一种开环测试配网低压无功补偿控制器的方法与流程

1.本发明属于配电网无功补偿设备检测技术领域，尤其涉及一种开环测试配网低压无功补偿控制器的方法。


背景技术：

2.随着现代工业的脚步逐步加快，配电网中使用的感性负载也愈来愈多，如感应式电动机、变压器等。这些设备在工作时不但要消耗有功功率，同时需要电网向其提供相应的无功功率。无功功率的减少，造成配电网的功率因数降低，从而造成以下问题的发生：（1）增加发电机损耗；（2）影响电网系统电压；（3）影响电网的无功潮流分布；（4）增加电力传输过程中的功率损耗，严重影响了配电网电能质量。
3.低压无功补偿控制器（以下简称“控制器”）可以根据功率因数，调整投、切电容器组，为配电线路补偿必要的无功功率，以提高配电网系统的功率因数，降低能耗，改善配电网电压质量。合理的投、切无功补偿设备，对调整配电网电压，提高配电网电能质量，抑制谐波干扰，保证配电网安全运行都有着十分重要的作用。
4.但是，如果控制器存在功能和性能的隐患，补偿能力的异常，势必会由于过补偿而造成配电网电压的震荡，严重影响配电网电能质量。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种开环测试配网低压无功补偿控制器的方法。其目的是为了实现在开环的测试环境下，检测配网低压无功补偿控制器的功能和性能，更好的验证控制器的补偿功能的发明目的。
6.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种开环测试配网低压无功补偿控制器的方法，包括以下步骤：步骤1.搭建测试环境，将三相标准源与控制器连接，施加标准的电气量；步骤2.通过分析计算，构建不同工况下的无功功率及功率因数；步骤3.考虑目标功率因数和等效电容；步骤4.测试控制器在不同工况下的投、切动作逻辑和顺序是否满足无功补偿控制器功能和性能的要求，测试无功补偿控制器是否具备要求。
7.更进一步的，所述目标功率因数是指功率因数下限。
8.更进一步的，所述无功补偿控制器功能和性能的要求是指是否满足电力行业标准dl/t 597-2017中对无功补偿控制器功能和性能的要求。
9.更进一步的，所述功能包括：参数设置功能、显示功能、延时投切、程序投切、过电压保护、欠压保护及谐波电压监测与保护。
10.更进一步的，所述所述性能包括：测量允许误差、动作误差、灵敏度及过电压保护。
11.更进一步的，所述具备要求包括：（1）对于同容量的电容器组，按照循环投切方式；（2）对于不同容量的电容器组，按照无功需求设计投切，减少电压波动；（3）同时存在三相电容器组、单相电容器组，优先投切三相电容器组。
12.更进一步的，所述同时存在三相电容器组、单相电容器组，优先投切三相电容器组，包括：（1）控制器误差测量测试；（2）控制器控制的电容器投切门限基本功能测试；（3）电压控制下投切顺序测试；（4）功率因数控制下投切顺序测试；（5）分补电容器投切测试；（6）谐波电压畸变率误差测试。
13.更进一步的，所述控制器误差测量测试，是通过读取分析控制器和标准源采集值和输出值，实现对控制器误差测量的测试。
14.所述控制器控制的电容器投切门限基本功能测试，是通过在控制器内设置投入、切除电压门限值，实现对控制器控制的电容器组投切门限基本功能测试；控制器保持电流和电压相角和电流输入信号不变，改变电压输入信号，验证控制器高于/低于投入门限和高于/低于切除门限时控制器的保护逻辑和欠压和过压保护功能；所述电压控制下投切顺序测试，是通过改变控制器电压输入信号，保持电流和电压相角和电流输入信号不变，设置不同的工况下的感性负载和无功功率，实现电压控制下投切顺序的测试；所述功率因数控制下投切顺序测试，是通过改变控制器电流和电压相角输入信号，保持电流和电压输入信号不变，设置不同感性负载和无功功率，实现功率因数控制下投切顺序的测试；所述分补电容器投切测试，是通过改变ａ、ｂ、ｃ相的电流值，设置单相不同感性负载和无功功率，实现分补电容器投切测试；所述谐波电压畸变率误差测试，是通过叠加不同的谐波，实现谐波电压畸变率误差测试。
15.更进一步的，所述分析计算，是将电容器设置1#共补30kvar；2#共补10kvar；3#共补20kvar；4#共补20kvar；5#分补10kvar；分析计算包括：（1）电容器投切基本功能测试；（2）电压控制下投切顺序测试；（3）功率因数控制下投切顺序测试；（4）分补电容器投切测试。
16.更进一步的，所述电容器投切基本功能测试，包括：（1）在控制单元内设置欠压保护uo176v；一级过压保护u1242v；二级过压保护u2253v；投切时间5s、电压回差1v ； 投切门限1.0；（2）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=165v、i=2a、电压超前电流夹角30度，此时控制单元不应投入；
（3）将控制器的电容全部切除，继续升高标准源输入电压，标准源输入u=178v、i=2a、电压超前电流夹角30度，此时控制单元应从1#电容器开始依次投入；（4）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=220v、i=2a、电压超前电流夹角30度，此时控制单元应从1#电容器开始依次投入；（5）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=240v、i=2a、电压超前电流夹角30度，此时控制单元应从1#电容器开始依次投入；（6）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=220v、i=2a、电压超前电流夹角30度，在10s-20s内，即电容器组部分投入时，将电压调整为245v,此时控制器应当停止动作，既不投入也不切除电容器；（7）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=220v、i=2a、电压超前电流夹角30度，在10s-20s内，即电容器组部分投入时，将电压调整为255v,此时控制器应当在短时间内将已投入电容全部切除；所述电压控制下投切顺序测试，包括：（1）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=185v、i=0.8a、电压超前电流夹角30度，此时3#或4#电容器应优先投入；（2）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=235v、i=0.8a、电压超前电流夹角30度，此时2#电容器应优先投入；所述功率因数控制下投切顺序测试，包括：（1）将标准源输出的电压、电流线接入控制单元相应的端子；（2）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角35度，此时1#电容器应优先投入；（3）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角30度，此时3#或4#电容器应优先投入；（4）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角25度，此时2#电容器应优先投入；（5）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角45度，当全部电容器均投入后，调节电压超前电流夹角0度，此时电容器应全部切除；（6）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角45度，当全部电容器均投入后，调节电压超前电流夹角10度，此时电容器应全部切除；（7）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角45度，当全部电容器均投入后，调节电压超前电流夹角20度，此时电容器应全部切除；所述分补电容器投切测试，包括：（1）将标准源输出的电压、电流线接入控制单元相应的端子；（2）将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、ia=0.774a、ib=0.387a、ic=0.387a、电压超前电流夹角30度，此时5#电容器a相应当投入，b、c相不动作。
17.本发明具有以下有益效果及优点：为了使配电网无功补偿装置最大化的发挥其作用，增强配电网自愈能力，减少因低压无功补偿装置过补偿导致的配电网电压震荡，紧密契合提高智能配电网电能质量的要求，通过开环的形式测试配网低压无功补偿控制器。
18.本发明在不具备真型配电网模拟系统的情况下，对配网低压无功补偿控制器的检测工作采用标准源直连控制器的开环运行方式进行测试，可以验证根据不同工况下的无功功率，电容器组是否能按照电力行业标准补偿投入，且不过补，并且在投切门限范围能正确投切。
19.本发明首先具有测试接线简单的特点，只需要通过标准源输入电压电流信号，减少人为干预引起的测试干扰；其次无需真型实验环境，无需模拟实际线路功率因数和负载，通过电压信号、功率因数和无功功率信号的改变，就可以实现配网低压无功补偿控制器投、切能力逻辑的检测。
20.本发明通过开展对配网低压无功补偿控制器的功能、性能测试，能够对投运时限较长的配网低压无功补偿装置进行隐患排查，减少因长期运行的配电网低压无功补偿装置异常，有效提高配电网台区电能质量。通过本发明方法还可以使运维人员赴现场处理时，能够以最短时效解决运行故障，这样即节省了大量人力和时间，同时还可以对今后的设备的选型提供有力支撑，使工作效率得到显著的提高。
附图说明
21.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本发明一种实施方式示意图。
具体实施方式
22.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
24.下面参照图1描述本发明一些实施例的技术方案。
25.实施例1本发明又提供了一个实施例，是一种开环测试配网低压无功补偿控制器的方法。如图1所示，图1是本发明一种实施方式示意图。在实施前首先搭建测试环境，将三相标准源与控制器连接，同时施加标准的电气量。
26.控制器实际应用在闭环电网运行条件下，在配网变台下设的jp柜内，电容器组投切与线路功率因数的改变有关。在不具备真型配电网模拟系统的情况下，由于无法模拟线路的实时功率因数和负载变化，因此此项工作宜采用标准源直连控制器的开环运行方式进行测试。由于没有电容器组的接入，没有容性负载的抵消，在开环测试条件下，满足要求的电容器组最终会全部投入，无法测试因连续改变的无功功率导致的电容器组投切变化，但是仍可以验证根据不同工况下的无功功率，电容器组是否能按照电力行业标准补偿投入，且不过补，并且在投切门限范围能正确投切。
27.本发明一种开环测试配网低压无功补偿控制器的方法，具体包括以下步骤：
步骤1.首先搭建测试环境，将三相标准源与控制器连接，施加标准的电气量；由于电网闭环运行时电压、电流和功率因数实时变化，这就对统一测试条件提出了较高的要求，分批测试无法满足相同的实验条件，集中测试准备工作复杂，耗时较长。
28.步骤2.通过分析计算，构建不同工况下的无功功率及功率因数；所述分析计算具体包括：电容器设置 1#共补30kvar；2#共补10kvar；3#共补20kvar；4#共补20kvar；5#分补10kvar；（一）电容器投切基本功能测试：1、在控制单元内设置欠压保护uo（176v）、一级过压保护u1（242v）、二级过压保护u2（253v）、投切时间（5s）、电压回差（1v)、投切门限（1.0）。
29.2、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=165v、i=2a、电压超前电流夹角30度，此时控制单元不应投入。
30.3、将控制器的电容全部切除，继续升高标准源输入电压，标准源输入u=178v、i=2a、电压超前电流夹角30度，此时控制单元应从1#电容器开始依次投入。
31.4、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=220v、i=2a、电压超前电流夹角30度，此时控制单元应从1#电容器开始依次投入。
32.5、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=240v、i=2a、电压超前电流夹角30度，此时控制单元应从1#电容器开始依次投入。
33.6、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=220v、i=2a、电压超前电流夹角30度，在10s-20s内，即电容器组部分投入时，将电压调整为245v,此时控制器应当停止动作，既不投入也不切除电容器。
34.7、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=220v、i=2a、电压超前电流夹角30度，在10s-20s内，即电容器组部分投入时，将电压调整为255v,此时控制器应当在短时间内将已投入电容全部切除。
35.（二）电压控制下投切顺序测试：1、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=185v、i=0.8a、电压超前电流夹角30度，此时3#或4#电容器应优先投入。
36.2、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=235v、i=0.8a、电压超前电流夹角30度，此时2#电容器应优先投入。
37.（三）功率因数控制下投切顺序测试：1、将标准源输出的电压、电流线接入控制单元相应的端子。
38.2、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角35度，此时1#电容器应优先投入。
39.3、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角30度，此时3#或4#电容器应优先投入。
40.4、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角25度，此时2#电容器应优先投入。
41.5、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角45度，当全部电容器均投入后，调节电压超前电流夹角0度，此时电容器应全部切除。
42.6、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角45度，当全部电容器均投入后，调节电压超前电流夹角10度，此时电容器应全部切除。
43.7、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、i=1.2a、电压超前电流夹角45度，当全部电容器均投入后，调节电压超前电流夹角20度，此时电容器应全部切除。
44.（四）分补电容器投切测试：1、将标准源输出的电压、电流线接入控制单元相应的端子。
45.2、将控制器的电容全部切除，标准源输入u=200v、ia=0.774a、ib=0.387a、ic=0.387a、电压超前电流夹角30度，此时5#电容器a相应当投入，b、c相不动作。
46.步骤3.考虑到目标功率因数和等效电容；所述考虑到目标功率因数，是为了通过此项参数，能够有效测试控制器补偿程序投切设置的准确性，减少因过补偿引起的配电网电压震荡。
47.所述目标功率因数是指功率因数下限。
48.步骤4.测试控制器在不同工况下的投、切动作逻辑和顺序是否满足无功补偿控制器功能和性能的要求，测试无功补偿控制器是否具备以下要求：（1）对于同容量的电容器组，按照循环投切方式；（2）对于不同容量的电容器组，按照无功需求设计投切，减少电压波动；（3）同时存在三相电容器组、单相电容器组，优先投切三相电容器组。
49.所述无功补偿控制器功能和性能的要求是指是否满足电力行业标准dl/t 597-2017中对无功补偿控制器功能和性能的要求。具体包括：（1）功能测试：参数设置功能、显示功能、延时投切、程序投切、过电压保护、欠压保护、谐波电压监测与保护；（2）性能要求：测量允许误差、动作误差、灵敏度、过电压保护；考虑到等效电容。通过此项参数，可以有效测试控制器补偿程序投切设置的灵敏度、动作误差，减少因过补偿引起的配电网电压震荡。
50.实施例2本发明又提供了一个实施例，是一种开环测试配网低压无功补偿控制器的方法。在具体实施时，利用本发明一种开环测试配网低压无功补偿控制器的方法可以测试控制器在不同工况下的投、切动作逻辑和顺序是否满足无功补偿控制器功能和性能的要求，测试无功补偿控制器是否具备以下要求：（1）对于同容量的电容器组，按照循环投切方式；（2）对于不同容量的电容器组，按照无功需求设计投切，减少电压波动；（3）同时存在三相电容器组、单相电容器组，优先投切三相电容器组。
51.由于配网低压无功补偿控制器实际应用在闭环电网运行条件下，电容器组投切与线路功率因数的改变有关。现有条件下，由于无法模拟线路的实时功率因数和负载变化，因此宜采用标准源直连无功补偿控制器的开环运行方式进行测试，仍可以验证根据不同工况下的无功功率，电容器组是否能按照电力行业标准补偿投入，且不过补，并且在投切门限范围能正确投切。
52.本发明具体包括以下6项测试内容：本发明通过三相标准源对控制器施加电压、电流、相角等信号，控制器采集此时三
相输入电压、输入电流、有功功率、无功功率、谐波畸变率、功率因数和相角等相关数据。
53.（1）控制器误差测量测试。
54.通过读取分析控制器和标准源采集值和输出值，实现对控制器误差测量的测试。
55.（2）控制器控制的电容器投切门限基本功能测试。
56.通过在控制器内设置投入、切除电压门限值，实现对控制器控制的电容器组投切门限基本功能测试。控制器保持电流和电压相角和电流输入信号不变，改变电压输入信号，可以验证控制器高于/低于投入门限和高于/低于切除门限时控制器的保护逻辑和欠压和过压保护功能。
57.（3）电压控制下投切顺序测试。
58.通过改变控制器电压输入信号，保持电流和电压相角和电流输入信号不变，设置不同的工况下的感性负载和无功功率，实现电压控制下投切顺序的测试。
59.（4）功率因数控制下投切顺序测试。
60.通过改变控制器电流和电压相角输入信号，保持电流和电压输入信号不变，设置不同感性负载和无功功率，实现功率因数控制下投切顺序的测试。
61.（5）分补电容器投切测试。
62.通过改变ａ、ｂ、ｃ相的电流值，设置单相不同感性负载和无功功率，实现分补电容器投切测试。
63.（6）谐波电压畸变率误差测试。
64.通过叠加不同的谐波，实现谐波电压畸变率误差测试。
65.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
66.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。