配变监测和电容器自动投切装置的设计(2)

3、软件设计

软件结构采用模块化设计，这样调试方便，易于组合和集成。主要包括初始化自检模块、数据采集模块、数据处理模块、控制投切模块、通信模块、人机对话模块等。

数据采集和处理模块以及控制投切模块是整个程序的核心部分，也是装置能否正确投切电容器进行无功补偿的关键。数据采样在数据处理子程序中由定时器中断来进行，定时器的定时时间由f/N确定，连续采集4个周波的数据，然后关闭定时器中断。采集的数据放在存储区经过数字滤波后再进行快速傅立叶计算（FFT），计算出各个电力参数，电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数等，其中电压和无功功率是两个重要的参数，根据电压和无功功率的大小可以制定无功补偿的控制策略，可有效地控制就地自愈式电容器的投切，自动跟踪负荷无功电流和电网电压，控制晶闸管投切低压电容器，减少总电流，降低网损。

控制策略是以最大限度保证电压合格率为原则，进行最优无功补偿。控制策略中的电压、无功或功率因数限值可根据实际需要在现场实时修改。控制策略采用电压/无功井字形控制：设过压值为UHH，欠压值为ULL，电压上限为UH，电压下限为UL，无功上限、下限分别为QH、QL（或功率因数上限CSH、下限CSL），则有：

电压低于ULL时不投，已投入的切除（欠压）；

电压在ULL、UL之间时可强投，过补不切；

电压在UL、UH之间时，讨论如下：

若无功为感性且其值大于QH（或无功为感性且功率因数小于CSH），则投入电容器；

若无功为容性或其值大于QL（或无功为容性且功率因数小于CSL），则切除电容器。

电压在UH、UHH之间时闭锁，维持输出不变；

电压大于UHH时，全部切除电容器（过压）。

4、功能特点：

本装置对配电设备的运行情况进行实时监测，记录各种电力参数的值、每小时平均有功电度、无功电度，计算电压合格率，自动记录一年停电时间（小时数），各组电容器一年的投切次数及当前的投切状态等参数值。且带有相序检查功能并实时检测PT信号，当接错相序或PT断线时会闭锁投切电容器并报警。装置内采用特制电源，除非三相全断电或断线，否则装置都能工作。采用大功率固态继电器作为投切电容器的开关，无触点、过零投切，投切时无冲击，可频繁投切、寿命长。

5、结束语

本文从软硬件相结合的角度提出了一种配变监测和自动无功补偿装置的方案。该方案软硬件思路简单、调试方便、功能齐全，可以有效的改善电力系统配电的运行。