多功能谐波优化智能控制器及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种多功能谐波优化智能控制器及其控制方法，控制器为：电量采集单元接收抽油机供配电系统的电压、电流采样信号，输出至电量计量单元，电量计量单元再将计量数据输入诊断单元；诊断单元与谐波优化单元通过通讯单元进行通讯连接；诊断单元通过输入单元输入开关量信号，通过输出单元输出控制信号至外部保护执行元件；方法为：系统上电后，启动多任务线程；各线程进行功能处理，包括电量采集任务线程、显示任务线程、谐波诊断线程、开关量输入及输出管理线程、通讯管理线程、保护处理线程以及分路计量保护控制管理线程。本发明专利技术在相关行业得到广泛的应用，有效提高了供配电保护的可靠性、消除谐波干扰、提高功率因数、计量准确，减少设备损坏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于抽油机供配电系统中的控制技术，具体的说是一种多功能 谐波优化智能控制器及其控制方法。
技术介绍
石油行业电网用电负荷中85%以上的负荷为感性负荷，如各种油泵、电机等，普遍 存在功率因数低，线路损耗大的问题。近几年来，随着油田对节能工作提出了更高的要求， 随着电力电子技术的发展，油田企业为了提高原油产量和综合经济效益，在油田设备中应 用了大量具有非线性特性的节能装置，如变频器、可控硅调压装置、控制器等，这些电子设 备带来节能效益的同时，也给油田电网注入大量谐波，严重污染着油田电网。电力污染问 题不仅造成电能质量的恶化，给油田生产带来巨大的损失，还危及电力设备及电网的安全 稳定运行。油田电网的谐波治理日趋重要，但已经实施的项目中大多采用无源滤波器，油田 抽油机（俗称磕头机）上很少有使用APF(谐波优化）的成功案例。目前供配电系统无 功补偿的主要手段是在35kV侧安装电容器补偿，对谐波治理作用甚微。 油田设备的功率因数很低，线路损耗较大，现采用的投切电容补偿方式，易产生补 偿不足或过补偿，另外，电容器损坏率很高； 油田使用的配电柜一般采用多回路供配电方式，保护功能不完善，接地和漏电保 护不可靠，漏电保护电流大且无法调整。 目前对现场用电设备的电量计量采用普通电表，计量数据单一，精确度不高。
技术实现思路
针对现有抽油机供配电设备存在接地和漏电保护不可靠、谐波消除和无功补偿效 果差等不足之处，本专利技术要解决的技术问题是提供一种有效提高供配电保护的可靠性、消 除谐波干扰、提高功率因数且计量准确的。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是； 本专利技术多功能谐波优化智能控制器，安装于抽油机供配电系统中，包括：电量采集 单元、电量计量单元、诊断单元、通讯单元、谐波优化单元、输入单元以及输出单元，其中电 量采集单元接收抽油机主供电回路系统的电压、电流采样信号，输出至电量计量单元，电量 计量单元再将计量数据输入诊断单元；诊断单元与谐波优化单元通过通讯单元进行通讯连 接；诊断单元通过输入单元输入开关量信号，通过输出单元输出控制信号至外部保护执行 元件。 本专利技术还具有分路控制单元，其包括电量采集子单元、电量计量子单元以及诊断 子单元，其中电量采集子单元接收抽油机分路供配电回路的电压、电流采样信号，输出至电 量计量子单元，电量计量子单元再将计量数据输入诊断子单元；诊断子单元输出控制信号 至外部保护执行子单元；诊断子单元与诊断单元进行通讯连接。 所述分路控制单元为多路，各路内部均包括电量采集子单元、电量计量子单元以 及诊断子单元，各子单元间的连接关系相同；各电量采集子单元分别接收不同分路供配电 回路的电压、电流采样信号，各诊断子单元分别与诊断单元进行通讯连接。 本专利技术多功能谐波优化智能控制器的控制方法包括以下步骤： 系统上电后，启动多任务线程； 各线程进行功能处理，包括电量采集任务线程、显示任务线程、谐波诊断线程、开 关量输入及输出管理线程、通讯管理线程、保护处理线程以及分路计量保护控制管理线 程； 谐波诊断线程的控制流程为： 采集电流数据； 对上述电流数据进行FFT分析计算，得到各次谐波数据； 将上述谐波数据发送至任务邮箱。 所述分路计量保护控制管理的控制流程为： 判断分路供配电回路是否运行； 如果该分路供配电回路正在运行，则读取分路供配电回路的运行数据； 读取分路供配电回路的保护状态数据； 根据分路供配电回路的运行数据和保护状态数据进行保护处理； 处理结束后，经过延时，回到判断分路供配电回路是否运行步骤。 保护处理线程的控制流程如下： 根据主供电回路和分路供配电回路的运行数据和保护状态数据判断是否需要主 供电回路过流保护、主供电回路缺相保护、主供电回路接地保护以及分路供配电回路保护 所引起的主供电回路保护动作； 如果需要主供电回路过流保护，则进行主供电回路过流保护处理； 如果需要主供电回路缺相保护，则进行主供电回路缺相保护处理； 如果需要主供电回路接地保护，则进行主供电回路接地保护处理； 如果分路供配电回路有保护动作，则进行主供电回路保护处理； 结束一次保护处理线程。 所述通讯管理的控制流程如下： 判断是否有通讯事件； 如果有通讯事件，且事件是分路供配电回路通讯事件，则与分路供配电回路进行 通讯； 发送数据或指令至分路供配电回路； 等待分路供配电回路回应，一次通讯管理过程结束，转至判断是否有通讯事件步 骤。 所述通讯管理的控制流程如下： 判断是否有通讯事件； 如果有通讯事件，且事件是谐波优化单元通讯事件，则与谐波优化单元进行通 讯； 发送数据或指令至谐波优化单元； 等待谐波优化单元回应，一次通讯管理过程结束，转至判断是否有通讯事件步骤。 所述电量采集的控制流程如下： 定时采集时间到后，判断电能测量芯片是否正常工作； 如果电能测量芯片正常工作，则采集电量信号； 对上述电量信号进行数据运算； 将上数据运算的结果发送至任务邮箱； 结束一次电量采集过程，返回等待定时采集时间到步骤； 如果电能测量芯片不能正常工作，则复位电能测量芯片，返回等待定时采集时间 到步骤。 所述开关量输入及输出管理的控制过程如下： 当采样时间到后，进入采样输入状态； 对输入状态数据进行处理，将输入状态数据发送到任务邮箱； 对开关量输出状态数据进行处理，输出动作控制指令； 结束一次控制过程，返回等待采样时间步骤。 本专利技术具有以下有益效果及优点： 1.本专利技术在电力系统、通信、石化、钢铁冶炼、建筑、工矿、电气化铁路、冶金、化纤、 机械、高精度自动化生产线等相关行业得到了广泛的应用，有效提高了供、配电保护的可靠 性、消除了谐波干扰、提高了功率因数、计量准确，减少了设备损坏。 【附图说明】 图1为本专利技术谐波优化智能控制器结构框图； 图2为本专利技术方法控制流程图； 图3为本专利技术方法中电量采集控制流程图； 图4为本专利技术方法中开关量输入输出控制流程图； 图5为本专利技术方法中显示控制流程图； 图6为本专利技术方法中谐波诊断控制流程图； 图7为本专利技术方法中通讯管理控制流程图； 图8为本专利技术方法中分路计量保护控制管理流程图； 图9为本专利技术方法中保护处理控制流程图； 图10为应用于本专利技术中的谐波优化单元原理图。 【具体实施方式】 如图1所示，本专利技术多功能谐波优化智能控制器安装于抽油机供配电系统中，包 括：电量采集单元、电量计量单元、诊断单元、通讯单元、谐波优化单元、输入单元以及输出 单元，其中电量采集单元接收抽油机主供电回路系统的电压、电流采样信号，输出至电量计 量单元，电量计量单元再将计量数据输入诊断单元；诊断单元与谐波优化单元通过通讯单 元进行通讯连接；诊断单元通过输入单元输入开关量信号，通过输出单元输出控制信号至 外部保护执行元件。 本专利技术智能控制器还具有分路控制单元，其包括电量采集子单元、电量计量子单 元以及诊断子单元，其中电量采集子单元接收抽油机分路供配电回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能谐波优化智能控制器，其特征在于：安装于抽油机供配电系统中，包括：电量采集单元、电量计量单元、诊断单元、通讯单元、谐波优化单元、输入单元以及输出单元，其中电量采集单元接收抽油机主供电回路系统的电压、电流采样信号，输出至电量计量单元，电量计量单元再将计量数据输入诊断单元；诊断单元与谐波优化单元通过通讯单元进行通讯连接；诊断单元通过输入单元输入开关量信号，通过输出单元输出控制信号至外部保护执行元件。

【技术特征摘要】
1. 一种多功能谐波优化智能控制器，其特征在于：安装于抽油机供配电系统中，包括： 电量采集单元、电量计量单元、诊断单元、通讯单元、谐波优化单元、输入单元以及输出单 元，其中电量采集单元接收抽油机主供电回路系统的电压、电流采样信号，输出至电量计量 单元，电量计量单元再将计量数据输入诊断单元；诊断单元与谐波优化单元通过通讯单元 进行通讯连接；诊断单元通过输入单元输入开关量信号，通过输出单元输出控制信号至外 部保护执行元件。2. 按权利要求1所述的多功能谐波优化智能控制器，其特征在于：还具有分路控制单 元，其包括电量采集子单元、电量计量子单元以及诊断子单元，其中电量采集子单元接收抽 油机分路供配电回路的电压、电流采样信号，输出至电量计量子单元，电量计量子单元再将 计量数据输入诊断子单元；诊断子单元输出控制信号至外部保护执行子单元；诊断子单元 与诊断单元进行通讯连接。3. 按权利要求2所述的多功能谐波优化智能控制器，其特征在于：所述分路控制单元 为多路，各路内部均包括电量采集子单元、电量计量子单元以及诊断子单元，各子单元间的 连接关系相同；各电量采集子单元分别接收不同分路供配电回路的电压、电流采样信号，各 诊断子单元分别与诊断单元进行通讯连接。4. 一种多功能谐波优化智能控制器的控制方法，其特征在于包括以下步骤： 系统上电后，启动多任务线程； 各线程进行功能处理，包括电量采集任务线程、显示任务线程、谐波诊断线程、开关量 输入及输出管理线程、通讯管理线程、保护处理线程以及分路计量保护控制管理线程； 谐波诊断线程的控制流程为： 采集电流数据； 对上述电流数据进行FFT分析计算，得到各次谐波数据； 将上述谐波数据发送至任务邮箱。5. 按权利要求4所述多功能谐波优化智能控制器的控制方法，其特征在于：所述分路 计量保护控制管理的控制流程为： 判断分路供配电回路是否运行； 如果该分路供配电回路正在运行，则读取分路供配电回路的运行数据； 读取分路供配电回路的保护状态数据； 根据分路供配电回路的运行数据和保护状态数据进行保护处理； 处理结束后，经过延时，回到判断分路供配电回路是否运行步骤。6. 按权利要求4或5所述多功能谐波优...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵树东，陶德楠，宋巍，王平生，纪丽娜，
申请(专利权)人：盘锦三和采油装备科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21