CN108879714A - 一种基于环境自适应的svg控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于环境自适应的SVG控制装置，属于电能质量和无功控制技术领域，其特征在于：包括SVG控制器、显示装置、检测模块、加热器、除湿器和风机；其中SVG控制器包括与安装在SVG机柜中的SVG设备、显示装置、数据服务器进行通信的通信模块和控制加热器、除湿器、风机的环境自适应控制模块；环境自适应控制模块中安装有PLC控制器和数字信号处理器；检测模块检测环境温湿度和SVG机柜内的气压状态并形成检测数据，环境自适应控制模块中的数字信号处理器处理检测模块传来的检测数据后，对SVG设备和/或加热器、除湿器、风机进行相应控制，调节SVG机柜内环境、确保SVG设备安全。本发明能减少SVG设备的故障率。

Description

一种基于环境自适应的SVG控制装置

技术领域

本发明涉及一种基于环境自适应的SVG控制装置，属于电能质量和无功控制技术领域。

背景技术

随着新能源的大力发展，无功补偿设备在很大范围内得到应用，目前常规使用采用风冷控制的SVG设备(静止无功发生器)，是按照额定的风机转速运转，无法解决凝露、负压等现象导致SVG设备绝缘降低、腐蚀严重甚至出现短路跳闸对电网造成较大冲击，同时风机长期保持额定转速会因为长时间满负荷运转造成风机使用寿命降低和能量的浪费。

如何使SVG设备根据环境自动改变风机的转速，开启加热器、除湿器，以增加设备的使用寿命，防止设备损坏造成大范围事故，提高电网系统的稳定性，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于环境自适应的SVG控制装置，可有效的解决SVG设备在恶劣环境下出现腐蚀、凝露的问题，同时实现高效节能，延长SVG设备及风机寿命的作用，并在出现故障时能自动提醒人员及时采取措施处理，提高了SVG设备的寿命，增强了电网的稳定性。

技术方案如下：

一种基于环境自适应的SVG控制装置，包括SVG控制器、显示装置、检测模块、加热器、除湿器和风机；其中SVG控制器包括与安装在SVG机柜中的SVG设备、显示装置、数据服务器进行通信的通信模块和控制加热器、除湿器、风机的环境自适应控制模块；环境自适应控制模块中安装有PLC控制器和数字信号处理器；检测模块检测环境温湿度和SVG机柜内的气压状态并形成检测数据，环境自适应控制模块中的数字信号处理器处理检测模块传来的检测数据后，对SVG设备和/或加热器、除湿器、风机进行相应控制，以调节SVG机柜内环境、确保SVG设备安全。

进一步地，相应控制包括打开加热器、除湿器，切换风机风道减少SVG机柜内凝露；调节风机转速控制SVG机柜内的温度和湿度；控制SVG设备进行自动降容、恢复容量、闭锁逻辑、报警、跳闸以保护SVG设备的安全。

进一步地，检测模块包括温度传感器、湿度传感器和微差压变送器。

进一步地，显示装置采用触摸屏，能在触摸屏上设置SVG控制器参数并显示环境信息、控制参数及故障告警信息。

进一步地，通信模块包括RS485串口、IGST模块、GPRS模块和以太网口。

进一步地，环境自适应控制模块能根据SVG机柜内气压状态变化对SVG设备进行控制，控制步骤如下：

步骤S101：环境自适应控制模块通过检测模块获得SVG机柜内外压差；

步骤S102：判断压差是否大于100Pa，若压差不大于100Pa则解除警报，压差大于100Pa则进入步骤S103；

步骤S103：判断压差是否大于150Pa，若压差不大于150Pa则在显示装置显示一级报警信号，提示用户清洗滤网，当压差大于150Pa则在显示装置显示二级报警信号，并控制SVG设备自动降容或闭锁逻辑直至用户手动清除报警信号。

进一步地，环境自适应控制模块能对SVG机柜内温度变化进行控制，控制步骤如下：

步骤S201：环境自适应控制模块通过检测模块获得SVG机柜出风温度和进风温度；

步骤S202：判断出风温度是否大于52℃，若大于则控制风机增加转速，如已经为最高转速则保持最高转速；若未大于则按照公式Y＝X*(X2-X1)/(X2)+Y1设置风机转速，其中Y是PLC计算开出度、X是SVG设备输出相电流最大值、X1是计算时的相电流、Y1是计算时的输出开度、X2是SVG设备的额定电流、Y2是额定应输出开度、取1.00，此时最低转速为250rpm，随后进入步骤S203；

步骤S203：判断进风温度是否大于45℃，若未大于则回到步骤S202，若大于则在显示装置显示高温报警信号，并控制SVG设备自动降容运行，直至温度降低至40℃再解除报警并恢复容量。

进一步地，环境自适应控制模块能对SVG机柜内湿度变化进行控制，控制步骤如下：

步骤S301：环境自适应控制模块通过检测模块获得SVG机柜出风温度和外界湿度；

步骤S302：判断出风温度是否大于等于55℃并且外界湿度是否小于80，若满足条件则控制风机进行部分柜外循环，然后进入步骤S303；若不满足条件则进入步骤S304；

步骤S303：判断出风温度是否大于等于55℃的时间是否超过5分钟，若未超过则回到步骤S302，若超过则控制风机进行完全柜外循环并进入步骤S304；

步骤S304：判断出风温度是否小于55℃并且外界湿度是否小于80，若满足条件则由控制风机进行柜内循环；若不满足条件则进入步骤S305；

步骤S305：判断出风温度是否小于55℃并且外界湿度是否大于等于80，若满足条件则控制风机进行完全柜内循环；若不满足条件则进入步骤S306。

步骤S306：控制风机进行部分柜内循环，并控制SVG设备自动降容运行。

有益效果：

1)本发明采用环境自适应的控制策略，通过环境自适应控制模块实现根据检测环境数据，自动调节SVG机柜内外的温湿度、气压差和SVG设备的发热量，有效提高SVG设备对环境的自适应能力，减少了设备的故障率。

2)自动控制风机及除湿、加热，可有效防止设备积雪、积灰，消除SVG机柜内凝露等问题，同时实现节能减耗的目的。

3)通过负压报警功能，通知用户对设备的滤网及时清理，确保了设备通风散热的正常，用户能通过数据库及触摸屏查看故障信息，有效的减少了维修的时间，操作简单，适用性强。

附图说明

图1为基于环境自适应的SVG控制装置的结构示意图；

图2为环境自适应控制模块对SVG机柜内气压状态变化进行控制的流程示意图；

图3为环境自适应控制模块对SVG机柜内温度变化进行控制的流程示意图；

图4为环境自适应控制模块对SVG机柜内湿度变化进行控制的流程示意图；

其中：1为SVG控制器、11为环境自适应控制模块、111为PLC控制器、112为数字信号处理器、12为通信模块、2为显示装置、3为检测模块、4为加热器、5为除湿器、6为风机、7为SVG设备、8为数据服务器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：

如图1所示一种基于环境自适应的SVG控制装置，包括SVG控制器1、显示装置2、检测模块3、加热器4、除湿器5和风机6；其中SVG控制器1包括与安装在SVG机柜中的SVG设备7、显示装置2、数据服务器8进行通信的通信模块12和控制加热器4、除湿器5、风机6的环境自适应控制模块11；环境自适应控制模块11中安装有PLC控制器111和数字信号处理器112；检测模块3检测环境温湿度和SVG机柜内的气压状态并形成检测数据，环境自适应控制模块11中的数字信号处理器112处理检测模块3传来的检测数据后，对SVG设备和/或加热器4、除湿器5、风机6进行相应控制，以调节SVG机柜内环境、确保SVG设备安全。

相应控制包括打开加热器4、除湿器5，切换风机6风道减少SVG机柜内凝露；调节风机6转速控制SVG机柜内的温度和湿度；控制SVG设备进行自动降容、恢复容量、闭锁逻辑、报警、跳闸以保护SVG设备的安全。

检测模块3包括温度传感器、湿度传感器和微差压变送器。

显示装置2采用触摸屏，能在触摸屏上设置SVG控制器参数并显示环境信息、控制参数及故障告警信息。

通信模块12包括RS485串口、IGST模块、GPRS模块和以太网口。

如图2所示，环境自适应控制模块能根据SVG机柜内气压状态变化对SVG设备进行控制，控制步骤如下：

步骤S101：环境自适应控制模块通过检测模块获得SVG机柜内外压差；

步骤S102：判断压差是否大于100Pa，若压差不大于100Pa则解除警报，压差大于100Pa则进入步骤S103；

步骤S103：判断压差是否大于150Pa，若压差不大于150Pa则在显示装置显示一级报警信号，提示用户清洗滤网，当压差大于150Pa则在显示装置显示二级报警信号，并控制SVG设备自动降容或闭锁逻辑直至用户手动清除报警信号。

如图3所示，环境自适应控制模块能对SVG机柜内温度变化进行控制，控制步骤如下：

步骤S201：环境自适应控制模块通过检测模块获得SVG机柜出风温度和进风温度；

步骤S202：判断出风温度是否大于52℃，若大于则控制风机增加转速，如已经为最高转速则保持最高转速；若未大于则按照公式Y＝X*(X2-X1)/(X2)+Y1设置风机转速，其中Y是PLC计算开出度、X是SVG设备输出相电流最大值、X1是计算时的相电流、Y1是计算时的输出开度、X2是SVG设备的额定电流、Y2是额定应输出开度、取1.00，此时最低转速为250rpm，随后进入步骤S203；

步骤S203：判断进风温度是否大于45℃，若未大于则回到步骤S202，若大于则在显示装置显示高温报警信号，并控制SVG设备自动降容运行，直至温度降低至40℃再解除报警并恢复容量。

如图4所示，环境自适应控制模块能对SVG机柜内湿度变化进行控制，控制步骤如下：

步骤S301：环境自适应控制模块通过检测模块获得SVG机柜出风温度和外界湿度；

步骤S302：判断出风温度是否大于等于55℃并且外界湿度是否小于80，若满足条件则控制风机进行部分柜外循环，然后进入步骤S303；若不满足条件则进入步骤S304；

步骤S303：判断出风温度是否大于等于55℃的时间是否超过5分钟，若未超过则回到步骤S302，若超过则控制风机进行完全柜外循环并进入步骤S304；

步骤S304：判断出风温度是否小于55℃并且外界湿度是否小于80，若满足条件则由控制风机进行柜内循环；若不满足条件则进入步骤S305；

步骤S305：判断出风温度是否小于55℃并且外界湿度是否大于等于80，若满足条件则控制风机进行完全柜内循环；若不满足条件则进入步骤S306；

步骤S306：控制风机进行部分柜内循环，并控制SVG设备自动降容运行。

本发明所述的SVG控制装置通过对温湿度、压差等状态的监测，将采集到的信息进行逻辑处理并对风机转速、加热器、除湿器、风道切换进行控制，在SVG设备外界环境温度为-40～40℃时，SVG控制装置可以根据外界湿度切换风道、开启加热器、除湿器，实现减少凝露的功能。风机调速原理是基于设备额定容量及当前SVG设备发出的无功容量及当前环境温度自动调节转速，基本方法为两点定直线的原理：近似认为PLC计算开出度Y与SVG设备输出相电流最大值X存在一次线性关系，Y＝A*X+B，即假设设置点1装置相电流为0A(设为X1)，应输出开度0.20(设为Y1)，点2装置相电流为SVG设备额定电流(设为X2)，应输出开度为1.00(设为Y2)，通过上述两点定直线的公式联合设定量(X1、X2、Y1、Y2)计算参数A与B，根据SVG设备装置输出电流X，PLC计算输出开度Y，进而调整风机转速，比如上述过程计算结果为Y＝X*(X2-X1)/(X2)+Y1。按照以上公式确定转速后，调节风机到该转速。

对SVG设备的装置电流计算采用传统的定义，根据采集到的电压电流瞬时量计算其模拟量：

其中N为一个周期内的采样点数，为采集到的接入点的电压瞬时值。通过实时的读取A/D采样值，在计算时采用滑动窗的方式，每读一个点就更新一下当前周期的平方和，即减去上一个周波同位置的点再加上当前点，也就是用当前点替换掉上一个周波同位置的点。由于有效值计算都采用了滑动窗的方式，为了避免累积误差，采用了周期定时更新的方式，即每个周期都从零开始重新计算一个完整周期的值，并替换掉当前累积值；为了尽可能保证精度，计算时电压以kV为单位，电流以10A为单位，无功以100kVar为单位；显示时电压以kV为单位，电流以A为单位，无功以10kVar为单位。

SVG控制装置能通过串口、IGST无线网络、GPRS无线网络或以太网与后台数据服务器通信，将当前环境温湿度、机柜内外压差等数据、状态及报警信息通过触摸屏和远程监控后台数据服务器进行显示，并支持用户通过Web访问数据服务器中存储的信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于环境自适应的SVG控制装置，其特征在于：包括SVG控制器(1)、显示装置(2)、检测模块(3)、加热器(4)、除湿器(5)和风机(6)；其中SVG控制器(1)包括与安装在SVG机柜中的SVG设备(7)、显示装置(2)、数据服务器(8)进行通信的通信模块(12)和控制加热器(4)、除湿器(5)、风机(6)的环境自适应控制模块(11)；环境自适应控制模块(11)中安装有PLC控制器(111)和数字信号处理器(112)；检测模块(3)检测环境温湿度和SVG机柜内的气压状态并形成检测数据，环境自适应控制模块(11)中的数字信号处理器(112)处理检测模块(3)传来的检测数据后，对SVG设备和/或加热器(4)、除湿器(5)、风机(6)进行相应控制，以调节SVG机柜内环境、确保SVG设备安全。

2.如权利要求1所述的基于环境自适应的SVG控制装置，其特征在于：所述的相应控制包括打开加热器(4)、除湿器(5)，切换风机(6)风道减少SVG机柜内凝露；调节风机(6)转速控制SVG机柜内的温度和湿度；控制SVG设备进行自动降容、恢复容量、闭锁逻辑、报警、跳闸以保护SVG设备的安全。

3.如权利要求1所述的基于环境自适应的SVG控制装置，其特征在于：所述的检测模块(3)包括温度传感器、湿度传感器和微差压变送器。

4.如权利要求1所述的基于环境自适应的SVG控制装置，其特征在于：所述显示装置(2)采用触摸屏，能在触摸屏上设置SVG控制器参数并显示环境信息、控制参数及故障告警信息。

5.如权利要求1所述的基于环境自适应的SVG控制装置，其特征在于：所述通信模块(13)包括RS485串口、IGST模块、GPRS模块和以太网口。

6.如权利要求2所述的基于环境自适应的SVG控制装置，其特征在于：环境自适应控制模块能根据SVG机柜内气压状态变化对SVG设备进行控制，控制步骤如下：

步骤S101：环境自适应控制模块通过检测模块获得SVG机柜内外压差；

步骤S102：判断压差是否大于100Pa，若压差不大于100Pa则解除警报，压差大于100Pa则进入步骤S103；

步骤S103：判断压差是否大于150Pa，若压差不大于150Pa则在显示装置显示一级报警信号，提示用户清洗滤网，当压差大于150Pa则在显示装置显示二级报警信号，并控制SVG设备自动降容或闭锁逻辑直至用户手动清除报警信号。

7.如权利要求2所述的基于环境自适应的SVG控制装置，其特征在于：环境自适应控制模块能对SVG机柜内温度变化进行控制，控制步骤如下：

步骤S201：环境自适应控制模块通过检测模块获得SVG机柜出风温度和进风温度；

步骤S202：判断出风温度是否大于52℃，若大于则控制风机增加转速，如已经为最高转速则保持最高转速；若未大于则按照公式Y＝X*(X2-X1)/(X2)+Y1设置风机转速，其中Y是PLC计算开出度、X是SVG设备输出相电流最大值、X1是计算时的相电流、Y1是计算时的输出开度、X2是SVG设备的额定电流、Y2是额定应输出开度、取1.00，此时最低转速为250rpm，随后进入步骤S203；

步骤S203：判断进风温度是否大于45℃，若未大于则回到步骤S202，若大于则在显示装置显示高温报警信号，并控制SVG设备自动降容运行，直至温度降低至40℃再解除报警并恢复容量。

8.如权利要求2所述的基于环境自适应的SVG控制装置，其特征在于：环境自适应控制模块能对SVG机柜内湿度变化进行控制，控制步骤如下：

步骤S301：环境自适应控制模块通过检测模块获得SVG机柜出风温度和外界湿度；

步骤S302：判断出风温度是否大于等于55℃并且外界湿度是否小于80，若满足条件则控制风机进行部分柜外循环，然后进入步骤S303；若不满足条件则进入步骤S304；

步骤S303：判断出风温度是否大于等于55℃的时间是否超过5分钟，若未超过则回到步骤S302，若超过则控制风机进行完全柜外循环并进入步骤S304；

步骤S304：判断出风温度是否小于55℃并且外界湿度是否小于80，若满足条件则由控制风机进行柜内循环；若不满足条件则进入步骤S305；

步骤S305：判断出风温度是否小于55℃并且外界湿度是否大于等于80，若满足条件则控制风机进行完全柜内循环；若不满足条件则进入步骤S306；

步骤S306：控制风机进行部分柜内循环，并控制SVG设备自动降容运行。