[发明专利]一种采用无功补偿的配电网能效优化装置及方法

权利要求书

1.一种采用无功补偿的配电网能效优化装置，其特征在于，包括：智能测控单元、控制器、智能开关、保护单元和无功补偿单元，

所述智能测控单元与所述控制器相连，用以在线实时监测配电网节点运行情况，测量得到三相电流以及输出电压，求出功率因数；

所述控制器与所述智能开关相连，用以根据优化算法，对测量得到的数据进行判断分析，从而得到最有利的无功补偿方案，并对智能开关发出动作信号；

所述保护单元与所述控制器相连，用以将检测到情况通过传输通道传输到控制器中，由控制器判断作出决策，发出相应的保护指令；

所述智能开关与所述无功补偿单元相连，用以根据控制器的指令来控制智能开关发生动作，来控制无功补偿单元的投切与否以及相应的投切总量；

所述无功补偿单元，用以实现电能优化，所述无功补偿单元包括三相无功补偿装置，所述三相无功补偿装置的工作包括如下步骤：

(1)根据已有的配电网各节点的负荷数据，判断出每个节点上功率因数较小的节点，并且记录下选中的节点及其功率因数；

(2)检测装置分别实时监测跟踪选中节点的功率因数，需要实时检测到节点的功率因数以及该节点上总体的无用功率损耗，判断三相输出电压是否处于波动状态；

(3)根据检测到的数据传输到控制器中，先判断保护装置是否出现异样，若发生不正常工作，就要先解决问题待正常工作时再进行无功补偿投切动作，若未发生异样情况，先稳定三相电压的基础之上，还要满足功率因数和无用功率的均衡，并且在这之上必须要满足约束条件：

其中，QC为无功补偿设备的投切量，QCmin、QCmax分别为电容器投切量的上限和下限；

目标函数为：

其中，α，β分别为有功功率损失和功率因数的折中系数；

(4)根据上面的算法，要求目标函数达到最小，并且要满足各项约束条件的情况下，分析选择出合适的无功投切方案，这个过程是多次循环过程，结合优化以及进化算法，以其特有的记忆能力和可动态跟踪搜索情况的能力来寻优，并且由控制器发出相对应的信号给智能开关，来控制无功补偿装置的投切动作以及投切量。

2.根据权利要求1所述的一种采用无功补偿的配电网能效优化装置，其特征在于，所述保护单元包括温度检测模块和断相检测模块。

3.根据权利要求1所述的一种采用无功补偿的配电网能效优化装置，其特征在于，所述无功补偿单元还包括单相无功补偿装置，所述单相无功补偿装置用以平衡三相电流和功率因数。

4.根据权利要求3所述的一种采用无功补偿的配电网能效优化装置，其特征在于，所述单相无功补偿装置的工作包括以下步骤：

(1)根据已有的配电网各节点的三相电流数据，判断出每个节点上三相电流的情况，并且记录下出现有某相电流相较于其他两相较大情况的节点以及该节点的功率因数；

(2)在选中的节点上安装单相无功补偿装置，根据测得的节点三相电流的数据，根据控制中心，进行判断搜索出最优的补偿方式，要求达到三相电流达到均衡的程度，并且在这种情况下判断功率因数是否出现下降的趋势，要是出现下降的趋势就要修改补偿方案，就安装上三相补偿装置，对该节点进行三相电流补偿的同时，进行三相补偿，不但抑制三相不平衡情况同时提高功率因数。

5.一种如权利要求1所述的一种采用无功补偿的配电网能效优化装置进行的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过智能测控单元在线实时监测配电网节点运行情况，测量得到三相电流以及输出电压，并求出功率因数；

(2)通过保护单元将检测到情况通过传输通道传输到控制器中；

(3)通过控制器对测量得到的数据进行判断分析，从而得到最有利的无功补偿方案，并对智能开关发出动作信号；以及由控制器根据保护单元检测的情况判断作出决策，发出相应的保护指令；

(4)通过智能开关执行控制器的指令来控制无功补偿单元的投切动作与投切量。

6.根据权利要求5所述的一种采用无功补偿的配电网能效优化装置进行的优化方法，其特征在于，所述保护单元包括温度检测模块和断相检测模块。

7.根据权利要求5所述的一种采用无功补偿的配电网能效优化装置进行的优化方法，其特征在于，所述无功补偿单元包括单相无功补偿装置和三相无功补偿装置，所述单相无功补偿装置用以平衡三相电流和功率因数，所述三相无功补偿装置用以提高功率因数。