1.本发明属于分布式无功补偿技术领域，具体涉及一种分布式无功补偿系统及补偿方法。
背景技术：2.随着我国工业的发展，钢铁、冶金、化工行业中的轧钢机、电弧炉等大容量、冲击性的非线性负载大量的接入电网，产生了大量的谐波电流、无功功率，给电网带来了额外的负担，对电力系统的运行稳定性和动态性能造成了严重的负面影响。
3.对于电网中无功功率的治理，合理的解决方法应该是在需要消耗无功功率的负载处产生无功功率，即无功功率的就地补偿。全国供用电规则规定：无功电力应就地平衡，并且达不到功率因数要求的用户将由供电部门对其进行罚款。用户现场无功功率补偿容量的需求是不确定的，而单个无功补偿模块的补偿容量有限。为满足方便扩充补偿容量的应用需求、动态补偿无功功率，在以上完整的无功补偿控制器设计的基础上，基于控制器中已有的通信接口，设计多模块联网运行时协调工作、补偿无功功率的方案，研究包含多个模块的分布式智能型无功补偿系统，实现多个模块间的联网通信、协调工作以扩充无功补偿容量。
4.此外，配电网中还要求各就地补偿点上传无功补偿系统运行情况、电能质量参数，即实现远程测量功能。这种具有群控中心的控制系统结构过于集中紧凑，建设费用较高，不利于布设时间有先后、分布电气位置不同的多点分散无功补偿的协同运行。
5.区块链技术具有去中心化、分布式数据共享、安全可信和可编程智能合约的特点，为多点分散无功补偿的协同运行提供了新思路。实际上多点分散的无功补偿自身具备控制器，若能充分利用其控制器作为分布式控制端，再借助于区块链的去中心化分布式信息共享技术实现多个无功补偿模块的分布式协同控制，则成为多点分散无功补偿集结成群协作运行的高效实用化方案，将具有广阔的应用前景。然而目前还未有一种将区块链与无功补偿相结合的方法。
技术实现要素：6.为了解决上述问题，本发明提供了一种分布式无功补偿系统及补偿方法，具体技术方案如下：
7.一种分布式无功补偿系统，包括若干设置在监测点的电网数据采集模块、若干设置在监测点处的无功补偿模块以及若干设置在监测点处的分布式控制器、区块链；
8.若干所述电网数据采集模块分别与若干分布式控制器连接；若干所述无功补偿模块分别与若干分布式控制器连接；若干所述分布式控制器与区块链连接；
9.所述电网数据采集模块用于采集监测点处的电压以及功率因素数据，并将采集的数据上传至对应的分布式控制器；
10.所述分布式控制器用于将电网数据采集模块采集的数据上传至区块链；
11.所述区块链用于存储共享各电网数据采集模块当前时段采集的数据、智能合约以
及下一时段的补偿计划；
12.所述分布式控制器还用于下载区块链的任意区块中存储的智能合约以及进行无功补偿的电网数据采集模块采集的数据，并结合本监测点处的电网数据采集模块采集的数据，基于智能合约中的补偿规则库，进而完成本监测点下一时段的补偿计划的制定，并将补偿指令下发至对应的无功补偿模块执行。
13.优选地，所述无功补偿模块包括无功补偿装置和调压装置。
14.优选地，所述调压装置包括无载调压配电变压器、有载调压配电变压器、有载调容配电变压器、可投切电容器组和可投切电抗器组。
15.优选地，每个所述分布式控制器设置有一个待成块数据收集区，所述待成块数据收集区与对应监测点的电网数据采集模块连接，用于存储对应监测点的电网数据采集模块采集的电压以及率因素数据。
16.优选地，所述区块链包括若干区块，所述区块包括：
17.区块头，链接到前面的区块，并为区块链提供完整性，所述区块头中包含有版本号、前一区块头哈希值、当前区块的生成时间戳、merkle根散列值和随机数；区块主体，记录智能合约、对应监测点的电网数据采集模块采集的本监测点当前时段电网的电压、功率因素数据，以及生成的下一时段本监测点补偿计划数据。
18.优选地，所述系统还包括上位机，所述上位机与区块链连接，用于从区块链获取各个电网数据采集模块采集的数据并测算电网的电能质量。
19.一种分布式无功补偿方法，采用所述的分布式无功补偿系统实现，包括以下步骤：
20.步骤s1，每个监测点的电网数据采集模块采集对应监测点的电压和功率因素数据，并将采集的数据上传至对应的分布式控制器；
21.步骤s2，各分布式控制器按照区块链的数据结构打包数据生成新区块，采用pop共识机制竞争出块权；
22.步骤s3，区块链根据出块的分布式控制器的数据进行更新电网数据采集模块当前时段采集的数据、智能合约以及下一时段的补偿计划；
23.步骤s4，各分布式控制器从区块链下载更新的电网数据采集模块采集的数据、智能合约以及补偿计划，并生成控制指令下发至对应的无功补偿模块执行。
24.优选地，所述步骤s2中具体为：
25.成功获取出块权的分布式控制器将新区块按序链接入区块链，链接时必须得到所有分布式控制器共识认可，通过认可则新区块出块上链成功，该分布式控制器获得一定奖励以便在下一周期具有出块权竞争优势，否则，新区块作废，同时该分布式控制器获得一定惩罚使其在下一周期竞争时出块概率减小；成功出块的分布式控制器退出本周期竞争，区块链调整共识难度系数以保证每个分布式控制器都能出块上链成功，然后由群内剩余分布式控制器重新按上述过程竞争出块上链，直至所有分布式控制器打包的新区块上链成功，则完成本周期电网数据的上链共享。
26.优选地，所述pop共识机制具体以监测点电压和功率因素相结合，即各分布式控制器通过下式竞争出块权：
27.28.式中：hash(
·
)为哈希加密算法；n为随机数；h为区块头中除n以外的其它数据，包括版本号、前一区块头哈希值、当前区块的生成时间戳和merkle根散列值；||表示数据之间的连接；target表示哈希加密的目标难度阈值，越小表示越难找到符合条件的随机数值；a和b是共识难度调整系数，由区块链根据出块权竞争进程自动调整；pi为监测点i的电压；为监测点i的功率因素。
29.本发明的有益效果为：本发明借助于区块链的去中心化、可信任分布式共享数据库属性，方便采集整个电网的电压和功率因素数据进行共享，且方便修改补偿计划，改变当前具有群控中心的控制系统结构，使得数据上传和无功补偿计划更为方便快捷。而且本发明改变当前只针对当前监测点采集的数据进行补偿的现状，通过共享多个监测点采集的数据进行补偿，补偿精度更高。本发明的服务器还改变从区块链中下载测算电能质量所需的数据，方便快捷。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
31.图1为本发明的系统原理图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
34.还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
35.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
36.如图1所示，本发明的具体实施方式提供了一种分布式无功补偿系统，包括若干设置在监测点的电网数据采集模块、若干设置在监测点处的无功补偿模块以及若干设置在监测点处的分布式控制器、区块链；
37.若干所述电网数据采集模块分别与若干分布式控制器连接；若干所述无功补偿模块分别与若干分布式控制器连接；若干所述分布式控制器与区块链连接；
38.所述电网数据采集模块用于采集监测点处的电压以及功率因素数据，并将采集的数据上传至对应的分布式控制器；
39.所述分布式控制器用于将电网数据采集模块采集的数据上传至区块链；
40.所述区块链用于存储共享各电网数据采集模块当前时段采集的数据、智能合约以及下一时段的补偿计划；
41.所述分布式控制器还用于下载区块链的任意区块中存储的智能合约以及进行无功补偿的电网数据采集模块采集的数据，并结合本监测点处的电网数据采集模块采集的数据，基于智能合约中的补偿规则库，进而完成本监测点下一时段的补偿计划的制定，并将补偿指令下发至对应的无功补偿模块执行。
42.其中，所述无功补偿模块包括无功补偿装置和调压装置。所述调压装置包括无载调压配电变压器、有载调压配电变压器、有载调容配电变压器、可投切电容器组和可投切电抗器组。
43.每个所述分布式控制器设置有一个待成块数据收集区，所述待成块数据收集区与对应监测点的电网数据采集模块连接，用于存储对应监测点的电网数据采集模块采集的电压以及率因素数据。
44.所述区块链包括若干区块，所述区块包括：区块头，链接到前面的区块，并为区块链提供完整性，所述区块头中包含有版本号、前一区块头哈希值、当前区块的生成时间戳、merkle根散列值和随机数；区块主体，记录智能合约、对应监测点的电网数据采集模块采集的本监测点当前时段电网的电压、功率因素数据，以及生成的下一时段本监测点补偿计划数据。区块主体记录的数据信息通过merkle树的哈希过程生成唯一的merkle根哈希并记入区块头，保证了数据的不可篡改；另外，生成的各区块依照编号顺序首尾衔接构成链状，若篡改任意一个区块内的数值，其后衔接的所有区块的数值都将随之改变，从而使得区块之间通过相互印证的方式避免信息篡改的可能性，保证了区块链数据信息分布式共享同时的安全性。
45.所述系统还包括上位机，所述上位机与区块链连接，用于从区块链获取各个电网数据采集模块采集的数据并测算电网的电能质量。
46.本发明的具体实施方式还提供了一种分布式无功补偿方法，采用所述的分布式无功补偿系统实现，包括以下步骤：
47.步骤s1，每个监测点的电网数据采集模块采集对应监测点的电压和功率因素数据，并将采集的数据上传至对应的分布式控制器；
48.步骤s2，各分布式控制器按照区块链的数据结构打包数据生成新区块，采用pop共识机制竞争出块权；
49.步骤s3，区块链根据出块的分布式控制器的数据进行更新电网数据采集模块当前时段采集的数据、智能合约以及下一时段的补偿计划；
50.步骤s4，各分布式控制器从区块链下载更新的电网数据采集模块采集的数据、智能合约以及补偿计划，并生成控制指令下发至对应的无功补偿模块执行。
51.其中，所述步骤s2中具体为：
52.成功获取出块权的分布式控制器将新区块按序链接入区块链，链接时必须得到所有分布式控制器共识认可，通过认可则新区块出块上链成功，该分布式控制器获得一定奖励以便在下一周期具有出块权竞争优势，否则，新区块作废，同时该分布式控制器获得一定惩罚使其在下一周期竞争时出块概率减小；成功出块的分布式控制器退出本周期竞争，区块链调整共识难度系数以保证每个分布式控制器都能出块上链成功，然后由群内剩余分布
式控制器重新按上述过程竞争出块上链，直至所有分布式控制器打包的新区块上链成功，则完成本周期电网数据的上链共享。
53.所述pop共识机制具体以监测点电压和功率因素相结合，即各分布式控制器通过下式竞争出块权：
[0054][0055]
式中：hash(
·
)为哈希加密算法；n为随机数；h为区块头中除n以外的其它数据，包括版本号、前一区块头哈希值、当前区块的生成时间戳和merkle根散列值；||表示数据之间的连接；target表示哈希加密的目标难度阈值，越小表示越难找到符合条件的随机数值；a和b是共识难度调整系数，由区块链根据出块权竞争进程自动调整；pi为监测点i的电压；为监测点i的功率因素。
[0056]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0057]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
[0058]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
技术特征：1.一种分布式无功补偿系统，其特征在于，包括若干设置在监测点的电网数据采集模块、若干设置在监测点处的无功补偿模块以及若干设置在监测点处的分布式控制器、区块链；若干所述电网数据采集模块分别与若干分布式控制器连接；若干所述无功补偿模块分别与若干分布式控制器连接；若干所述分布式控制器与区块链连接；所述电网数据采集模块用于采集监测点处的电压以及功率因素数据，并将采集的数据上传至对应的分布式控制器；所述分布式控制器用于将电网数据采集模块采集的数据上传至区块链；所述区块链用于存储共享各电网数据采集模块当前时段采集的数据、智能合约以及下一时段的补偿计划；所述分布式控制器还用于下载区块链的任意区块中存储的智能合约以及进行无功补偿的电网数据采集模块采集的数据，并结合本监测点处的电网数据采集模块采集的数据，基于智能合约中的补偿规则库，进而完成本监测点下一时段的补偿计划的制定，并将补偿指令下发至对应的无功补偿模块执行。2.根据权利要求1所述的一种分布式无功补偿系统，其特征在于，所述无功补偿模块包括无功补偿装置和调压装置。3.根据权利要求2所述的一种分布式无功补偿系统，其特征在于，所述调压装置包括无载调压配电变压器、有载调压配电变压器、有载调容配电变压器、可投切电容器组和可投切电抗器组。4.根据权利要求1所述的一种分布式无功补偿系统，其特征在于，每个所述分布式控制器设置有一个待成块数据收集区，所述待成块数据收集区与对应监测点的电网数据采集模块连接，用于存储对应监测点的电网数据采集模块采集的电压以及率因素数据。5.根据权利要求1所述的一种分布式无功补偿系统，其特征在于，所述区块链包括若干区块，所述区块包括：区块头，链接到前面的区块，并为区块链提供完整性，所述区块头中包含有版本号、前一区块头哈希值、当前区块的生成时间戳、merkle根散列值和随机数；区块主体，记录智能合约、对应监测点的电网数据采集模块采集的本监测点当前时段电网的电压、功率因素数据，以及生成的下一时段本监测点补偿计划数据。6.根据权利要求1所述的一种分布式无功补偿系统，其特征在于，所述系统还包括上位机，所述上位机与区块链连接，用于从区块链获取各个电网数据采集模块采集的数据并测算电网的电能质量。7.一种分布式无功补偿方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一所述的分布式无功补偿系统实现，包括以下步骤：步骤s1，每个监测点的电网数据采集模块采集对应监测点的电压和功率因素数据，并将采集的数据上传至对应的分布式控制器；步骤s2，各分布式控制器按照区块链的数据结构打包数据生成新区块，采用pop共识机制竞争出块权；步骤s3，区块链根据出块的分布式控制器的数据进行更新电网数据采集模块当前时段采集的数据、智能合约以及下一时段的补偿计划；
步骤s4，各分布式控制器从区块链下载更新的电网数据采集模块采集的数据、智能合约以及补偿计划，并生成控制指令下发至对应的无功补偿模块执行。8.根据权利要求7所述的一种分布式无功补偿方法，其特征在于，所述步骤s2中具体为：成功获取出块权的分布式控制器将新区块按序链接入区块链，链接时必须得到所有分布式控制器共识认可，通过认可则新区块出块上链成功，该分布式控制器获得一定奖励以便在下一周期具有出块权竞争优势，否则，新区块作废，同时该分布式控制器获得一定惩罚使其在下一周期竞争时出块概率减小；成功出块的分布式控制器退出本周期竞争，区块链调整共识难度系数以保证每个分布式控制器都能出块上链成功，然后由群内剩余分布式控制器重新按上述过程竞争出块上链，直至所有分布式控制器打包的新区块上链成功，则完成本周期电网数据的上链共享。9.根据权利要求8所述的一种分布式无功补偿方法，其特征在于，所述pop共识机制具体以监测点电压和功率因素相结合，即各分布式控制器通过下式竞争出块权：式中：hash(
·
)为哈希加密算法；n为随机数；h为区块头中除n以外的其它数据，包括版本号、前一区块头哈希值、当前区块的生成时间戳和merkle根散列值；||表示数据之间的连接；target表示哈希加密的目标难度阈值，越小表示越难找到符合条件的随机数值；a和b是共识难度调整系数，由区块链根据出块权竞争进程自动调整；p
i
为监测点i的电压；为监测点i的功率因素。
技术总结本发明属于分布式无功补偿技术领域，具体涉及一种分布式无功补偿系统及补偿方法，系统包括若干设置在监测点的电网数据采集模块、若干设置在监测点处的无功补偿模块以及若干设置在监测点处的分布式控制器、区块链；本发明借助于区块链的去中心化、可信任分布式共享数据库属性，方便采集整个电网的电压和功率因素数据进行共享，且方便修改补偿计划，改变当前具有群控中心的控制系统结构，使得数据上传和无功补偿计划更为方便快捷。而且本发明改变当前只针对当前监测点采集的数据进行补偿的现状，通过共享多个监测点采集的数据进行补偿，补偿精度更高。补偿精度更高。补偿精度更高。
技术研发人员：文芳一 黄孝平 韦中新 黄文哲 马毅 黄海涛
受保护的技术使用者：广西质量技术工程学校
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/7/5
