人员对配电网的管控。

Description

一种配电网和物联网分布式无功补偿***

技术领域

本发明涉及配电网技术领域，尤其涉及一种配电网和物联网分布式无功补偿***。

背景技术

在电力***的配电网中，报装容量在100千伏安以内且不高于400伏的公变用户无需进行无功治理，农业养殖户和小型工业用户大量应用三相电机，功率因数较低，导致低压400伏配电线路线损偏高、输电容量降低且末端电压偏低，处理这类问题最为有效的方式是在用户处就近配置相应容量的无功补偿装置。

配电网对公用低压400伏配电网传统的无功补偿策略是在配电变压器低压400伏母线处(供电端)集中配置无功补偿装置，这种无功补偿策略虽然能提升配电变压器的功率因数和电压，但当用户端的用电地点距离配电变压器较远且功率因数较低时，低压线路上存在大量的无功功率长距离输送，输送同等有功功率的电流会增加。因此传统的无功补偿策略会存在以下问题：

一是导致低压供电线路的损耗高、输电容量下降、线路电压降加大，用户端的电压容易出现偏低的情况。

二是配电运维人员不能实时掌握无功补偿装置的状态，配电运维人员只有到达无功补偿装置现场才能对其运行状态进行一个初步判断，实际工作中经常因工作任务繁重而忽略了对无功补偿装置状态的巡视和管理，一般情况下，配电运维人员一般不掌握无功补偿装置是否处于正常运行状态。若有故障的无功补偿装置在运行过程中未被配电运维人员知晓，则不能及时解决用电隐患，可能给配电网的电路带来安全运行危害或导致补偿容量不足、控制单元损坏致使欠补偿或过补偿影响降耗效果等问题。

三是无功补偿装置的控制参数不支持远程读取和设置，配电运维人员只有到达无功补偿装置现场才能查阅和设置其控制参数，这个查阅和设置过程操作繁琐，耗时较长，大大增加了配电运维人员对无功补偿装置进行调节控制的工作。

发明内容

本发明实施例提供了一种配电网和物联网分布式无功补偿***，用于解决现有在配电网的变压器上设置无功补充装置应用在不高于400V的电源端，使得在用户端存在用电电压偏低、低压输电线路耗损高，且无法实时管控无功补偿装置导致运维难的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种物联网分布式无功补偿***，应用于配电网上，所述配电网包括配电变压器以及通过低压配电线路与所述配电变压器连接的至少一个用电端，该物联网分布式无功补偿***包括至少一台无功补偿装置和用于监控所述无功补偿装置运行的云监控平台，功率因数小于功率因数阈值的所述用电端与所述配电变压器连接的低压配电线路上设置有所述无功补偿装置，所述无功补偿装置包括物联网控制模块以及与所述物联网控制模块连接的数据采集模块、控制器、通讯模块和智能电容器组；

所述数据采集模块，用于实时采集所述配电变压器输出至用电端的电气量以及采集所述智能电容器组的投切状态，得到采集数据并将所述采集数据传送至所述物联网控制模块；

所述控制器，用于设置、存储所述智能电容器组的运行参数以及根据所述运行参数控制所述智能电容器组的运行；

所述物联网控制模块，用于读取所述控制器中的所述运行参数以及将所述采集数据和所述运行参数通过所述通讯模块传送至所述云监控平台；

所述云监控平台，用于给配电运维人员展示所述运行参数和所述采集数据。

优选地，所述物联网控制模块还用于将所述云监控平台传送所述智能电容器组的调控参数传送至所述控制器，所述控制器根据所述调控参数控制所述智能电容器组的容量投切。

优选地，所述调控参数为所述配电运维人员对所述智能电容器组中运行参数调整后的参数。

优选地，所述无功补偿装置还包括：与所述物联网控制模块连接的存储模块，所述存储模块用于存储所述采集数据和所述运行参数。

优选地，所述无功补偿装置还包括：与所述物联网控制模块连接的显示模块，所述显示模块用于显示所述采集数据和所述运行参数。

优选地，所述智能电容器组上设置有至少一组电容器。

优选地，每组所述电容器包括至少两个电容。

优选地，所述数据采集模块实时采集所述配电变压器输出至用电端的三相电流、电压、有功功率、无功功率和功率因数；所述数据采集模块还实时采集所述智能电容器组每个所述电容器的投切状态。

优选地，所述功率因数阈值为0.9。

优选地，所述控制器为YS200B-64F型号无功功率的控制器。

本发明还提供一种配电网，包括上述所述的物联网分布式无功补偿***。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

该配电网和物联网分布式无功补偿***，包括配电变压器、用电端、低压配电线路、无功补偿装置和云监控平台，无功补偿装置上设置有智能电容器组；通过在靠近功率因数小于功率因数阈值的用电端设置无功补偿装置，实现多布点的方式就近补偿，从而提高低压配电线路功率因数，降低线损，增加线路供电能力，提升线路末端电压合格率；还通过物联网控制模块来读取无功补偿装置设置在低压配电线路上的运行参数，并将运行参数实时上传到云监控平台供配电运维人员分析参考，能够让配电运维人员无需到达无功补偿装置的现场，便于配电运维人员的维修，也便于配电运维人员对配电网的管控，解决了现有在配电网的变压器上设置无功补充装置应用在不高于400V的电源端，使得在用户端存在用电电压偏低、低压输电线路耗损高，且无法实时管控无功补偿装置导致运维难的技术问题。

该物联网分布式无功补偿***也可以让配电维修人员通过云监控平台可以全面而高效地掌握大量无功补偿装置的运行状态，配电运维人员可通过云监控平台对无功补偿装置的运行参数进行设置以实现对无功补偿装置的控制，配电运维人员可通过分析云监控平台数据及时在大量运行的无功补偿装置中发现个别运行异常的无功补偿装置，以便于配电运维人员及时高效开展维修消缺工作，使得该物联网分布式无功补偿***常态化运行于良好状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所述的物联网分布式无功补偿***的框架图。

图2为本发明实施例所述的物联网分布式无功补偿***的无功补偿装置的多布点就近补偿示意图。

图3为本发明实施例所述的物联网分布式无功补偿***另一的框架图。

图4为本发明实施例所述的物联网分布式无功补偿***又一的框架图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种配电网和物联网分布式无功补偿***，用于解决了现有在配电网的变压器上设置无功补充装置应用在不高于400V的电源端，使得在用户端存在用电电压偏低、低压输电线路耗损高，且无法实时管控无功补偿装置导致运维难的技术问题。

实施例一：

图1为本发明实施例所述的物联网分布式无功补偿***的框架图，图2为本发明实施例所述的物联网分布式无功补偿***无功补偿装置的多布点就近补偿示意图。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种物联网分布式无功补偿***，应用于配电网上，配电网10包括配电变压器11以及通过低压配电线路与配电变压器11连接的至少一个用电端12，该物联网分布式无功补偿***包括至少一台无功补偿装置20和用于监控无功补偿装置运行的云监控平台30，功率因数小于功率因数阈值的用电端12与配电变压器11连接的低压配电线路上设置有无功补偿装置20，无功补偿装置20包括物联网控制模块22以及与物联网控制模块22连接的数据采集模块23、控制器24、通讯模块25和智能电容器组21；

数据采集模块23，用于实时采集配电变压器11输出至用电端12的电气量以及采集智能电容器组21的投切状态，得到采集数据并将采集数据传送至物联网控制模块22；

控制器24，用于设置、存储智能电容器组21的运行参数以及根据运行参数控制智能电容器组21的运行；

物联网控制模块22，用于读取控制器24中的运行参数以及将采集数据和运行参数通过通讯模块25传送至云监控平台30；

云监控平台30，用于给配电运维人员展示运行参数和采集数据。

如图2所示，在本发明实施例中，在配电网10中，当用电端12的功率因数小于功率因数阈值时，该用电端12与配电变压器11之间的低压配电线路(低压出线)上并联无功补偿装置20，实现多布点的方式就近补偿。其中，无功补偿装置20靠近用电端12设置。其中，用电端12与配电变压器11之间可根据需要并联无功补偿装置20。

需要说明的是，因在低压出线供电的每个功率因数偏低的低压负荷集中处就近设置较小容量的无补功偿装置，因此实现给用电端12自动匹配无功补偿需量，减少配电变压器11输电的低压线路上无功功率长距离流动，从而提高配电线路功率因数，降低线损，增加线路供电能力，提升线路末端电压合格率。在本实施例中，用电端12可以为不高于400V养殖场、小型工厂等低功率因数的负荷。功率因数阈值优先选为0.9。

在本发明实施例中，无功补偿装置20上设置有至少一组电容器组成的智能电容器组21，每组电容器包括至少两个电容。

需要说明的是，无功补偿装置20以一台容量为60千乏的无功补偿装置为案例，无功补偿装置20的箱内可配置两组“YSC-△智能电容器组：0.45-10+20”，每组电容器可根据需要分别投入10、20和(10+20)千乏的电容，或者两组电容器可根据需要分别投入10、20、(10+20)、(10+10)、(20+20)、(10+10+20)、(10+20+20)和(10+10+20+20)千乏的无功容量。在本实施例中，每组电容器中的电容容量搭配可以根据安装地点的实时无功需求进行动态设定。

在本发明的实施例中，无功补偿装置20主要用于监控无功补偿装置的，通过物联网控制模块22将采集智能电容器组21的数据以及无功补偿装置20的运行参数传送至云监控平台30中，配电运维人员通过云监控平台30实时监测配电网10和无功补偿装置20的运行状态，为及时开展现场的缺陷消除工作创造条件，大大提高工作效率。

在本发明的实施例中，云监控平台30主要是展示物联网控制模块22传送的数据，便于配电运维人员查看、审阅。

需要说明的是，云监控平台30可以为电脑、iPad或手机等具有显示功能的终端设备。

在本发明的实施例中，物联网控制模块22主要用于接收数据采集模块23的采集数据、读取控制器24控制智能电容器组21运行的运行参数、将采集数据和运行参数通过通讯模块25传送至云监控平台30。其中，物联网控制模块22还用于将云监控平台30传送智能电容器组21的调控参数传送至控制器24，控制器24根据调控参数控制智能电容器组21的容量投切，调控参数为配电运维人员对智能电容器组21中运行参数调整后的参数。

需要说明的是，该物联网分布式无功补偿***通过物联网控制模块22来读取控制器24控制智能电容器组21的运行参数，并将运行参数实时上传到云监控平台30供配电运维人员分析参考，若配电运维人员需要对运行参数进行调整，得到调整参数，通过云监控平台30将调整后的调整参数下发到物联网控制模块22，通过物联网控制模块22来设置控制器24控制智能电容器组21的运行参数，控制智能电容器组21的运行参数改变后，控制器24将根据设置后的调整参数条件来控制智能电容器组21的投切动作，使得现场的配电网10和无功补偿装置20的控制规则就会相应发生改变，因此通过该物联网分布式无功补偿***能够让配电运维人员无需到达配电网10的现场，远程可以高效实现对配电网现场安装的无功补偿装置的运行参数进行调整。

在本发明的实施例中，数据采集模块23主要用于采集配电变压器11输出至用电端12的电气量以及采集智能电容器组21的投切状态。

需要说明的是，数据采集模块23采集配电变压器11输出至用电端12的电气量包括三相电流、电压、有功功率、无功功率和功率因数等。数据采集模块23还实时采集智能电容器组21每个电容器的投切状态。

在本发明的实施例中，控制器24主要用于控制设置、存储智能电容器组21的运行参数，从而控制智能电容器组21的运行。

需要说明的是，智能电容器组21的运行参数包括电流变比、电压变比、过/欠压保护、谐波电压/电流保护、投/切门限系数、投/切等待延时、开关响应等待时间、循环投切间隔时间、电容放电时间、保护持续时间、手动持续时间、电容容量等参数。在本实施例中，控制器24优先选为YS200B-64F型号无功功率的控制器。

在本发明的实施例子，通讯模块25主要用于传送数据，实现无线传输。

需要说明的是，通讯模块25可以为WiFi，也可以为蓝牙、NB-IoT网络传送模块、因特网等无线传输技术。

本发明提供的一种物联网分布式无功补偿***通过在靠近每个用电端与配电变压器连接的低压线路上均并联有无功补偿装置，实现多布点的方式就近补偿，从而提高配电线路功率因数，降低线损，增加线路供电能力，提升线路末端电压合格率；还通过物联网控制模块来读取运行参数，并将运行参数实时上传到云监控平台供配电运维人员分析参考，能够让配电运维人员无需到达无功补偿装置的现场，便于配电运维人员的维修，也便于配电运维人员对配电网的管控，解决了现有在配电网的变压器上设置无功补充装置应用在不高于400V的电源端，使得在用户端存在用电电压偏低、低压输电线路耗损高，且无法实时管控无功补偿装置导致运维难的技术问题。

图3为本发明实施例所述的物联网分布式无功补偿***另一的框架图。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，该物联网分布式无功补偿***还包括：与物联网控制模块22连接的存储模块26，存储模块26用于存储采集数据和运行参数。

需要说明的是，存储模块26可以为内存卡，也可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储介质。

图4为本发明实施例所述的物联网分布式无功补偿***又一的框架图。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，该物联网分布式无功补偿***还包括：与物联网控制模块22连接的显示模块27，显示模块27用于显示采集数据和运行参数。

需要说明的是，显示模块27可以为液晶显示屏，也可以为具有显示功能的终端设备。

实施例二：

本发明实施例还提供一种配电网，包括上述的物联网分布式无功补偿***。

需要说明的是，实施例二中的物联网分布式无功补偿***已在实施例一中详细阐述了，因此对实施例二中的物联网分布式无功补偿***内容不再一一详细阐述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种物联网分布式无功补偿***，应用于配电网上，所述配电网包括配电变压器以及通过低压配电线路与所述配电变压器连接的至少一个用电端，其特征在于，该物联网分布式无功补偿***包括至少一台无功补偿装置和用于监控所述无功补偿装置运行的云监控平台，功率因数小于功率因数阈值靠近所述用电端的低压配电线路上设置有所述无功补偿装置，所述无功补偿装置包括物联网控制模块以及与所述物联网控制模块连接的数据采集模块、控制器、通讯模块和两组YSC-△的智能电容器组，每组电容器根据需要分别投入10、20和(10+20)千乏的无功容量，或两组电容器根据需要分别投入10、20、(10+20)、(10+10)、(20+20)、(10+10+20)、(10+20+20)和(10+10+20+20)千乏的无功容量；

所述数据采集模块，用于实时采集所述配电变压器输出至用电端的电气量以及采集所述智能电容器组的投切状态，得到采集数据并将所述采集数据传送至所述物联网控制模块；

所述控制器，用于设置、存储所述智能电容器组的运行参数以及根据所述运行参数控制所述智能电容器组的运行；

所述物联网控制模块，用于读取所述控制器中的所述运行参数以及将所述采集数据和所述运行参数通过所述通讯模块传送至所述云监控平台；

所述云监控平台，用于给配电运维人员展示所述运行参数和所述采集数据；

其中，每组所述智能电容器组的运行参数包括电流变比、电压变比、过/欠压保护、谐波电压/电流保护、投/切门限系数、投/切等待延时、开关响应等待时间、循环投切间隔时间、电容放电时间、保护持续时间、手动持续时间和电容容量；

所述智能电容器组上设置有至少一组电容器；所述数据采集模块实时采集所述配电变压器输出至用电端的三相电流、电压、有功功率、无功功率和功率因数；所述数据采集模块还实时采集所述智能电容器组每个所述电容器的投切状态。

2.根据权利要求1所述的物联网分布式无功补偿***，其特征在于，所述物联网控制模块还用于将所述云监控平台传送所述智能电容器组的调控参数传送至所述控制器，所述控制器根据所述调控参数控制所述智能电容器组的容量投切。

3.根据权利要求2所述的物联网分布式无功补偿***，其特征在于，所述调控参数为所述配电运维人员对所述智能电容器组中运行参数调整后的参数。

4.根据权利要求1所述的物联网分布式无功补偿***，其特征在于，所述无功补偿装置还包括：与所述物联网控制模块连接的存储模块，所述存储模块用于存储所述采集数据和所述运行参数。

5.根据权利要求1所述的物联网分布式无功补偿***，其特征在于，所述无功补偿装置还包括：与所述物联网控制模块连接的显示模块，所述显示模块用于显示所述采集数据和所述运行参数。

6.根据权利要求1所述的物联网分布式无功补偿***，其特征在于，每组所述电容器包括至少两个电容。

7.根据权利要求1所述的物联网分布式无功补偿***，其特征在于，所述功率因数阈值为0.9。

8.一种配电网，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的物联网分布式无功补偿***。