一种动态无功补偿系统的智能监控平台的制作方法

1.本发明涉及电力设备运维技术领域，具体涉及一种动态无功补偿系统的智能监控平台。


背景技术：

2.随着城市轨道交通的快速发展，城轨交通已成为当地城市电网的重要用电大户，其用电负荷中主要分为两大类，一大类是运营车辆及其辅助设备所消耗的牵引负荷，另一大类是车站与区间动力照明负荷。由于这两大类负荷中存在着大功率动态变化非线性负荷，会导致供电系统的无功快速变化，从而引起供电电压波形畸变，大大降低系统的供电质量，对节能降耗十分不利，因此必须在系统无功功率不平衡时进行相应的无功补偿。动态无功补偿装置（svg）将桥式电路通过电抗器并联到电网上，可以快速发出感性或容性无功，其动态响应时间为ms级，从而可以实现对供电系统的动态补偿。
3.目前轨道交通上的动态补偿主要手段之一是在主变电所的变压器低压侧母线并联多台低压svg组成动态补偿系统，通过检测线路上的动态无功，对中压配电网进行无功补偿，从而改善高压侧电源的功率因数，达到节能效果。常规动态补偿系统存在以下不足之处：1、缺乏主要元件寿命预测功能，保护措施不足。2、当svg发生故障时缺乏必要的暂态故障录波数据，对精准分析故障原因产生不利影响。3、缺乏bim故障诊断功能，不利于故障点快速精准定位，影响运维效率。


技术实现要素：

4.1.所要解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种动态无功补偿系统的智能监控平台。
5.2.技术方案：一种动态无功补偿系统的智能监控平台，动态无功补偿系统包括多个变压器，变压器连接变电站的母线，每台变压器连接多台svg功率柜，svg功率柜作为动态无功补偿系统的基本补偿单元；所述智能监控平台包括控制柜，所述控制柜包括上层控制器和上位机，上层控制器连接上位机，上层控制器连接svg功率柜的底层控制器；上层控制器连接电网电压采集模块和负载电流采集模块，采集电网电压和负载电流，计算并生成无功补偿电流指令下发至底层控制器，底层控制器根据接收到的无功补偿电流指令，自主进行svg功率柜的电流闭环和直流自稳压控制，控制补偿模块产生需要的无功补偿电流；底层控制器连接上位机，底层控制器上传svg功率柜的运行信息至上位机；上层控制器上传电网电压、负载电流、电网有功、无功以及功率因数至上位机。
6.进一步地，所述svg功率柜内还设有温度采样板，温度采样板连接上位机，温度采样板连接多个温度传感器，收集温度传感器的温度信号并上传至上位机，温度传感器采集svg功率柜内主要元件的温度，上位机在其人机交互界面显示主要元件的温升历史曲线；
svg功率柜的主要元件包括主接触器、交流滤波电容、网侧电感、逆变侧电感和直流电容；上位机通过其人机交互界面设置各个主要元件的长期安全运行温度和暂态过温值。
7.进一步地，所述上位机监测到温度采样板有一路采集温度在长期安全运行温度和暂态过温值之间并且各路采集温度值均低于暂态过温值时，即认定为系统超温运行，控制温度采样板发出开入信号给底层控制器，底层控制器控制降容模块直接对svg功率柜进行降容运行处理，温度采样板将此故障代码通过以太网通信方式上传至上位机，上位机在其人机交互界面显示出此故障。
8.进一步地，上位机监测到温度采样板有一路采集温度超过暂态过温值时，即认定系统发生过温运行，控制温度采样板发出开入信号给底层控制器，底层控制器控制停机模块直接对svg功率柜进行停机保护处理，温度采样板将此故障代码通过以太网通信方式上传至上位机，上位机在其人机交互界面显示出此故障。
9.进一步地，所述上层控制器和底层控制器均采用dsp28335芯片。
10.进一步地，所述上层控制器通过can总线以广播方式将无功补偿电流指令下发给的底层控制器。
11.进一步地，所述底层控制器通过以太网上传svg功率柜的运行信息至上位机。
12.进一步地，所述上层控制器通过232总线将电网电压、负载电流、电网有功、电网无功以及功率因数上传至上位机。
13.进一步地，所述温度采样板的核心芯片为gd32f450vit6，规划为12路ntc型采样回路和12路ptc型采样回路，温度传感器采用ntc和pt100两种形式。
14.进一步地，所述底层控制器上设有故障录波模块，用于采集svg功率柜出现故障前后的多个电气量，记录在ram存储模块中，并将故障录波数据上传至上位机。所述电气量包括交流电流、交流电压和直流电压。
15.进一步地，所述智能监控平台基于bim建立动态补偿系统的元件bim模型，在上位机的人机交互界面显示对应元件的bim模型，通过bim模型能够了解该元件的故障信息和预期剩余寿命。
16.3.有益效果：本发明的通过上位机、上层控制器和底层控制器实现动态无功补偿系统的协同控制，能快速进行动态响应，提高了系统的可靠性。通过在svg功率柜内主要元件上设置温度传感器，并通过温度采样板采集温度上传上位机，对温度进行全方位的监控和保护。通过故障录波模块及bim模型，可快速进行故障分析和定位，实现智能化运维。
附图说明
17.图1为本发明动态无功补偿系统的结构示意图；图2为本发明智能监控平台的控制框图；图3为本发明智能监控平台的组成结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明进行具体的说明。
19.如附图1至附图3所示，
具体实施例：一种动态无功补偿系统的智能监控平台，动态无功补偿系统包括2台20/0.4kv/4000kva变压器，变压器连接变电站的母线，每台变压器连接7台400v/500kvar svg功率柜，svg功率柜作为动态无功补偿系统的基本补偿单元，可输出
±
7mvar补偿功率，变压器负载率为75%；智能监控平台包括控制柜，所述控制柜包括上层控制器和上位机，上层控制器连接上位机，上层控制器连接svg功率柜的底层控制器，上层控制器和底层控制器均采用dsp28335芯片；上层控制器连接电网电压采集模块和负载电流采集模块，采集电网电压和负载电流，计算并生成无功补偿电流指令并通过can总线以广播方式下发至底层控制器，底层控制器根据接收到的无功补偿电流指令，自主进行svg功率柜的电流闭环和直流自稳压控制，控制补偿模块产生需要的无功补偿电流；底层控制器连接上位机，底层控制器通过以太网上传svg功率柜的运行信息至上位机；上层控制器通过232总线上传电网电压、负载电流、电网有功、无功以及功率因数至上位机。
20.所述svg功率柜内还设有温度采样板，温度采样板的核心芯片为gd32f450vit6，规划为12路ntc型采样回路和12路ptc型采样回路。温度采样板连接上位机，温度采样板连接多个温度传感器，收集温度传感器的温度信号并通过以太网上传至上位机，温度传感器采集svg功率柜内主要元件的温度，上位机在其人机交互界面显示主要元件的温升历史曲线；svg功率柜的主要元件包括主接触器、交流滤波电容、网侧电感、逆变侧电感和直流电容。温度传感器采用ntc和pt100两种形式。上位机通过其人机交互界面设置各个主要元件的长期安全运行温度和暂态过温值。
21.上位机监测到温度采样板有一路采集温度在长期安全运行温度和暂态过温值之间并且各路采集温度值均低于暂态过温值时，即认定为系统超温运行，控制温度采样板发出开入信号给底层控制器，底层控制器控制降容模块直接对svg功率柜进行降容运行处理，温度采样板将此故障代码通过以太网通信方式上传至上位机，上位机在其人机交互界面显示出此故障。
22.上位机监测到温度采样板有一路采集温度超过暂态过温值时，即认定系统发生过温运行，控制温度采样板发出开入信号给底层控制器，底层控制器控制停机模块直接对svg功率柜进行停机保护处理，温度采样板将此故障代码通过以太网通信方式上传至上位机，上位机在其人机交互界面显示出此故障。
23.底层控制器上设有故障录波模块，用于采集svg功率柜出现故障前后的多个电气量，记录在ram存储模块中，并将故障录波数据上传至上位机。所述电气量包括交流电流、交流电压和直流电压。
24.故障录波模块的工作机制如下：1、上位机通过以太网通信轮询14个svg功率柜是否发生故障且该故障是否有故障录波数据；2、当任一个svg功率柜有故障录波数据时，通过以太网通信应答上位机；3、此时，上位机通过以太网通信自动召唤有故障录波数据的svg功率柜；4、有故障录波数据的svg功率柜接收到上位机的召唤指令后开始应答对应的故障录波数据；
5、当上位机接收到每个svg功率柜完整的故障录波数据后，在人机交互界面的故障信息记录列表界面，显示出已录波完毕，且通过点击人机交互界面的“记录检索”按钮，可进入查看每个svg功率柜的三相补偿电流、三相电网电压、直流电压故障录波波形。
25.智能监控平台基于bim建立动态补偿系统的元件bim模型，在上位机的人机交互界面显示对应元件的bim模型，通过bim模型能够了解该元件的故障信息和预期剩余寿命。
26.虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本技术的权利要求保护范围所界定的为准。

技术特征：
1.一种动态无功补偿系统的智能监控平台，动态无功补偿系统包括多个变压器，变压器连接变电站的母线，每台变压器连接多台svg功率柜，svg功率柜作为动态无功补偿系统的基本补偿单元；其特征在于，所述智能监控平台包括控制柜，所述控制柜包括上层控制器和上位机，上层控制器连接上位机，上层控制器连接svg功率柜的底层控制器；上层控制器连接电网电压采集模块和负载电流采集模块，采集电网电压和负载电流，计算并生成无功补偿电流指令下发至底层控制器，底层控制器根据接收到的无功补偿电流指令，自主进行svg功率柜的电流闭环和直流自稳压控制，控制补偿模块产生需要的无功补偿电流；底层控制器连接上位机，底层控制器上传svg功率柜的运行信息至上位机；上层控制器上传电网电压、负载电流、电网有功、无功以及功率因数至上位机。2.根据权利要求1所述的一种动态无功补偿系统的智能监控平台，其特征在于，所述svg功率柜内还设有温度采样板，温度采样板连接上位机，温度采样板连接多个温度传感器，收集温度传感器的温度信号并上传至上位机，温度传感器采集svg功率柜内主要元件的温度，上位机在其人机交互界面显示主要元件的温升历史曲线；svg功率柜的主要元件包括主接触器、交流滤波电容、网侧电感、逆变侧电感和直流电容；上位机通过其人机交互界面设置各个主要元件的长期安全运行温度和暂态过温值。3.根据权利要求2所述的一种动态无功补偿系统的智能监控平台，其特征在于，所述上位机监测到温度采样板有一路采集温度在长期安全运行温度和暂态过温值之间并且各路采集温度值均低于暂态过温值时，即认定为系统超温运行，控制温度采样板发出开入信号给底层控制器，底层控制器控制降容模块直接对svg功率柜进行降容运行处理，温度采样板将此故障代码通过以太网通信方式上传至上位机，上位机在其人机交互界面显示出此故障。4.根据权利要求2所述的一种动态无功补偿系统的智能监控平台，其特征在于，上位机监测到温度采样板有一路采集温度超过暂态过温值时，即认定系统发生过温运行，控制温度采样板发出开入信号给底层控制器，底层控制器控制停机模块直接对svg功率柜进行停机保护处理，温度采样板将此故障代码通过以太网通信方式上传至上位机，上位机在其人机交互界面显示出此故障。5.根据权利要求3或4任一项所述的一种动态无功补偿系统的智能监控平台，其特征在于，所述上层控制器和底层控制器均采用dsp28335芯片。6.根据权利要求5所述的一种动态无功补偿系统的智能监控平台，其特征在于，所述上层控制器通过can总线以广播方式将无功补偿电流指令下发给的底层控制器；所述底层控制器通过以太网上传svg功率柜的运行信息至上位机；所述上层控制器通过232总线将电网电压、负载电流、电网有功、电网无功以及功率因数上传至上位机。7.根据权利要求6所述的一种动态无功补偿系统的智能监控平台，其特征在于，所述温度采样板的核心芯片为gd32f450vit6，规划为12路ntc型采样回路和12路ptc型采样回路，温度传感器采用ntc和pt100两种形式。8.根据权利要求7所述的一种动态无功补偿系统的智能监控平台，其特征在于，所述底层控制器上设有故障录波模块，用于采集svg功率柜出现故障前后的多个电气量，记录在ram存储模块中，并将故障录波数据上传至上位机；所述电气量包括交流电流、交流电压和
直流电压。9.根据权利要求8所述的一种动态无功补偿系统的智能监控平台，其特征在于，所述智能监控平台基于bim建立动态补偿系统的元件bim模型，在上位机的人机交互界面显示对应元件的bim模型，通过bim模型能够了解该元件的故障信息和预期剩余寿命。

技术总结
本发明公开了一种动态无功补偿系统的智能监控平台，动态无功补偿系统包括多个变压器，变压器连接变电站的母线，每台变压器连接多台SVG功率柜，SVG功率柜作为动态无功补偿系统的基本补偿单元；所述智能监控平台包括控制柜，所述控制柜包括上层控制器和上位机，上层控制器连接上位机，上层控制器连接SVG功率柜的底层控制器；上层控制器连接电网电压采集模块和负载电流采集模块。本发明的通过上位机、上层控制器和底层控制器实现动态无功补偿系统的协同控制，能快速进行动态响应，提高了系统的可靠性。通过在SVG功率柜内主要元件上设置温度传感器，并通过温度采样板采集温度上传上位机，对温度进行全方位的监控和保护。对温度进行全方位的监控和保护。对温度进行全方位的监控和保护。


技术研发人员：张潘祺 李娜 田敏辉 施维维 李文 黄宇 吕卿 汤丹
受保护的技术使用者：上海磁浮交通发展有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/9/9