據統(tǒng)計，當前國內典型城鄉(xiāng)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(yè)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(tài)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(fā)展，這些裝置能夠克服以上缺點，進行動態(tài)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(jiān)測和控制任務，從而使動態(tài)無功補償技術更完善，進入了智能控制。

 

    近年來電力行業(yè)發(fā)展迅速，信息化建設日益加快，計算機技術在電力行業(yè)的應用水平越來越高。動態(tài)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(tǒng)提供了基礎，因此開發(fā)具有遠程無功功率補償控制器管理信息系統(tǒng)，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(tǒng)的體系結構

 

    遠程無功功率補償控制器管理信息系統(tǒng)(以下簡稱無功補償管理系統(tǒng))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(tǒng)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(tǒng)構成

 

    無功補償管理系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的中心，整個系統(tǒng)的數據采集、存貯、分析、統(tǒng)計等工作均在此完成，整個系統(tǒng)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(qū)、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(qū)部分接互聯服務器，但不允許訪問主服務器，以保證系統(tǒng)的安全性。

 

    系統(tǒng)的配制按模塊化、分布式，實現業(yè)務與數據分離。底層包括支持平臺(操作系統(tǒng)、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(tǒng)一接口;應用層通過中間層進行訪問。系統(tǒng)中的重要模塊實現主輔備份。操作系統(tǒng)在設計上支持各類主流操作系統(tǒng)。在程序開發(fā)過程中應充分考慮各操作系統(tǒng)的差異。

 

    對于整個無功補償管理系統(tǒng)的安全性作了全面的考慮，首先在系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)互聯的服務器放在防火墻的安全區(qū)，允許其他系統(tǒng)相關計算機訪問，但其他系統(tǒng)不能直接訪問本系統(tǒng)的內網。在系統(tǒng)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(jiān)測無功功率補償系統(tǒng)運營狀況，通過不同的通信方式按照一定的通信協(xié)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(guī)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(tǒng)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(tài)監(jiān)視能夠監(jiān)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(tǒng)應有自檢和自恢復功能使系統(tǒng)能自動恢復。

 

    (6) 校時。系統(tǒng)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(tǒng)一和準確。

 

    2 通信協(xié)議

 

    無功補償管理系統(tǒng)在管理中與補償控制器之間的通信，采用自定義通信協(xié)議。本協(xié)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(qū)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)的實現提供了一個平臺。無功補償管理系統(tǒng)可以作為一個獨立的系統(tǒng)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(fā)和完善，可成為電網管理信息系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。

 

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