低压动态无功补偿装置（精选7篇）
低压动态无功补偿装置 篇1
1 概述
近年来, 随着城乡电网改造的实施和深入, 在0.4k V级电网上安装低压动态无功补偿装置, 可以提高供电质量、挖掘供电设备的潜力、降低线损等, 越来越被大家所共识。低压动态无功补偿装置一般由微控制器、投切电容器用开关、电容器组、空气开关、熔断器、不锈钢壳体等组成。其结构简单、投切方便灵活、节能效果显著, 因而全国大约300多家企业生产无功补偿装置。但其中多数是技术水平低, 缺乏较齐全的检测设备, 生产量小, 质量难以保证。尤其作为无功补偿装置关键单元的控制器和投切电容器的开关更是差异悬殊。本文就无功补偿装置的一些核心单元进行了重点剖析, 并记录了一台西安某电气公司生产的无功补偿装置在供电局中的实际运行情况。
2 无功补偿的意义和原理
2.1 无功补偿的原理
电网输出的功率包括两局部:一是有功功率, 二是无功功率。直接耗费电能, 把电能转变为机械能、热能、化学能或声能, 应用这些能做功, 这部分功率称为有功功率;不耗费电能, 只是把电能转换为另一种方式的能, 这种能作为电气设备可以做功的必备条件, 并且这种能是在电网中与电能停止周期性转换, 这部分功率称为无功功率。例如电容器树立电场所占的电能, 电磁元件树立磁场占用的电能。当电流在电容元件中做功时, 电流滞后电压90℃, 而电流在电感元件中做功时, 电流超前于电压90℃, 在同一电路中, 电容电流与电感电流方向相反, 互差180℃。假如在电磁元件电路中有比例地装置电容元件, 使两者的电流互相抵消, 使电流的矢量与电压矢量之间的夹角减少, 从而进步电能做功的才能, 这就是无功补偿的道理。
2.2 无功补偿的意义
(1) 补偿无功功率, 能够增加电网中有功功率的比例常数。
(2) 减少发、供电设备的设计容量, 减少投资。例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时, 装1Kvar电容器可俭省设备容量0.52KW;反之, 增加0.52KW。对原有设备而言, 相当于增大了发、供电设备容量。因而, 对新建、改建工程, 应充沛思索无功补偿, 便能够减少设计容量, 从而减少投资。
(3) 降低线损, 由公式△P%= (1-cosΦ1/cosΦ2) X100%得出其中cosΦ1为补偿后的功率因数, cosΦ2为补偿前的功率因数则cosΦ1>cosΦ2, 所以进步功率因数后, 线损率也降落了。减少设计容量, 减少投资, 增加电网中有功功率的保送比例, 以及降低线损都直接决议和影响着供电企业的经济效益。所以, 功率因数是考核经济效益的重要指标, 规划、施行无功补偿势在必行。
3 无功补偿装置结构和主电路
补偿装置主要由柜体、控制器、空气开关、避雷器、电容器、熔断器和复合开关等组成。其主电路图如下 (方框内部是补偿装置主电路;方框外部是低压配电网) 。
4 智能控制器
现在多数厂家的控制器, 运算单元多以51系列单片机为主, 其缺点是: (1) 硬件资源有限, 指令功能、运算能力弱。要将信号采样, 电量计算, 电网谐波分析, 电容器投切, RS-485远程通讯和近距离RS-232无线通讯功能都由51单片机来完成, 存在很多困难; (2) 其外扩芯片多, 控制器整体结构复杂, 可靠性降低; (3) 控制策略单一, 遥信能力弱:控制器控制策略是以功率因数为依据, 或以无功控制为依据, 这种简单控制策略容易导致电网轻载时控制器误动作, 使线路过补; (4) 控制器保护功能不完善, 达不到电力行业标准DL/T597-1996<<低压无功补偿控制器订货技术条件>>中所规定的功能。 (即控制器应具有过压、欠压、投切延时保护功能, 电容器投入、切除门限功能, 循环投切功能, 面板应具有硬件或软件闭锁功能, 防止小负载时电容器投切振荡功能, 抗干扰功能。)
鉴于目前无功补偿装置的现状, 本文在比较了多种无功补偿装置的优缺点后, 研制了一种基于数字信号处理器为核心的智能低压无功补偿装置控制器。
HWJKF-12F型低压无功补偿智能控制器以高速微处理器为控制核心, 其功能强大、抗干扰能力强、运算速度快, 产品采用贴片工艺制造。产品质量可靠, 其通过与并联电容器装置配套, 控制补偿电容器自动投切, 以提高功率因数, 提高电力变压器的利用效率, 降低线损, 改善电压质量。
控制器在正常工作时, CPU作为主控计算机, 是整个控制电路的核心, 实现采样的数据计算, 逻辑控制, 接收信号并进行控制计算、显示。所有的对外接线端子均可承受上千伏的电压冲击而不影响正常工作, 电路具有极高的抗干扰能力。优越的“软件电子狗”电路和容错技术, 可以自动发现程序运行错误并瞬间复位计算机, 彻底杜绝了“死机”现象, 因此控制器没有“复位”键。该控制器自动化程度高, 操作方便, 并且适用性强。既可以控制等容量电容器又可控制不等容量电容器或者等容和差容混合情况。具有供值班员使用的运行设置和供安装维护人员使用的调试设置。用户无需提供变电站设备参数和运行情况。同时具有自动控制、手动操作等多种工作方式。控制器控制算法先进:当以电压为控制物理量时, 实测电压处于电压上下限之间时控制器维持现状不动作。实测电压高于电压上限时, 延时开始计时, 当延时大于预先设定值时, 控制器发出切电容器命令。实测电压低于电压下限时, 延时开始计时, 当延时大于预先设定值时, 控制器发出投电容器命令。当以无功功率 (PF) 为控制物理量时, 当功率因数低于目标功率因数下限且实测无功功率大于某路电容容值时, 延时开始计时, 当延时大于投切延时, 控制器发出投电容器命令。当功率因数高于目标功率因数上限时, 控制器计算需要切除的电容, 延时开始计时, 当延时大于投切延时, 控制器发出切电容器命令。
控制器自身具有保护盒故障诊断功能, 能抵抗严重的谐波干扰, 不会出现控制电压误判并引起误动作, 具有动态自检功能, 控制器内部控制参数出错以及非严重性故障均可报警并闭锁。当出现电网电压过高或过低时, 自动切除电容后报警并闭锁, 故障消失后可自动恢复工作。
控制器硬件结构框图如图2。
软件编制总体结构框图和部分模块流程图如图3, 图4。
5 并联电容器用的投切开关
在0.4k V级的配电网中, 目前无功补偿装置投切电容器开关是用接触器或晶闸管实现的。若用接触器投切电容器, 缺点是: (1) 投入电容时, 由于很难控制在电压过零时投入, 因此易产生涌流、触点间打火、烧损触头; (2) 切除电容器时又不易控制在电流过零切除, 使触头粘联、拉弧; (3) 过大的涌流还会对电容器造成损害, 缩短电容器使用寿命。若采用晶闸管 (又称固态继电器) 来投切电容器, 其优点是电压过零触发导通主回路、无拉弧、动作响应快、可大幅度限制投切涌流, 特别适合频繁投切。其缺点是: (1) 功耗大, 且随电容电流的增大而增大; (2) 晶闸管电路本身是谐波源, 大量使用对低压电网易造成谐波污染。
基于以上情况, 西安某公司研制出了一种新型开关-复合开关。复合开关主要有控制板, 晶闸管与磁保持继电器组成, 原理框图如图5所示。
复合开关投入电容器过程:1) 控制信号的检测:复合开关必须检测由控制器发来的控制信号, 这个过程是由复合开关内的单片机通过采集I/O口的状态获得, 具体如下:控制信号经过隔离用的快速光耦, 再经过低通滤波电路传递到单片机I/O口上.单片机定时扫描I/O口的变化, 再利用软件滤波去除干扰, 确定出正确的信息, 最后依据此信息决定开关的开合。2) 投入动作过程:先投可控硅, 可控硅的触发电路由两个带有过零检测功能的光耦及附属滤波电路组成。只有在单片机发出的投切信号及电网此相电压过零条件同时成立情况下, 两光耦才导通, 把交流触发信号送给可控硅, 让可控硅导通。可控硅导通后, 接着驱动磁保持继电器吸合, 使两路开关并联工作于同一相, 直到磁保持继电器可靠闭合后, 取消投切信号, 截断光耦, 断开交流触发信号, 让可控硅靠自身特性截止, 让磁保持继电器独立工作.至此完成投入动作。3) 切除动作过程:先让断开的可控硅导通, 接下来驱动磁保持继电器分开, 让可控硅独立工作到磁保持继电器不再抖动, 再让可控硅断开。至此完成切除动作。
6 运行情况
利用以上相关技术, 西安某公司先后设计并生产了四百多台低压动态无功补偿装置, 产品分别在西安、新疆、青海、河南、东北等地挂网运行。产品投入市场2年来, 现场运行情况一切正常, 受到了用户一至好评。下面是西安市供电局在幸福路10#杆挂网的一台无功补偿装置运行情况记录。
7 结论
从低压动态无功补偿装置的研制和挂网运行情况来看, 产品很好地满足了当前农网、城网电网自动化改造的需要, 较好地解决了0.4k V低压配电网的无功功率补偿问题, 提高了电网的功率因数、降低了线损、改善了供电质量。
参考文献
[1]李钢, 等.低压无功补偿控制器订货条件[M].中国电力出版社, 1996.8.
[2]刘和平, 等.TMS320LF240xDSPC语言开发应用[M].北京航空航天大学出版社, 2003.1.
[3]石新春, 等.一种采用零压型开关的TSC低压无功补偿装置[J].电网技术, 2000, 24 (12) :41~44.
[4]刘健, 毕鹏翔, 董海鹏.复杂配电网简化分析与优化[M].北京:中国电力出版社, 2002.
[5]罗强.新安煤矿供电系统无功补偿优化改造[J].中州煤炭, 2011 (1) .
[6]王庆春, 韩常俊, 管振翔, 等.静止动态补偿装置 (SVC) 在煤矿供电系统中的设计与应用[A].山东煤炭学会2010年工作会议暨学术年会论文集[C], 2010.
[7]范莹.煤矿6kV供电系统无功动态补偿技术的应用[J].煤矿机电, 2012 (1) .
[8]张军.静止型动态无功补偿装置的应用[J].煤矿机电, 2005 (5) .
低压动态无功补偿装置 篇2
在交流供电电网中, 功率分为有功功率、无功功率和视在功率[1]。其中, 有功功率为一个周期内的瞬时功率的平均值, 即P有=∫P瞬dt/T, 瞬时功率为电流瞬时值i和电压瞬时值u的乘积, 即P瞬=iu, 其中, 电流瞬时值为i=√2Isin (ω1t-φ) , 电压瞬时值为u=√2Usinω1t。无功功率为供电电路里能量交换过程中瞬时消耗功率的振幅值, 即P无=UIsinφ, 其中, U为电压有效值, I为电流有效值, φ为电流滞后电压相位角。视在功率为有功功率与相位角φ的余弦值的比值[2,3], 或者定义为供电电网端口处电压有效值和电流有效值的乘积, 即S=P有/cosφ或者S=UI。由此可见, 当有功功率P有一定时, 提高功率因数cosφ势必会导致视在功率S的减小, 由于P总=P有+P无+S中消耗总功率不变, 因此, 视在功率S的减小又势必导致无功功率P无的增加, 这就意味着供电电网要承受更多的无功损耗, 大量的无功损耗势必会导致电网负荷加重、电路投资加大、电子设备利用率降低等问题。因此适当增加用电设备的有功功率, 降低用电设备和输电线路的无功功率损耗, 可以提高电网功率因数, 增加供电电网效率和可靠性。
1 动态无功补偿控制电路设计
传统的静态无功补偿控制器存在无功补偿慢、浪涌电流大、设备维护费用高和电容器投切反应时间长等问题[4,5], 其无功补偿效率低, 设备利用率低, 且很容易造成投切电容的过流损坏。采用动态无功补偿方式可以有效地防止上述现象的发生。本文采用以TMS320LF2407为核心控制器的智能低压动态无功补偿装置, 配以检测模块、A/D转换模块和电容器投切模块等外围电路, 辅之以AT89C51单片机为控制器的显示模块, 构成以TMS320LF2407为核心控制器, AT89C51单片机为辅助控制单元的双控电路结构。
1.1 TMS320LF2407核心控制器
TMS320LF2407核心控制器采用TI公司生产的DSP芯片[6], 其具有全自动智能投切功能、U盘读取CDMA通讯功能、友好的人机交流界面和精确的控制单元等, 可以实现无浪涌投切, 在外围检测电路的配合下还可以与上位机时刻保持通讯, 以便及时获取控制动态和相关参数。
1.2 外围电路
检测模块采用电流传感器和电压传感器, 用于检测补偿电路中负载的电流和电压, 然后将检测到的电信号传输至A/D转换器, 在A/D转换器中经信号整形后转换为PWM数字方波信号, 然后再输送给TMS320LF2407核心控制器, 经过逻辑判断和数据分析之后, 控制器发出控制指令, 控制电容器投切电路中IGBT开关管的导通时刻和关断时刻, 从而可以快速准确地进行动态无功补偿。在电容器投切模块中, 电压、电流信号经过信号整形、同步周期测量、相位测量等计算后, 把所得数据送入TMS320LF2407核心控制器中进行逻辑分析、判断, 并得出被测电路的功率因数。这种设计既简化了功率因数测量电路的结构, 又增强了检测的准确性和快速性。
显示模块采用以AT89C51单片机为控制器、1602A双排液晶为显示器的显示电路, 上排显示检测到的负载电压值, 下排显示检测到的负载电流值。液晶显示采用总线方式, 利用51单片机的读写外部RAM功能, 将1602A液晶显示器挂在单片机总线上, 使其统一按类似读写外部RAM功能的指令方法操作。
目前, 国内生产的低压动态无功补偿控制器一般采用单变量控制 (按电压变量、功率因数变量和无功功率变量三种控制方式) 、复合变量控制 (功率因数和电压复合、电压和无功量复合两种控制方式) 、人工智能控制 (模糊控制、遗传算法和专家系统等人工智能控制方式) 三种控制方式, 根据不同的外围电路和控制精度要求, 采用不同的控制策略, 目前人工智能控制方式虽然控制程序复杂、研究成本较高, 但是其正在成为现代社会改善低压动态无功补偿控制器的研究方向。本文采用按功率因数变量控制的单变量控制方式。
2 设计思路与创新点
本文是以TMS320LF2407为主控制器的智能低压动态无功补偿装置, 主要设计思路与创新点如下:
(1) 在分析有功功率、无功功率和视在功率的基础上, 提出出本文的目的是通过提高电网功率因数来增加电网利用率和可靠性, 并通过介绍静止无功补偿控制器的缺点, 来突出动态无功补偿的重要性。
(2) 针对低压电网的特点, 采用基于IGBT开关器件的电容器投切电路和PWM方波控制方式, 并且利用最简单的系统结构获得最大的无功补偿效果。
(3) 主控制器采用TMS320LF2407高性能控制芯片, 能够全面提升电路的控制精度, 缩减电容器投切时间, 增加系统稳定性和可靠性。
3 结语
基于TMS320LF2407主控制器的智能低压动态无功补偿装置, 是针对传统静态无功补偿控制器控制精度不高、响应时间长、功率因数低等问题而设计的。在供电电网现场测试中的结果表明, 其不仅可以大幅提高控制精度、缩短系统响应时间, 而且可以提高电网利用率, 增加系统稳定性和可靠性。以TMS320LF2407芯片为核心控制器的补偿电路和以AT89C51单片机为控制器的显示电路完美地配合, 保证了无功补偿装置的稳定运行, 检测模块、A/D转换模块和电容器投切模块等外围电路, 在测试过程中配合良好。本设计适合在供电电网中广泛地推广运用。
参考文献
[1]邱军, 王楚迪.电力系统无功功率补偿技术发展研究[J].电气开关, 2015, 01:49-53.
[2]梁青华.配电网中基于DSP的动态无功补偿装置研究[J].电子技术与软件工程, 2015, 05:132.
[3]刘雄军.关于一种新型动态无功补偿装置应用的研究与探讨[J].科园月刊, 2008 (6) .
[4]高长伟, 王华梁, 律德财, 郑伟强.高可靠性智能低压无功补偿装置设计[J].电器与能效管理技术, 2015, 03:27-30+34.
[5]姚志坤.低压无功补偿新技术的应用[J].黑龙江科技信息, 2009 (20) .
低压无功补偿装置若干问题探讨 篇3
1.信号采集存在突出问题和解决对策
在低压无功补偿装置中,信号采集主要是由设备中的穿心互感器和信号线组成,当信号采集过程中设备内部的穿心式互感器出现变化和电力系统的需求存在差异后,就会导致采集的信号存在较大的差错,信号输入过程中也会存在较大的差异性,直接影响到低压无功补偿装置的补偿效果。此外,经过低压无功补偿装置的穿心互感器所采集的信号仅仅为5A大小,如果系统中信号传输线直径过小,就会导致信号衰减大大增加,直接影响到设备的补偿效果。解决对策是保证采样比和计量变比尽量保持在一致水平上,要确保低压无功补偿装置信号传输线直径大小,一般采用BV-25以上直径的信号线比较合适。
2.低压无功补偿装置设备定值设置导致补偿效果不佳和解决对策
低压无功补偿装置主要依靠信号采集回路进行信号传输,同时先设定好的固定数值进行比较,然后确定电容器投切回路数量,由此看出,在设备中依靠逻辑控制定值是否合理将会直接对低压无功补偿装置的补偿效果产生最直接影响,最终导致低压无功补偿装置的补偿效果不好。出现这种问题主要包含以下几个方面:首先,信号逻辑分析投入门槛过低,导致设备的补偿柜一直处于欠补状态,解决这方面问题对策是在设置投入门限时,应该高出供电部门给出的额定功因数标准的0.1~0.3左右,现阶段,在电力系统中的逻辑控制器本身在设计和制造过程中,精度存在一定的差异性,因此在设置过程中,必须对逻辑数值设定进行全面的考虑,一旦存在差异性就会导致低压无功补偿装置欠补;其次,切除门限过高。由于在电网运行的无功表为双向累加,不管在设备中是过补还是欠补无功电表的计数器始终处于正向运转过程,当切除门限过高时,很容易产生过补现象,因此解决这个问题就需要结合电路的实际情况,要适当降低一些切除门限,一般将这个标准设置为0.97比较合适;最后,投切延时门限设施过长。和低压无功补偿装置负荷对无功需求响应速度存在很大的差异性。解决这个问题就需要结合配电系统中电力负荷的变化特点,要设置科学合理的投切演示门限。
3.低压无功补偿装置可控触发模块存在问题和解决对策
在低压无功补偿装置投切过程中,可控触发模块损坏现象十分突出,从元件损耗率角度分析,可控触发模块是高度消耗品,消耗导致的问题是设备出现损坏的一个主要原因。但是从客观角度分析,在设备运行过程中,一些其他方面的情况也会造成触发模块损坏。首先,在触发模块安装过程中,安装的正确与否会对触发模块的损坏情况造成一定威胁,特别是在导线连接过程中,一定要保证各个导线的连接部分紧密结合,不出现松动现象,避免因为脚位和电路不符导致触控模块出现损坏现象;其次,当线路中存在较高的谐波时,线路中的电压和电流波形会在谐波影响下而出现严重变形现象,基波电路增大后会引发模块触头被烧坏,导致低压无功补偿装置中相和相之间,相和地之间存在短路故障,最终导致可控触发模块损坏;再次,当线路中不平衡电流的范围增大之后,散热片的面积较小,导致热量不能均匀散发出去,热量长时间蓄积导致触发模块出现严重的损坏现象。特别是处于夏季时节,有的配电室的温度十分高,在这种情况下,温度就成为引发可控触发模块故障主要因素之一。面对这种问题需要工作人员采取必要的降温措施;最后,可控触发模块出现故障之后,与触发模块自身质量有很大关系。现阶段,我国国产的可控触发模块多种多样,质量参差不齐。而随着电力系统不断发展,对低压无功补偿装置要求越来越高,当电力系统内有超过3次的谐波超标,系统中的谐波电流就会全部流过低压无功补偿装置,对低压无功补偿装置保护功能的发挥将会产生严重影响,因此,设备选型十分重要,最好选择那些抗涌流、抗谐波和承受谐波冲击能力强的可控触发模块。综合上述问题,解决上述问题可以采用提高晶闸管的耐压级别和增加晶闸管的功率提高设备运行质量,一般晶闸管的耐压和电流应该选择高于回路电压和电流2.5倍以上。
4.电容器问题和解决对策
现阶段,在低压无功补偿装置中,电容器多数都是自愈式电容器。在设备运行过程中导致电容器出现损坏的主要原因包含以下几个方面:首先,由于补偿控制器自身存在质量问题,导致设备出现误投或者误切导致电容器被损坏;其次,在低压无功补偿装置补偿瞬间,投切的涌流非常大导致电容器出现损坏;再次,线路中三相电流和电压长时间不平衡导致电容器被损坏;最后,在回路中存在叠加电压导致电容器被损坏,这种问题主要是由于控制器设置的投切时间比较短而导致。解决上述问题可以采用以下几方面对策:第一,选择使用质量较高的控制器。当设备补偿时瞬间电流非常大时,建议在设备中串联一个电抗器元件;第二,如果发现存在缺相或者三相电流电压长时间不平衡时,应该及时查找线路原因,及时采取措施将其解决;第三,控制器投切时间不宜太短,避免出现叠加电压。总之,要针对低压无功补偿装置运行过程中存在的种种问题,采取针对性措施将其解决,确保供电质量。
摘要：在电力系统中电压无功装置的主要功能是减少线损,稳定电压,确保供电质量,提高整个供电系统的供电能力。最近几年,随着电力系统不断发展,供电网络趋于大型化和复杂化,低压无功补偿装置存在的问题逐渐的显现出来,这时就需要工作人员及时采取措施将其解决。本文主要结合实际情况,就低压无功补偿装置存在的若干问题进行了论述,然后提出了相应的解决对策,希望通过本次研究对更好保证供电质量有一定助益。
关键词：电力系统,低压无功补偿,若干问题,探讨
参考文献
[1]南余荣,李刚,鲁聪达,钟德刚,鲍卫兵.基于单片机的复合开关及其在低压无功补偿中的应用[J].现代电子技术.2004(15)
[2]骆和平.低压电网无功补偿最优方式和补偿容量的选择[J].漯河职业技术学院学报(综合版).2005(03)
论低压无功功率补偿装置的选择 篇4
无功功率补偿装置的合理配置对于电网电压的稳定、功率因数的提高、电力网络损耗的减小、供电环境的改善至关重要。 传统的低压电网中感性负荷比例较大,运行时需要补充大量的无功功率,否则会造成功率因数、电能质量的降低[1]。合理的无功功率补偿的实现,从整体角度看,提高了电网的输电能力, 节省了电网建设的费用;从企业的角度看,功率因数的提高、电压的稳定,节约了用电费用,减少了用电成本,保障了生产稳定,增加了企业的经济效益。
1低压无功补偿装置概况
1.1低压无功补偿技术发展现状
随着电力电子技术和器件制造工艺的发展,无功补偿装置从传统的机械开关投切电容方式逐步发展到完全的电力电子补偿方式。补偿装置的灵活性、可靠性、动态响应速度、补偿效果不断增强。补偿装置先后出现了MSC、同步调相机、SVC、 SVG等。在我国,鉴于技术和成本等因素的限制,传统的电容投切补偿方式依然应用广泛,随着SVC技术的不断进步,静态无功补偿装置逐步兴起,而SVG广泛应用的条件尚不成熟。
1.2低压无功补偿装置的分类
无功功率补偿装置可以分为无源补偿和有源补偿2类。 无源无功补偿包括静态补偿、动态补偿和混合补偿3类。其中静态补偿属于早期无源补偿,一般采用专用的接触器完成电容器的投切操作,动作较慢;而动态补偿装置采用晶闸管完成,调节快速,现代采用晶闸管控技术的静止无功补偿器SVC分为自饱和电抗器型、晶闸管投切电容器型、晶闸管相控电抗器型等。有源补偿装置具有吸收、产生无功的功能,如SVG。
1.3低压无功补偿装置的特点
无源补偿装置的特点:(1)静态补偿装置:分级补偿,无功补偿的效果不能达到最优;受电容、接触器限制,调节速度慢; 投切过程易产生谐振;不能用于谐波严重的场合。(2)动态补偿装置:投切过程平稳可靠,可以频繁动作,调节迅速,造价高, 本身产生谐波。
有源补偿装置的特点:能够实现感性、容性无功功率的双向调节,调节迅速,省去了大体积的电容器、电抗器等无源器件,节省空间;对系统参数变化不敏感;维护复杂。
2低压无功功率补偿装置的选择要点分析
2.1选择的原则
下面从无功功率补偿装置使用的主要部件对选择的原则进行分析:(1)主开关器件。负责投切电容器的主开关器件质量的好坏对无功补偿装置的性能至关重要,包括专用接触器、 可控硅、复合开关。接触器缺点是在投入电容时产生的涌流容易对触点、电容器造成损害;可控硅式无触点开关器件具有过零触发、动作迅速、合闸涌流小等优点,但可控硅成本高,且其负载能力受温度影响大。复合开关兼具两者特性,具有谐波小、功耗小、抗干扰能力强等优势。应依据开关器件自身的电气性能进行选择,且额定电流、通流能力等参数必须符合要求。 (2)补偿电容。电容对谐波很敏感,故在选择电容时,应充分考虑系统谐波的含量。此外,从延长电容器工作寿命的角度来看,电容的温度、电压等参数也应当结合实际运行工况进行选取。
2.2选择时需要注意的问题
(1)分析待补偿系统的电能质量,合理地选择补偿方式。 (2)准确计算无功补偿的容量。(3)合理选择低压配电系统无功补偿装置的安装方式,如表1所示。(4)无功倒送问题。无功倒送会增大变压器、电力线路的损耗,动态补偿能有效地防止无功倒送。(5)谐波问题。现代电力电子器件的使用带来的谐波问题,使得电网畸变率、谐波电压升高。此外,在谐波的作用下,可能使系统中的无源器件产生谐振,造成设备的损坏,产生电网的二次污染;同时,谐波会降低电容器的使用寿命,易造成电容器的损坏。因此,实际应用中,不仅要对电容器的容量进行可靠计算,必要时还要配置相应的滤波装置。
2.3选择的方法
在选择低压无功功率补偿装置时,需要重点从以下几个方面进行考虑:
2.3.1补偿目的
(1)以节能为目的时,补偿系统应针对无功功率的参数进行调节。(2)以改善电压为目的时,应针对系统的电压参数进行调节。(3)以提高电网运行稳定性为目的,例如,为提高电网对用电负荷及故障造成的潜在不稳定因素的抵抗能力,通过合理地安装SVC,及时、灵活地改变电网的阻抗特性,能够显著提高运行的稳定性。
2.3.2具体负荷、工况
低压无功补偿装置的选择应充分考虑实际的运行工况及负荷的变化情况,各种无功补偿装置的特性如表2[2]所示。(1) 对于负荷波动不大,三相平衡,或冲击负荷少的情况,宜采用静态补偿。例如,对于无功功率容量稳定且无需频繁调节的场合,宜采用机械开关投切电容器的补偿方法,简单、经济性好、运行可靠。(2)对于存在大功率冲击负荷、负荷波动大、非线性严重的情况,宜采用动态补偿、 有源补偿的方法。(3)对于谐波含量大的情况,应选用带有滤波功能的无功补偿装置。(4)对于三相不平衡系统,如民用建筑中大量使用单相负荷,容易造成三相负荷失衡,应采用分相补偿或混合补偿。(5)其他负荷,如空调、电梯等运行受季节影响,启动频繁,运行时间短的情况,应使用静态和动态共同补偿。(6)特殊工况,如存在瞬变高电压、大电流冲击负荷的工况,不宜采用动态补偿。
3结语
低压动态无功补偿装置 篇5
目前,低压TSC无功补偿装置已在电力系统得到广泛的应用,并且取得了良好的社会效益和经济效益[1,2]。各类动态无功补偿装置在反应时间、运行可靠性和动态补偿等方面表现各不相同,如何总结和分析已有的运行经验,选择适合于TSC的技术具有重大的意义。
TSC的典型装置通常有两部分组成:①TSC主电路,它包括晶闸管、补偿电容器和阻尼电抗器;②TSC控制系统,主要由数据采集和检测、参数运算、投切控制和触发控制4个环节组成。
本研究将从无功算法的选择、主电路的接线方式和控制策略等5个方面对TSC动态无功补偿有关技术进行论述。
1 无功算法的选择
无功及功率因数的计算是保证无功控制策略成功执行的基础,准确而快速的无功计算能极大提高无功补偿系统的性能。由于无功的定义的不同,无功计算方法很多,如均方根算法、数字移相法、傅氏算法、两点式算法、Hilbert变换测量算法等。一般可以根据负载的特点和补偿系统实时性要求来选择合适的无功计算方法[3]。本研究将根据无功计算实时性要求的不同,对一些常用的无功算法进行论述。
1.1 慢速算法
对于居民小区等功率因数变化比较缓慢的负荷,一般不希望频繁地投切电容,因此对于系统无功计算的实时性要求不是特别高。当监视无功时,为了提高计算精度,可以考虑采集3个甚至更多周期的数据,然后选择合适的无功算法进行计算。相关算法很多,本研究只简单介绍一下常用的移相法和FFT无功算法。
1.1.1 移相法
移相法测量无功功率的理论基础是
式中 ω—角速度;T—电网周期;t—时间。
具体的测量步骤为:先通过采样和A/D转换将电网的模拟电压和电流信号采集到微处理器,然后进行离散化处理。这里假设对每个周期的电压和电流采样N次,则式(1)离散化得:
式中 uk—第k个电压采样值;ik+N/4—第k+N/4个电流采样值。
这样只要对电流和电压进行较高频率的采样,就能根据式(2)求得无功功率。
1.1.2 FFT无功算法
基于FFT的无功功率测量法,关键是要测量出电压电流的基波和各次谐波的幅值和相位。分别对电压和电流做FFT运算,得到基波和各次谐波电压和电流的幅值和相位,然后利用这些数据计算无功功率。
FFT无功计算过程中需要大量的寄存器存储中间变量,计算量大,计算时间长,检测结果的实时性比较差。在采样过程中,当信号频率和采样频率不一致时,会发生频谱泄漏效应和栅栏效应,使计算出的信号相位、幅值不准确。这些主要可以通过以下方法来解决:①修正采样频率法;②利用加窗插值算法对FFT算法进行修正;③采用准同步DFT算法。
1.2 快速算法
对于电机、炼钢等功率因数变化迅速的负载,一般要求能迅速跟踪负载无功变化并进行快速补偿。所以要求测量尽量少的点来实现无功算法。一般可以考虑通过两点式法和滑动窗算法来实现。
两点式法通过任取两时刻的电压、电流作为一组数据。按照计算式:
Q=(u1i2-u2i1)/2sin (α) (3)
式中 u1,i1和u2,i2—在两个时刻采取的电压和电流值;α—u1和u2两个时刻的电角度差。
此式很适合于计算机计算无功功率。缺点是对于谐波含量大或者干扰严重的场合,采样数太少,算法精度不能得到保证。实际运行中经常通过增加交流信号的RC滤波环节,多点采样计算结果再进行数字滤波等方法来减少或者消除可能产生的谐波干扰误差。
滑动窗算法可以与一般的无功计算方法结合起来使用。例如移向法需要一个周期的电压数据和电流数据,假设采样数据点编号从0到k。当采集下一个编号为k+1的数据,则去掉第0个数据,由编号从1到k+1的数据恰好重新组成一个周期,进行移向法运算。这样每采样一个数据,都与已经采样的k-1个数据结合起来运算,达到了实时计量无功的功能。
滑动窗运算量优点是能快速地发现负荷的变化,及时作出补偿量的调整。缺点是每采样一个数据,都需要进行一次计算,对硬件运算速度要求比较高。
2 控制目标的选取及控制策略
TSC控制目标一般可分为功率因数控制、无功功率控制及两者结合的综合控制[4]。
2.1 功率因数控制
功率因数控制就是以功率因数满足要求为目标。用无功补偿装置进行补偿,使电网的功率因数满足要求。
如图1(a)所示,假设补偿前有功电流为iq1,总电流为i1,功率因数cos (α1)<0.95。如果将cos (α1)=0.95设为投入门限,cos (α1)=1设为切除门限,当控制器检测到当前的功率因数低于0.95时,发出投入一组电容器进行补偿的指令。补偿后的有功电流ip2不变,仍为ip1,既ip2=ip1,无功电流为iq2=iq1-ic,功率因数cos (α2)增大。
功率因数控制策略主要存在两个问题。首先功率因数是一个比例值,所以在重负荷时,虽然功率因数满足了要求,但电网中的无功功率仍然很大,如图1(b)所示;其次是在轻负荷情况下容易形成投切振荡,既当不投电容器时功率因数小于0.95,当投入一组电容器时,又发生无功倒送现象。这种反复投切的现象我们称“投切振荡”,或称“过补投切振荡”。在实际运行中,控制程序应该规避这种情况。
2.2 无功功率控制
针对无功因数控制的问题,出现了以系统中的无功功率为控制对象的控制方式。这种类型控制器是依据负荷大小,并根据设定的功率因数切除目标值为约束条件,计算出应补偿的无功电流或无功功率,有合适的电容器就投,没有合适的就不投。因而在任何负荷,任何功率因数下都不会发生投切振荡问题。同时能够快速跟踪无功变化,补偿一次到位,补偿速度快、精度高,有效地延长了电容器的使用寿命。缺点是在负荷较为稳定的情况下,该方法运算量大,效率低。
2.3 综合控制
尽管无功功率控制有诸多好处,但单独使用一种控制方式,总会有其局限性。因此产生了以功率因数控制和无功功率控制为基础,电压控制等因素为辅助的综合控制方式。其响应迅速,能快速地跟踪负荷的变化,同时又能维持电压或功率因数等参数在希望控制的范围内。
在以上各种方式中,都应该考虑电压偏高的因素。当电压高于设定的限值时,应闭锁投入或再逐级切除,电压偏高时的处理算法可以与TSC的保护部分配合起来。
3 主电路连接方式
TSC的主电路按照晶闸管和电容器的连接方式[5,6],大致可以分为4种类型:星形有中线、星形无中线、角外接法、角内接法,其中前两者统称为星形接法,如图2所示。
在三相供电系统中,正常情况下将其接成三角形,可以获得较大的补偿效果。这是因为:如果改用星形接法,其相电压为线电压的
角外接法的晶闸管处于电容器三角形的外部。按照电工理论中的“△—Y”变换原理,在电容器总容量相等的情况下,角外接法和星形无中线对外电路所表现的特性都是一样的。与角内接法相比,体积小,但不易控制,投切时暂态过程较长。适合于三相平衡负载。
角内接法的晶闸管处于电容器三角形的内部。该接法对系统无污染,相对另外三种接法,晶闸管电流定额电流小,只有相电流的58%,但晶闸管额定电压定额较大。当有较大不平衡负载时,三角形接法的电容器组也可令各相电容值不等,根据各相负荷大小作分相补偿。三相不平衡负荷的补偿装置就是使用角内接法的TSC与TCR组合形式。
4 投切死角区间及减小投切死角的策略
由于TSC系统的电容器容量是离散的,是通过非连续的方式调节负载功率因数,所以必然存在一些投切死角区间,TSC系统无法达到理想的功率因数。为了说明这个问题,本研究取希望补偿到的功率因数区间为0.95~1,当负载的功率因数在这个区间时,就说明符合电网对用户的无功考核要求。
一般工农业用户负载的功率因数处于0.4~0.9之间,这里假设当负载的最大功率为1,其对应的功率因数为0.56,此时,如果要把功率因数补偿到1,需要电容器容量:
此时作TSC的投切死角如图3所示,其中,横坐标反映负荷有功功率的变化,从0变化到1;纵坐标反映负荷处于某个有功功率时,当负荷功率因数在0~1变化时,TSC能否通过投切电容器使功率因数区间处于0.95~1,对于无法达到希望区间的死角区用阴影表示。
观察图3可知,当系统有功负荷在0.43~1之间变化时,阴影部分反映的是由于功率因数太小时,当全部的电容器组投入亦不足以使功率因数达到最小的考核要求0.95(欠补)。由于一般电容器配置都是以可能出现的最小功率因数配置,并有一定的裕量,所以这些死角区间在实际系统中不会出现。
当系统有功负荷为在0~0.43变化时,死角区间主要包含两部分:除了反映全部电容投入亦达不到要求的区间外,还包括投切电容后功率因数要么小于0.95,要么超出1(倒送无功)。这正反映了2.1节说明的当负荷太小时,在某些情况下,会由于找不到合适投切方案而形成“投切振荡”。所以在轻负荷时,应该闭锁控制器投切电容。
另外,增加电容器分组区间,也能够减小死角区间。分组为4∶4∶2∶1时的死角区间图如图4所示,其死角范围明显大于图3。因此,在为负荷配置TSC无功补偿系统时,要综合考虑负荷当前容量和未来可能的扩容,合理地确定电容器的总容量和分组方案,尽量减小投切的死角区间,这也是系统能正确投切的基础。
5 串联电抗器的选择
在实际电网中,谐波电流对电容器的影响是不容忽视的。在负载电路中,谐波主要来自两个方面:变压器的磁性畸变,可以引起以5次谐波为主的电压;其次是电网系统中越来越多的非线性负载引起的各次谐波[7,8,9]。本研究简要分析了谐波电容器的影响。
如果令5次谐波电压为2%,电源测电抗为5%的电抗,这时投入阻抗为100%的电容器,5次谐波电流为:
当此谐波电流和基波电流相叠加,会引起异常的过电流。为了保护电容器,国标规定电容支路的谐波含量不能通过40%,工程上通常采用串联电抗器来抑制过大的谐波电流。当串入6%的电抗器时:
可见使用电抗器限制谐波电流效果非常明显。电抗器除了限制谐波电流的作用外,还可以有效抑制电容器投入时的充电电流,起到保护电容器和电流互感器的功能。在选用电抗器时,电抗器额定电流应稍大于电容器的额定电流。另外由于串联电抗器的缘故,加在电容器上的工作电压升高了,因此对电容器的额定电压选择、电容器投入时实际能起到的补偿效果都应做一定的调整和校正[10]。
6 结束语
(1) TSC系统无功算法的选择与负荷功率因数变化特性密切相关。对于炼钢、电机等无功变化迅速的场合,适宜选择两点式或者滑动窗算法;对于居民小区等无功变化缓慢的场合,要求算法有较高的精度和稳定性,适宜选移向法等算法,并可以考虑延长计算的周期数。
(2) 控制策略应该综合考虑功率因数、无功和电压等参数,选择合适的电容器投切组合。
(3) 主接线连接方式要综合考虑成本和补偿效果,其中角内接法可以用于三相不平衡负荷。
(4) 投切死区无法避免,通过合理地配置电容组数和容量,低负荷时闭锁,能减小投切死区,防止投切振荡。
(5) 串联电抗器必须串联4%~6%的电抗器,能有效降低合闸涌流和谐波电压的影响。但是串联后要修正电容器的补偿效果。
摘要：为了提高现有TSC系统补偿的实时性和稳定性,分析并探讨了现有的TSC动态无功补偿系统技术。从无功算法、补偿原理、控制策略、补偿主电路结构等5个方面论述了TSC系统相关算法和技术,通过比较各种方法的优缺点,给出了选择的依据,并且详细介绍了TSC系统在研制过程中需要注意的地方。研究结果表明,采用合理的算法和技术能有效提高TSC系统的性能。
关键词：动态无功补偿,低电压,电容器投切,数字信号处理器
参考文献
[1]程浩忠.电力系统无功与电压稳定性[M].北京:中国电力出版社,2004.
[2]陆安定.发电厂变电所及电力系统的无功功率[M].北京:中国电力出版社,2003.
[3]王兆安,杨君,刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,1998.
[4]米勒.电力系统无功功率控制[M].北京:水利电力出版社,1990.
[5]王庆林.无功功率快速自动补偿装置设计探讨[J].电力电容器,1993,14(2):16-19.
[6]梁志勇.静止无功补偿设备运行综述[J].电力电容器,1997,18(2):41-45.
[7]刘淑敏,李奎文,刘辉,等.无功补偿装置的选择[J].电气传动,2002(4):61-64.
[8]孙茂船,周建春,李伟,等.新型动态无功补偿装置研究及应用[J].港口装卸,2001,23(3):19-21.
[9]吕正劝.中低压电网的谐波治理[J].机电工程技术,2008,37(2):73-76.
低压动态无功补偿装置 篇6
目前, 低压TSC无功补偿装置已在电力系统中得到了广泛的应用, 并且取得了良好的社会效益和经济效益。TSC具有反应时间短、运行可靠、分相调节, 能平衡有功和适用范围广等优点, 而且TSC还有很大的灵活性, 占地面积相对小, 产生的高次谐波和噪声也较小[1]。
低压动态无功补偿控制器的设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。传统的单片机作为控制器的系统由于受硬件资源与速度的限制, 采样精度不高, 每周波的采样点较少, 只能选择计算量较小的算法, 限制了测量的精度和补偿效果。
本研究采用低功耗、高性能的32位定点TMS320-LF2812A系列DSP与80C51结合的双CPU结构, 使信号采集、人机接口、数据处理和控制都集于一个平台, 且DSP搭载不同的软件就可实现不同的功能[2,3]。
1 系统基本原理和硬件总框图
TSC无功补偿装置的控制器硬件电路主要由检测、控制、执行以及电源四部分组成[4]。系统硬件框图如图1所示。电网的电压经电压互感器, 电流经电流互感器接入信号调理电路, 信号调理部分将它们转变为小幅值的电压信号 (≤3.3 V) 送到采样芯片A/D。DSP通过采样、分析、计算各相参数, 并根据结果, 结合投切策略, 自动控制FPGA进行晶闸管投切电容器组, 再将计算结果送到双口RAM。同时, DSP还负责电容器的保护控制。单片机80C51负责将计算结果送到液晶显示器, 同时扫描键盘。EEPROM记录控制器重要参数的变动。两个CPU之间通过双口RAM进行数据的传送。
(1) 中央控制单元。
本研究采用TI公司生产的TMS320LF2812A作为总控制器, 其指令速度很快, 达到100 MIP, 适合于处理数据多、运算量大的系统, 同时具有强大的控制功能。使用TMS320LF2812A作内核带电力监测的低压智能无功补偿装置能更好的满足实时性和精确性的要求[5]。
(2) A/D采样模块。
TSC无功补偿装置需要采集的数据包括三相线路的电压、电流共6个量 (对于每条输电线路) 。本控制装置采用ADS7864作为采样芯片, TMS320-2812作为数据采集控制与分析器件。它们的接口示意图如图2所示。
(3) 通讯及人机对话模块。
键盘是用来设置控制参数的, 可以选择手动或自动运行方式。本系统设计的按键只有4个, 采用1个键对应1条输入位线的接法, 4个键分别对应增加、减少、确定、返回4个功能, 通过这4个按键的组合, 基本实现了菜单的操作、参数的输入和输出等功能。
液晶选用FYD12864-0420B型液晶屏幕作为显示屏, 其具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式。利用该模块灵活的接口方式和简单方便的操作指令, 可构成全中文人机交互图形界面。液晶与MCU接线采用直接接口方式, 如图3所示。
2 软件系统设计
本研究阐述的无功补偿控制器微处理器的编程语言采用C语言, 程序采取模块化的设计。DSP2812处理器使用Code Composer Studio 2000集成调试环境, AT89X52处理器使用VW调试环境, Keil-C进行编译调试。
软件的总体流程图如图4所示。控制系统上电后首先进行复位、自检、初始化等工作, 在电网中采集到瞬时三相的电压和电流数据后, 经DSP处理计算出电网电压、负荷电流、功率因数、无功功率、有功功率等参数。基于这些计算参数, 控制系统选择合适的投切方案。
控制系统定时地将电网电压、负荷电流、功率因数、无功功率、有功功率和电容投切状态等参数输送给51单片机以供显示, 同时根据现场的实际情况可以通过键盘设置参数控制电容器的投切。
投切控制软件流程图如图5所示。
本研究中的控制投切算法主要任务是利用数据采集软件的计算结果, 挑选出合理的补偿方案。经过反复实践研究, 笔者总结了几点补偿方案的选取原则:
(1) 满足电压要求, 电压超过设定上限, 则选择切除电容;
(2) 满足负载有功要求, 有功小于设定下限 (轻载) 时, 则闭锁投切;
(3) 满足无功不倒送原则, 发生倒送时, 选择切除电容器;
(4) 满足0.95
(5) 如发生反复投切一组电容器的现象 (投切振荡) , 闭锁投切程序5 min[6]。
3 实际试验
3.1 调试平台说明
为了验证新型TSC控制器的实际补偿效果, 笔者根据实际负载特点, 设计了一个调试平台, 其结构原理图如图6所示。该调试平台分为3部分, 分别是负载电路、主电路和控制系统[7,8], 下面对负载电路和主电路的器件参数和电气接线作一下简单介绍。
(1) 负载电路。
三相电炉丝:采用Y形接法, 额定电压220 V下, 额定功率3×1 500 W;
三相电感:采用Δ接法, 额定电压380 V, 额定容量21 kvar;
调压器:调压范围0～430 V, 二次端直接和三相电感直接相连, 客观上可以连续调节感性负载输出范围为0～20 kvar。
(2) 主电路。
电容器:采用Δ接法, 补偿容量按照4 ∶4 ∶2 ∶1分配, 电容大小分别为30 μF、30 μF、15 μF和8 μF。可以达到12级的电容器容量输出, 在230 V工作电压下, 可以实现容量分别是0、1 205、2 260、3 466、4 521、5 727、6 782、7 988、9 043、10 249、11 304、12 510 var;
串联电抗器:按照对应支路电容器6%的阻抗配置;
晶闸管:按照内三角形接法。
3.2 实际投切试验
如表1所示, 在4次投切实验中, 把电炉丝全部投入作为负载有功。其中, 电炉丝的额定容量为4 500 W, 由于实验环境电压为232 V, 所以电炉总容量约为5 000 W。
无功的变化主要通过调节调压器的变比来调节, 这里选择了2 000 W左右一档来增加无功。随着无功的增加, 功率因数不断降低。
第一次试验, 在启动TSC控制器后, 控制器经过计算和分析后投入电容器1组1 205 var, 此时无功变成956 var, 实际补偿了2 145-956=1 189 var, 基本与投入的电容器容量1 205 var一致, 功率因数变为0.982, 功率因数符合电网要求。
第二次投入电容器3组3 246 var, 此时无功变成827 var, 实际补偿了4 078-827=3 251 var, 基本与投入的电容器理论容量3 246 var一致, 功率因数变为0.987, 功率因数符合电网要求。
第三次投入电容器5组5 727 var, 此时无功变成956 var, 实际补偿了6 240-956=5 284 var, 功率因数变为0.970。实际补偿容量与投入的理论电容量5 727 var有一定差别。主要原因是无功补偿的投切计算是基于对于基波电流来说, 由于此时电流含有较大的谐波含量, 投入的理论无功容量会与实际补偿容量会有一定的差距。
第四次投入电容器7组7 988 var, 此时无功变成1 668 var, 实际补偿了8 270-1 668=6 602 var, 功率因数变为0.955。实际补偿容量也与投入的理论电容量7 988 var有一定差距。其主要原因是无功补偿的投切计算是基于基波电流来说的, 由于此时电流含有较大的谐波含量, 投入的理论无功容量会与实际补偿容量有一定的差距。
该无功补偿控制器的实际测试结果为:性能稳定, 运行良好。电网参数测量准确, 电容器投切正确, 能够满足低压无功补偿的要求。
4 结束语
为了满足电力系统对实时性更高的要求, 本研究提出了采用DSP进行控制的动态无功补偿控制器, 并进行了系统软、硬件设计。采用DSP2812测量电网参数的无功补偿控制器, 简化了电路, 同时精减了软件的设计, 保证了系统的稳定性及抗干扰性。
参考文献
[1]江岳文, 郭宗仁.模糊控制在PLC控制的无功补偿系统中的应用[J].机电工程, 2003, 20 (1) :45-47.
[2]陆安定.发电厂变电所及电力系统的无功功率[M].北京:中国电力出版社, 2003.
[3]王兆安, 杨君, 刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社, 1998.
[4]米勒.电力系统无功功率控制[M].北京:水利电力出版社, 1990.
[5]王庆林.无功功率快速自动补偿装置设计探讨[J].电力电容器, 1993, 14 (2) :16-19.
[6]刘淑敏, 李奎文, 刘辉, 等.无功补偿装置的选择[J].电气传动, 2002, 32 (4) :61-64.
[7]孙茂船, 周建春, 李伟, 等.新型动态无功补偿装置研究及应用[J].港口装卸, 2001 (3) :19-21.
低压动态无功补偿装置 篇7
1 传统无功补偿分析
在实际的电网运行过程中, 传统的无功补偿主要由三角形的堤岸电容器、投切电容器专用的接触器、热继电器及保护熔断器、低压无功补偿控制器等构件组成。一般来说, 都是在柜体内部将相关的零件进行组装, 柜体的体积较大、线路复杂。在实际的安装过程中需要大量的人力以及精力, 同时, 在使用过程中也不方便维护;另外, 还不能保证良好的生产、运输以及安全。
在传统的无功补偿电容器中, 一般只有具有一个控制器对投切进行控制, 如果, 相关的控制器出现故障, 就会导致整个装置停止运行。所以, 在传统的无功补偿工作中, 控制器的好坏对电气的安全运行具有较大的隐患。
2 智能模块在应用过程中的优点
一般来说, 智能模块在实际的应用中所具有的优点有: (1) 工作过程中能够单独的进行补偿, 还能和多个设备同时进行补偿; (2) 在补偿过程中, 能够分开补偿、还能一起补偿或者混合补偿; (3) 智能模块在补偿过程中, 其补偿的容量可以增大; (4) 能够有效的消除瓶颈效应; (5) 采用过零投切; (6) 能够对波动进行良好的抑制。
3 智能模块无功补偿设备的现状分析
3.1 相关设备的补偿方式分析
(1) 固定补偿和动态补偿相结合。社会的不断发展, 一些设备的负载类型也十分复杂, 就导致电网对无功补偿的要求越来越严格, 所以, 传统的无功补偿方式已经不能满足电网发展的需求, 只有不断的进行无功补偿的创新, 积极的引进新技术, 才能保证无功补偿更好的适应负载变化。
(2) 三相共同补偿和分相补偿的结合。在新设备的不断应用过程中, 一些两相供电的设备就会导致实际的电网运行过程中三相不能保证平衡性, 三相共同补偿共同投切已经不能有效的对三相不平更问题进行解决。但是, 如果全部采用单相补偿, 虽然能够达到良好的效果, 但是其成本较高, 因此, 实际的用过程中要对负载以及经济问题进行考虑, 保证补偿的合理性。
(3) 稳补偿和快速跟踪补偿的结合。在实际的应用过程中, 稳补偿和快速跟踪补偿的结合只是未来补偿发展的一种方式。这种补偿方式主要是对一些较为复杂、电力需求较大、负载的变化快以及波动较大的用户。积极的进行无功补偿不仅能提高功率的因数、降低损耗, 节约能源, 并且还可以对设备进行充分利用, 保证设备作用最大化。
3.2 智能化无功补偿控制
在实际的电网工作过程中, 积极的对三相电压以及电流信号进行采集, 对系统运行中的无功变化进行跟踪, 采用无功功率作为控制物理量, 将用户所设定的功率因素作为投切参考量, 根据相关的模型理论对电容器进行智能化选择。一般来说, 智能的投切的采用主要是针对星角结合的状况进行使用。在实际的工作过程中, 电容器的投切都采用智能系统, 能够自动的投切电容器进行补偿, 补偿无功功率容量。通常来说, 在依据配电系统中三相每相无功功率的大小对电容器组合进行智能选择。能够有效的实现电容器投切的智能控制。在延时调节中, 同一组的电容器投切能够进行时间间隔设置, 快速补偿跟踪可以设置为零。
3.3 集成综合配单监测
所谓的配电监测功能指的是对集成配电变压器的参数进行测量、收集、通讯, 是一种较为完善的配电运行参数测试系统。在实际的运行过程中, 这种方式能够有效的为电网管理工作人员提供电网运行过程中所需要的各种数据, 能够保证电网的安全运行和良好的经济效益, 同时, 也是电气自动化的重要构成部分。它的主要功能有以下几点: (1) 能够对三相数据进行实时监测; (2) 对相关的数据进行记录、整理, 累计计量有功、无功电量; (3) 能够对相关信息进行查询, 并且能够根据实际要求制成各种图表、曲线等, 并且, 还配有相关的后台处理软件, 能够实现多个设备网络连接操作以及数据信息共享。
3.4 集成电压检测
在实际的电网运行过程中, 相关的设备依据电压检测的标准对相关的仪器进行采样以及数据统计处理, 能够实现对用户的电压合格进行考核。
3.5 集成在线谐波监测
在实际的工作过程中, 较好的检测终端一般都采用DSP作为检测设备的CPU, 同时, 采用FFT的傅里叶算法, 能够有效测量电压、电流、功率因数等, 还可以分析1-3谐波, 能够有效的测量, 并且, 能够保证一定的精准性。
3.6 通讯
在一些较好的设备运行过程中, 应该积极对设备的可持续性使用进行考虑, 通常都采用RS232、RS485接口, 能够依据用户需求所配置的模块等信息, 和配网自动化系统结合实现通讯。通常来说, 结合的方式有以下几种: (1) 人工抄表、电卡抄表、无线抄表等; (2) 直接通讯将相关设备和配电自动化系统进行连接, 能够有效的为用户提供多种解决方法, 保证电力正常运行; (3) 和FTU进行通讯, 通过这种方式能够实现数据的参传输以及和配电自动化系统接口的通讯。
4 应用效果
成套装置中智能低压无功补偿综合模块的应用, 有效的提高了电网的运行效率, 保证了电网运行质量, 为我国经济的发展提供了不竭动力。
5 总结
综上所述, 成套装置中智能低压无功补偿综合模块的应用有效的提高了配电安网安全运行, 保证电力输送的正常。在实际的应用中, 要积极的加强对新设备的检测, 保证各项数据的准确, 对配电网的运行具有十分重要的意义。
参考文献
[1]王德华.智能低压无功补偿综合模块在成套装置中的应用[J].现代化农业, 2011 (05) :46-47.
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