补偿装置

2024-06-25|版权声明|我要投稿

补偿装置(共11篇)

补偿装置 篇1

1 高压无功并联电容器无功补偿装置

电容器作为变电设备中一种重要电气设备, 它的作用是在在交流电压作用下能“发”无功电力 (电容电流) , 如果把电容器并接在负荷 (如电动机) 或供电设备 (如变压器) 上运行, 那么, 负荷或供电设备要“吸收”的无功电力, 正好由电容器“发出”的无功电力供给, 并联补偿减少了线路能量损耗, 可改善电压质量, 提高功率因数, 提高系统供电能力, 在我们变电设备中常用的无功补偿装置就是高压无功并联电容器。

2 自动投切并联电容无功补偿成套装置运行情况

我公司柳沟变与2008年投入一台平高智能XBZZ-10型自动投切并联电容无功补偿成套装置, 成套装置测量部分采用平高智能的JCW-1型测量装置, 控制和保护部分采用平高智能的CK-1型控制保护装置, 补偿容量为450kvar+450kvar+300 kvar, 分三级控制, 按当时设计只能采集一台主变10k V侧电流, 2013年我公司对柳沟变进行增容改造, 新投入一台容量为5000k VA主变, 主变10k V侧电流无法接入, 经研究决定对电容器无功自动补偿控制装置进行改造, 无功自动补偿测控装置采用西安天卓公司的TZDW-C型无功自动补偿测控装置, 该装置可以同时采集两台主变主变10k V侧电流, 无功补偿容量还为450kvar+450kvar+300 kvar, 分三级控制, 保护装置采用西安天卓公司的TZRUP型电容器微机保护装置, 测控装置接线1#主变取101开关B相电流, Ⅰ段母线PT二次A、C相电压, 2#主变取102开关B相电流, Ⅱ段母线PT二次A、C相电压。

经施工后与今年6月5日电容器无功投切装置加入运行, 当时因2#主变因有缺陷, 只进行了1#主变无功自动投切试验, 无功自动投切装置运行正常, 自动投切无功容量正确, 当2#主变缺陷处理以后, 进行2#主变自动投切试验时, 无功自动投切装置不能自动投切电容器, 检查自动投切装置各项设置正确, 于是又将1#主变加入运行, 2#主变停运, 无功自动投切装置又自动投切正常, 为什么会出现以上问题呢?

3 电容器无功自动投切装置不能正确投切问题的分析

我们对电容器无功自动投切装置的接线进行检查发现, 2#主变本应取Ⅱ段母线二次A、C相电压, 当时因端子编号错误, 错将Ⅱ段母线二次A、C相电压取成了A、B相电压, 引起在2#主变运行时无功投入判据错误, 从而引起电容器无功自动投切装置不能正确动作。

根据无功计算公式Q=√3UI sinδ, 主变取B相电流, 电压只能取A、C相电压, 时才能满足无功投入判据, 满足判据, 无功自动投切装置才能进行自动投切, 否则则不能进行投切。

下面是我们对此次2#主变运行时, 电容器无功自动投切装置不能正确投切问题的分析:

(1) 在1#主变投入运行时用相位伏安表测得的数据:1#主变CT变比400/5, 当时一次电流为120A, IB=1.49, IB与UCA角度为89o (图1) 。

(2) 在2#主变投入运行时用相位伏安表测得的数据:2#主变CT变比400/5, 当时一次电流为116A, IB=1.45, IB与UCA角度为153o (图2) 。

4 结论

通过以上相量图分析主变取B相电流, 电压取A、C相电压时IB与与UAC角度为90o。才能满足无功自动补偿判据, 无功自动补偿装置能够自动投切, 当电压错误取成UAb或Ubc时IB与与UAb或Ub角度为150o。故无功自动补偿装不能够自动投切, 当然无功自动补偿装不能够自动投切的原因很多, 我们只对此种原因进行了分析, 希望能对各位同仁有所帮助。

摘要:自动补偿无功补偿装置, 它的正常运行能起到减少了线路能量损耗, 可改善电压质量, 提高功率因数, 提高系统供电能力, 现场中常出现自动补偿无功补偿装置不能自动投切的情况, 现场检修人员应能根据象征和测试结果综合判断自动补偿无功补偿装置不能自动投切的原因, 从而保证自动补偿无功补偿装置正常运行。

关键词:无功补偿装置,投切,分析

补偿装置 篇2

电力机车功率因数补偿装置新控制系统的研制

简要分析了电力机车功率因数补偿装置控制系统存在的问题,阐述了新研制的功率因数补偿装置控制系统的特点和试验情况,说明新控制系统对功率因数补偿装置的.正常运用有重要意义.

作 者:彭新平喻建平郭育华 PENG Xin-ping YU Jian-ping GUO Yu-hua  作者单位:彭新平,喻建平,PENG Xin-ping,YU Jian-ping(南车株洲电力机车有限公司,湖南,株洲,41)

郭育华,GUO Yu-hua(西南交通大学,电气工程学院,四川,成都,610031)

刊 名:电力机车与城轨车辆 英文刊名:ELECTRIC LOCOMOTIVES & MASS TRANSIT VEHICLES 年,卷(期): 32(3) 分类号:U223.5+3 关键词:电力机车   功率因数   控制系统  

关于新型无功补偿装置应用的研究 篇3

关键词:无功补偿;电力系统;远距离输电系统;直流输电系统

中图分类号:TM631 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)26-0051-03

新型无功补偿装置是近年来发展起来的一种集调节快、功能多、用途广等优势于一体的新型补偿装置。无功补偿技术的发展大体经历4个阶段,分别是同步调相机阶段、开关投切固定电容阶段、静止无功补偿器阶段和靜止无功发生器阶段。

1 无功补偿的原理与原则

无功功率与有功功率同属电网输出的功率。所谓有功功率就是通过直接消耗电能,然后把电能转化为机械能、热能或声能,并产生功率;而无功功率是不直接消耗电能,只是把电能转化为另一种形式的能量,并成为电气设备运行的必要条件。同一电路中,电感电流和电容电流的方向是相反的,如果在电磁元件电路中安装电容元件,使电流的矢量和电压矢量之间夹角变小,从而提高电能作功能力,这就是无功补偿的道理。研究显示,在具体应用研究中,要使无功补偿的效益发挥到最大化,无功补偿装置的配置就一定要遵循就地平衡、分级补偿、合理布局、全面规划的原则。

1.1 坚持集中与分散补偿相结合原则

根据对国内相关资料和事例的研究发现,国内生产的自动补偿装置存在弊端,运用集中补偿的方法,不仅能够对电力部门检查电压的运行情况提供方便,而且还能把电压的数值参数控制在一定的范围之内。而以分散补偿为主,主要是针对负荷集中的地方,既要对变电站大容量进行补偿,又要对各配电线路、配电变压器及用电设备处分散

补偿。

1.2 坚持降损与调压相结合原则

要以降损为主,同时与调压相结合。主要是对输电线路长、分线多、负荷相对不集中的线路,降低电网的功率损耗,减少电网中的电压损失,从而提高线路的供电能力。

1.3 坚持供电部门的无功补偿与用户补偿相结合

用户用电设备是无功消耗的主要地方,集中了约60%的无功消耗。无功补偿的运用可以满足用户降低损耗、节约成本的需求,二者之间的关系影响明显。

1.4 坚持总体与局部的平衡相结合原则

要满足全网总无功的平衡,还要满足各分线、各分站无功的平衡。

1.5 坚持高压与低压补偿相结合原则

要以低压补偿为主,与分散补偿的原理相似,并在相互之间产生了必然联系。

2 无功补偿的方法

2.1 固定补偿与动态无功补偿相联系

随着电网的广泛应用,供电线路的负载类型也越来越多,对供电的要求也逐渐升高,新的动态无功补偿技术能很好地适应负载的良好转变,并产生积极效果。一般说来,如果配电系统中静态负荷比较多,就应该采用固定补偿,如果频繁变化负荷较多,就应该采取动态无功补偿。

2.2 三相共补与分相补偿相联系

目前,电力电子、照明等设备都是两相供电,造成电网中三相不服衡的现象越来越多,如果全部采用单项补偿就会造成投资成本增加,三相共补同切同投也无法处理这种问题,因此三相共补和分相补偿相联系的方法很好地解决了这个问题,在电力领域被广泛应用。

2.3 稳态补偿与疾速跟踪补偿相联系

这是未来无功补偿发展的一个新趋向,主要用于采矿、钢铁等领域,因为这些领域具有用电大、负载高、工艺复杂等特点,本方法可以改善功率因数和电压质量,降低系统耗能、提高用电率,最大限度地挖掘设备潜能,提高经济效益。

3 新型无功补偿装置在电力系统中的应用

新型无功补偿在电网系统应用中的配比及作用是维持电流顺畅的重要条件因素,也是提高电网工作效能最核心的因子。无功补偿装置在供电过程中的合理运用,可以获得无可比拟的技术优势和经济效益。

3.1 在远距离输电系统中的应用

3.1.1 抑制系统过电压。根据法兰梯效应,在远距离输送电时线路末端电压会出现升高趋势。如果输端系统变弱,那么在送端电压将会有所升高,而超高压系统的绝缘水平并不是多么可观,因此稳态工频过电压就会成为系统运行的最大阻碍并产生威胁。以前,为了抑制这种工频过电压,往往采用并联电抗器来吸收过剩的无功,然而这种做法会带来持续的有功损耗,增大运输成本和等效波阻抗,降低了自然功率值和线路的传输能力,而且在超负荷输电时,受端系统会增大容性补偿无功和相应投资。

3.1.2 提高系统稳定性,增大输电能力。新型无功补偿装置具有快速的动态响应能力,且调节时间低于0.3秒,对突发短路、切机、短时超负荷运作等系统重大干扰具有缓冲作用,可以用于保持母线电压乃至提高端点的电压,大大提高了系统的稳定性。

3.1.3 抑制系统功率振荡。在系统间传输线路中,容易出现线路中电流剧增、短时超负荷工作等重大干扰,造成功率振荡,再加上系统阻尼弱,一旦出现振荡后便难以抑制。为了避免这种情况出现,往往采取被动减少系统传输线之间的传输功率来抑制系统功率的振荡。

3.2 在直流输电系统中的应用

在高压直流输电过程中有三个关键点需要加以解决:一是对补偿无功,整流站和送变站必须提供直流输送功率的50%~60%的补偿无功;二是调整电压;三是抑制过电压,把绝缘要求降低。以上问题可以通过可控电抗器配合使用电容组来解决。

3.3 在有冲击负荷的电力用户和变电站中的应用

3.3.1 抑制电压闪变。大功率无功冲击负荷的突出特点是周期变化短、速度变化快。常规的补偿装置难以达到要求,一般采用静止补偿器来补偿,因为它具有快速调节、抑制电压多变、提升电压质量的能力。据研究表明,可控电抗器可以把时间缩短到1个工频周期内,这样就为可控电抗器抑制电压闪变提供了良好的前提基础。

3.3.2 补偿用户无功,提高功率因数。由于可控电抗器与电容器的配合使用,使用电企业或用电户的功率因数得到大幅度提高,这样用户交纳电费不仅不受到惩罚,而且还可以得到相应奖励。

3.3.3 平衡负荷。可控电抗器作为新型的无功补偿装置,可以补偿负荷运转所消耗的无功功率,并消除运输过程中的不平衡负荷,使供电电压得到平衡化,大大提高了系统的安全性。

3.4 在谐振接地配电网中的应用

无功补偿装置有着可靠性高、响应速度快、谐波小等优点,对供电的可靠性具有一定的保障作用,而且在谐振接地配电网中,可根据负荷变化自动加以调节,使系统功率因数接近于1.0,从而快速准确地对单接地电流进行补偿。

4 结语

随着电力系统的广泛应用,电力系统无功率也得到广泛的研究与开发,人们对其质量和效益也提出了更大的需求。然而在现实研究与应用过程中,新型无功补偿装置仍然面临着局限性,目前,开发与应用的出发点仍然多限于用户的功率参数,而非积极立足于降低传输过程中的电网损耗。如果要实现有效的无功补偿,就必须通过无功潮流的计算来确定各线路的最佳补偿方式、最优补偿量,使有限的资金发挥到最大的效益。目前,国内外正在研制、开发一个新的先进的无功补偿装置静止无功功率发生装置(SVG),虽然还在研发试行阶段,还没形成商品化市场,但SVG优越的性能使其未来应用范围必将越来越广泛。

参考文献

[1] 顾和荣,陈秀君,杨丽君.新型PWM控制电抗器及其在无功补偿中应用[J].燕山大学学报,2009,28(6):534-537.

[2] 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.

[3] 李前,毛承雄,陆继明,李维波.磁调制器的建模与仿真研究[J].传感器技术,2005,24(2):29-31.

[4] 粟时平,刘桂英.静止无功发生器及其微机控制技术[J].华东电力,2001,(2):4-7.

作者简介:吴海良(1980-),男,浙江德清人,慈溪市供电局工程师,研究方向:变电检修。

动态无功补偿装置的应用 篇4

关键词:动态无功补偿,装置,应用

近年来, 变频控制在工程机械的提升控制系统、回转系统、变幅系统、给料系统及除尘系统中被采用, 造成电压波动和大量谐波, 严重威胁工程机械设备的安全生产。动态无功功率补偿及滤波装置的合理配置可以改善工程机械设备配电系统的电能质量。

1. 改善电能质量的解决方案

(1) 提高自然功率因数减小谐波

提高工程机械传动控制设备的自然功率因数、减小传动控制设备的谐波在配电中较为可行的主要方法有: (1) 合理选择电机和变压器容量, 使其接近满负荷工作, 尽量避免电机的空载运行。 (2) 大功率设备启动时采用软启动, 减少对电网的冲击;同时采用电压等级高及短路容量大的电网供电, 减少谐波含量。 (3) 大功率提升机采用交—直—交变频调速技术, 解决交—交或直流调速存在的功率因数低及谐波大的问题。 (4) 配电变压器采用D, ynll接线, 为3次谐波提供通路。

(2) 补偿系统无功功率并抑制谐波

传动控制设备工作中常常采用并联电容器组来补偿系统的无功功率。这种方式虽然能够提高供电系统的功率因数、减少无功电流引起的压降和损耗, 但不会改变电压变化的上下限, 常常会出现过补偿及电压过高的情况。

2. 动态无功功率补偿装置及其分类

动态无功功率补偿装置能够跟踪负荷的无功波动, 自动地进行适时补偿, 从而保持电压的稳定。动态无功功率补偿装置一般可分为:机械投切电容器型 (MSC) , 机械投切电抗器型 (MSR) , 晶闸管控制电抗器型 (TCR) 及晶闸管投切电容器型 (TSC) 。可以单独使用, 也可联合使用, 并经常加入滤波 (FC) 回路用于抑制谐波。常用的动态无功功率补偿及滤波装置有:

(1) 机械投切电容器+滤波装置 (MSC+FC)

其控制器根据检测到的电压及电流计算母线上功率因数, 确定无功功率补偿容量, 投切相应真空断路器, 以改变补偿容量。自动投切电容器组被分为若干组, 由真空断路器控制, 根据控制器指令进行一组或多组投切。为限制合闸涌流和抑制谐波, 每组电容器回路中串接一定容量的电抗器。

MSC+FC可有效地补偿系统的无功功率和滤除系统的高次谐波, 不会出现母线电压过高及过补偿的情况。但一次投切的电容器组容量较大时, 会造成较大的涌流, 并且对大功率冲击负荷 (如大功率提升机等设备) 造成的闪变, 不起作用。投切开关只能在规定的电压或功率因数允许范围以外才能动作, 不能频繁操作。在投切电容器组时, 开关灭弧室容易发生重燃现象, 使系统电压瞬间提高, 危及设备的安全运行。

(2) 晶闸管投切电容器+滤波装置 (TSC+FC)

这种滤波补偿装置与MSC+FC相比, 用晶闸管取代了投切电容器的开关。控制器根据检测到的无功功率情况, 控制某一组或几组晶闸管的导通和断开, 进而控制相应电容器组的投切。晶闸管可在其两端电压过零瞬间完成电容器的投切, 投切过程中不会形成冲击电流和过电压, 电容器可以频繁地投切。TSC响应无功功率变化的时间很短, 且自身不产生谐波, 可迅速跟踪补偿供电系统冲击性负荷造成的无功不足。

3. 典型案例

以厦门明翰电气有限公司2009年为广东投运的MB240型沥青混合料搅拌设备配电系统改造为例, 该设备冷料系统、提升系统及除尘系统的总功率达到180kW, 最小冷料系统的电机功率7.5kW及最大的除尘系统电机功率132kW均采用变频调速方式控制。除尘系统属于动态负荷, 除尘过程中无功变化大, 该设备配电系统没有采用动态功率补偿装置前, 功率因数最低 (达到0.2左右) , 系统负荷变化频繁。除尘系统启动时出现电源供电突然中断, 造成生产中断2天, 以该设备每天正常工作10h, 出料240t/h, 以每吨净利润约80元计算, 两天直接经济损失384000元, 不包括无功损耗及谐波造成的设备损耗等间接损失。经过功率因数和谐波测试后, 为配电系统加装了TSC+FC动态功率补偿装置, 补偿装置的无功补偿总容量150kvar, 控制器的控制模块是以数字信号处理器DSP和高精度采样电路为基础, 可对每一个周期所有数据进行分析, 在5~20ms内计算出所需要无功补偿, 在谐波严重的情况下能进行动态补偿。设置滤波器组过电流保护、晶闸管过热保护、过压保护及欠电压保护后重启该设备除尘系统, 整台设备运行平稳, 系统功率因数保持在0.9左右, 电机出力明显提升, 缩短了工作时间, 减少功率损耗。

参考文献

[1]夏祖华等.动态无功补偿技术应用综述.电力设备, 2004 (5)

补偿装置 篇5

【关键词】低压配网;无功补偿;应用智能装置

众所周知,农村配电线路分布范围广,线损较高功率因数较低。而目前公司虽然采取了集中补偿为主和分散补偿为辅的管理方式,分别在110kV城关变装设补偿电容4200kvar、110kV岩前变装设补偿电容4800kvar、110kV始通变装设补偿电容4800kvar;另在10kV湘店线装设补偿电容210kvar以及其他部分厂矿补偿装置。

但这些装置投切除部分厂矿补偿装置外均无分组投切和自动投切功能且为集中装置,往往造成过补偿太多或欠补偿不足现象,且无法实时监控无功补偿情况。为此,在配置原则上应实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合,高压补偿与低压补偿相结合,电网补偿与用户补偿相结合,满足电网安全、经济运行的需要。

事实上原则易把握,但过补偿太多或欠补偿不足现象难控制!同时公司10kV线路补偿太少,特别是35kV变电站馈线。为此,建议应用智能化无功补偿装置及自动分组投切无功补偿装置,就能实现无功补偿装置自投切,同时实现无功补偿装置的运行监控:

一、充分利用现有变电站“五遙”装置,研发改造变电站集中补偿装置遥测、遙控及自动分组投切功能,尽量避免过补偿太多或欠补偿不足现象。

二、配电网的無功补偿按照无功就地平衡的原则,以配电变压器低压侧集中补偿为主,以高压补偿为辅。

其容量(包括用户)一般按线路上配电变压器总容量的7%~10%配置(或经计算确定),但不应在低谷负荷时向系统倒送无功。高压补偿装置应具备分组自动投切功能,安装点宜靠近负荷中心。在10kV配电网内恰当选择布点,合理配置补偿电容,应用推荐广东茂名“配电线路无功补偿设备群远程组网管理”先进方法,实现配网无功补偿循环自动投切,实现在调度中心实时监测、管理无功补偿设备群的运行状况和供电质量,实现快速准确的生产调度指挥。

⑴该系统采用目前广泛使用的GSM数字移动网络公用平台,在无功功率自动补偿设备群的每一台设备上配置分组无线业务GPRS无线通讯模快,通过移动公司配置到APN专线接入点,接入到公司计算机局域网和扩建的无功功率自动补偿远程后台监视管理系统。

⑵10kV配电线路无功自补偿监视管理系统由GPRS数据服务器数据库服务器和10kV配电线路无功自动补偿监视管理软件三部分组成。

⑶公司网内配置相应的GPRS数据服务器,主要用于数据的采集和转发。数据库系统软件可使用微软公司RQL系列,主要完成历史数据的存储和数据管理。

三、对纯居民住宅(如居民小区)用电的配电变压器,配置的无功补偿装置容量可按配电变压器容量的20%~30%配置。对农村用电的配电变压器,配置的无功补偿装置容量可按配电变压器容量的30%~40%配置。低压无功补偿装置应具备分补和共补相结合的补偿功能,其分组数量和最小分组容量应考虑峰、平、谷负荷水平的无功需求,满足不同负荷时段不倒送无功的要求。

配电变压器的电容器组应装设以电压为约束条件,根据无功功率(或无功电流)进行分组自动投切的控制装置。对于35kV及以上供电的电力用户,任何时候都不应向电网倒送无功,在高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.95,在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。

100kVA及以上10kV供电的电力用户,在用户高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.95,低谷负荷时不应向电网倒送无功。

电力用户的无功补偿装置应采用自动控制/投切方式的成套装置,具备抑制谐波或涌流的功能,因此,在厂矿企业、0.4kV低压用户或居住区以及电弧炉、中频炉、电焊、大电机、变频空调等用户可推广应用江苏金坛地区应用的“SVC可控硅动态无动补偿装置”,该装置是一个TCS电路结构,通过电容C、电感元件L、双向导通的晶闸管T1和T2组成一个动态的无功补偿系统,可根据负荷变化,自动投切并实现无级调节无功功率动态补偿,效果明显。

无功补偿装置的发展趋势 篇6

在工业和生活用电负载中, 阻感负载占有很大的比例。异步电动机、变压器、荧光灯都是阻感负载。异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系统所提供的无功功率中占有很高的比例。电力系统中的电抗器和架空线也消耗一些无功功率。除此之外, 一些电力电子装置等非线性装置也要消耗无功功率, 特别是各种相控装置、如相控整流器等, 在工作时基波电流滞后于电网电压, 要消耗大量的无功功率, 这样使供电系统需要提供大量的无功功率, 从而限制了系统供电能力的发挥。如果这些无功功率不能及时得到补偿的话, 会使网络中的功率损耗和电压损失加大, 电能质量下降, 电能成本增加, 从而造成严重的经济损失。

1 SVG

SVG又称为静止无功发生器或高级静止无功补偿器 (C) , 它是基于瞬时无功功率的概念和补偿原理采用GTO构成的换相交流器。SVG分电压型和电流型桥式电路两种。由于电压型控制方便, 损耗小, 因此在实际应用中被广泛采用。通过调节桥式电路交流侧输出电压的相位, 幅值或者直接调节其交流侧电流进行无功功率的交换。与SVC相比, 其调节速度更快, 调节范围更宽, 欠压条件下的无功调节能力更强, 因此具有良好的补偿特性。但在大功率输电系统中受现有GrID开关频率的限制必须采用多桥的SPWM技术抑制电路的谐波。

虽然GTO耐压高、容量大, 但需专门的缓冲电路且损耗大。与GTO相比, 由于IGBT器件, 具有响应快、损耗小、开关频率高的特性, IGBT有逐步取代GrID的趋势。

1.1 适用范围

1.1.1 风电场

风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的, 导致并网功率因数不合格、电压偏差、电压波动和闪变等问题, 对于大容量风电场接入系统时还存在稳定性问题, 都需要动态无功补偿系统。另一方面, 系统电压的波动也会对风机的正常运行造成影响。荣信RSVG 是风电场补偿的最佳选择, 不仅可以满足风电接入系统的功率因数、电压波动与闪变等要求, 还可以减小系统扰动对风机的影响。与电容器和电抗器的配合使用, 使基于RSVG 的综合补偿系统成本更低、性能更好。而且RSVG 的可移动性、可扩展性, 也使得整个无功补偿系统可以随着风电场的建设同步扩展。

1.1.2 电弧炉

电弧炉作为非线性及无规律负荷接入电网, 将会导致电网三相严重不平衡, 产生负序电流。而且会产生高次谐波, 其中普遍存在如2、4 次偶次谐波与3、5、7 次等奇次谐波共存的状况, 使电压畸变更趋复杂化, 存在严重的电压波动和闪变, 功率因数低下。彻底解决上述问题的唯一方法是用户必须安装具有快速响应速度的荣信RSVG, 系统响应小于5 ms, 完全可以满足严格的技术要求, 向电弧炉快速提供无功电流并且稳定母线电网电压, 增加冶金有功功率的输出, 提高生产效率, 并且最大限度地降低闪变的影响。RSVG 具有的分相补偿功能可以消除电弧炉造成的三相不平衡, 滤波装置可以消除有害的高次谐波并通过向系统提供容性无功来提高功率因数。

1.2 工作原理

SVG (Static Var Generator) , 即高压静止无功发生器, 又称作高级静止无功补偿器ASVC (Advanced Static Var Compensator) 或静止补偿器STATCOM (Static Compensator) , 就是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。SVG 是迄今为止性能最优越的静止无功补偿设备。高压静止无功发生器的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器并联在电网上, 适当调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值, 或者直接控制其交流侧电流, 就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流, 实现动态无功补偿的目的。

荣信RSVG系列高压静止无功发生器工作时通过电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成与交流侧电网同频率的输出电压, 类似一个电压型逆变器, 只不过其交流侧输出接的不是无源负载, 而是电网。因此, 当仅考虑基波频率时, RSVG可以等效地被视为幅值和相位均可以控制的一个与电网同频率的交流电压源。它通过交流电抗器连接到电网上, 无功的性质和大小靠调节电流来实现。功率单元采用H式拓扑结构, 技术可靠。荣信RSVG 系列链式高压静止无功发生器的这种拓扑结构, 极大的提高了高压静止无功发生器的可靠性、灵活性和可维护性。

2 结论

SVC无功补偿装置, 虽然目前应用比较广泛, 但由于损耗大, 自身谐波较多, 技术上属先进, 对其采用先进的智能控制方法, 可以使该方法得到最佳的补偿性能。各种先进的智能控制办法是目前世界上各先进工业国家和国内科研机构普遍重视的课题。SVG补偿装置由于响应快, 谐波少, 无功调节能力强等优点, 大大改善了电网的电能质量, 目前已成为无功补偿技术的发展方向。

参考文献

[1]伍小杰, 白明.动态无功功率补偿研究的现状和展望[J].煤矿自动化, 2000 (5) .

[2]翁利民.无功功率补偿技术发展动向[J].供用电, 2004 (10) .

带有补偿装置的精密排种器 篇7

关键词:精密排种器,补偿装置,漏播补偿,TA89C51

0 引言

在播种机的设计和试验过程中, 对排种器性能进行充分的试验和检测是保证播种机质量的重要一环。单粒精密播种技术是今后播种技术的一个重要的发展方向, 其不仅可以节约种子、节省工时, 有利于田间管理, 而且能使种植作物时所需的资源 (如种、肥和水等) 得到充分的利用, 从而能大大提高作物的产量。现有的精密播种机性能还不能完全满足农艺上的需要, 要不断地研制新型的精密播种机。

由于目前生产中应用的各类机械式排种器都存在不同程度的漏排问题, 不能满足精密播种的要求, 所以解决机械式精密排种器的漏排问题是技术难点。本设计方案是在某种机械式排种器上增加具有补偿功能的副排种器, 结合机电一体化的测控装置, 当主排种器出现漏排种现象时, 由测控系统的传感器测出, 并向单片机发送信号, 再由单片机发送执行信号来驱动副排种器工作, 自动补种, 由此解决漏排问题。

1 国内外监控系统的研究现状

早在20世纪80年代初, 西方国家就已开始将电子技术用于农业机械的转速测量、联合收获机的损失监测与速度控制、喷灌流速的测量与高度控制、播种与镇压的电子监视播深控制等方面, 并不断致力于降低产品成本、改进工作性能及改善对农业环境影响的研究。在国外, 电子仪器式监控系统是目前精密播种机上使用较多的监控系统, 具有代表性的美国cyclo-500型播种机上配置的电子监控系统是由传感器、光电转换线路、报警控制和信号显示装置构成。

国内从80年代后期也开始了微机检测系统的研究。黑龙江矿业学院针对气吸式精密播种机漏种问题, 研究了以MCS -51单片机为核心的智能化高精度漏种检测仪, 对播种的全过程进行实时检测, 并同步反馈漏种信息给操作手[1]。直到2005年, 山西农业大学的董亚峰研究了一种基于机器视觉检测的模式识别方法并进行了试验验证。以种子自身的截面积为参数, 消除了从图像上看因种子重叠而造成的漏计[2]。从以上的研究成果可看出, 现代的检测方法已经达到一定水平, 精密播种检测系统可实现精播机田间播种检测自动化和智能化, 大大提高了精密播种机的播种质量。2002年, 中国农业大学的金衡模进行了精密播种机自动监测及漏播补偿装置设计[3], 对漏播及时报警, 并能开启自动补偿系统。该装置能够进一步提高播种质量, 减少劳动强度, 提高劳动生产率, 解决了由于堵塞而带来的长期漏种现象。

2 新型精密排种器的结构及工作原理

本文设计的新型精密排种器是在原内充种式排种器的结构上改制而成的。内充式垂直圆盘式排种器具有良好的充种性能, 清种定量准确, 对种子损伤小[3]等特点, 因此主排种器选用了内充种式排种器, 在此基础上增加一排副排种结构及测控装置, 其结构与工作原理如图1所示。

新型精密排种器主要由排种盘、壳体、护种板、电磁铁及传感器等组成。在排种器的出种口位置安装电磁铁和护种挡板。排种器的排种盘上带有两排窝眼, 靠近排种器转轴的一排为主排种窝眼, 另一排为副排种窝眼。当排种轮正常排种时, 种子就从主排种窝眼排出, 副排种窝眼里的种子被电磁铁上的挡板挡住而不能排种, 以实现单粒精播。如果排种器窝眼出现漏充种, 则传感器检测到缺种信号, 这时经过控制系统驱动电磁铁打开副排种窝眼进行补种, 实现漏播补偿。补偿系统工序流程如图2所示。

内充种式排种器的型孔位于排种盘的内侧, 进行播种时, 随着排种盘的转动, 在重力和离心力的作用下, 种子在排种盘的侧壁与排种器壳体构成的充种室内进入长圆孔的窝眼中 (其有效窝眼内只能盛放定量种子) , 窝眼中多余的种子在落种区靠重力自由落下, 返回充种室继续使用。进入窝眼内的定量种子被稳定可靠地被送到护种区, 沿护种板转到投种区, 并在重力和离心力的作用下排出。

排种器出现漏排种是由于排种盘上的窝眼在充种区没有充上种子造成, 如果转过充种区, 则该窝眼不能再充种, 因此在充种区结束位置就能判断出窝眼是否有种。如果能在出种口之前及时地检测出缺种, 这样从检测到漏播到投种口出种有一段延时时间, 补种装置可以在这段时间内可以进行准备补种。该时间越长, 越有利于补种的进行。本设计中传感器开在落种区, 能提前检测到窝眼是否缺种, 从检测位置到出种口有较长的延时时间提供给补种装置进行补种。如果传感器设在出种口位置进行检测, 即使检测到漏播信号, 也不能及时补种, 即使补种也会错过缺种位置, 造成粒距不均匀和重播。

3 自动补偿装置的设计

本补偿系统由光电传感器、电磁铁、排种器和输种管等组成。在排种盘的每一个窝眼底部贴上反射涂层, 并且在排种器的种子进入落种区位置的外壳上开直径约10mm的通孔, 构成一个观察孔, 然后调节光电传感器使其光轴通过观察孔对准反射涂层, 这时光电传感器恰好能接收到自己发出经反射涂层反射回来的红外光线。

由于排种器上的传感器位置处于落种区位置, 因此不能再进行充种。如果排种盘某一转中传感器位置处的窝眼上没有种子, 那么在该转内窝眼上由此往后都将不会有种子。此时反射涂层把红外线反射给传感器, 传感器接收到红外线信号, 输出高电平。该信号送至处理器, 处理器便会判断出该窝眼上没有种子。当窝眼上有种子时, 由于反射涂层面积略小于种子, 种子盖住了反射涂层, 于是光电传感器接收不到自己发出的红外线, 传感器输出的是低电平, 同样送给处理器, 处理器便判断出该窝眼上有种子。

在整个播种过程中, 仅仅判断出窝眼上没有种子是不够的, 还需要补偿该窝眼上缺少的种子, 所以应外加补偿装置。本补偿装置是在排种器的出种口安装电磁铁和护种挡板。由于要进行单粒补种, 当排种轮正常转动时, 种子有主排种窝眼排出, 电磁铁没有动作, 护种挡板恰好挡住排种轮的副排种窝眼。如果主排种窝眼缺种, 则传感器检测到自己发出的红外线, 输出高电平到单片机, 单片机发出低电平, 经非门后给电磁铁, 此时电磁铁执行吸拉动作打开另一排窝眼进行补种。本补偿系统的主副排种器合二为一, 利用电磁铁来控制补种, 结构简单, 动作可靠, 可以节省大量的材料和空间。

4 补偿驱动的设计

本补偿系统中, 采用直流电磁铁来进行补种。由于步进电机造价较高, 控制结构复杂, 另需电源, 所以没有采用步进电机。电磁铁体积小, 结构简单, 电源可用拖拉机的电瓶电源, 无需另配电源。本系统采用的MQ402电磁铁。

一般的微型直流电磁铁的工作电流都在几百毫安以上, 甚至几安培。电磁铁的工作电流越大, 则拉力越大, 工作位置也越可靠, 而一般的控制系统主板上的电源不能满足大电流要求, 故只能靠拖拉机的电瓶电源来提供大电流。补偿系统要求电磁铁按特定的时间段内开启和闭合, 因此必须由单片机来发送信号来驱动电磁铁, 这就要求添加电流放大电路或者继电器。考虑到添加电流放大电路比较复杂, 更进一步增添了系统的不稳定因素, 因此选用简单的小功率继电器来控制电磁铁的开闭。

本系统选用SRD系列中的SRD-12VDC型号小功率继电器, 其吸合时间短, 最大为8ms, 释放时间最大为5ms, 认证负载为7A, 28VDC, 最大切换电流达15A。该型号继电器体积小, 寿命长, 在180次/min的频率下, 额定使用次数为1×107, 其额定功率仅为0.36W。由于该继电器的线圈额定电流仅为30mA, 所以单片机输出信号经三极管放大后即可驱动。

5 补偿系统工作流程

在播种作业过程中, 排种器上的红外线光电传感器始终检测排种轮的窝眼是否缺种。如果缺种, 则发送高电平送至单片机, 单片机根据设定的作业速度, 进行适当延时, 这段时间等于缺种的窝眼转到出种口的所需时间;当缺种窝眼转到出种口时, 单片机发送高电平信号送至电磁铁驱动电路, 打开继电器, 电磁铁吸和拉开, 这时排种轮的第2排窝眼便打开, 落下种子。单片机在发送高电平后再进行延时, 取消高电平, 这段的延时时间等于一个窝眼的长度转过出种口的时间, 能保证补种时单粒种子落下。由于传感器检测位置开在排种器上, 这样可以提前检测排种轮的窝眼里是否有种子, 从而有充分的时间来准备补种。在开沟器上部附近的排种管上装有另一组光电传感器, 它可以检测种子的流动情况, 判断开沟器是否出现堵塞, 并记录了播种过程的种子数量, 工作流程如图2所示。当排种正常时, 传感器检测到的是有规律且均匀的信号;如果输种管上的传感器长时间没有脉冲信号, 且第1组排种轮上的传感器没有检测到缺种, 则说明排种器堵塞;如果排种器上的传感器检测到各窝眼上始终没有种子, 则是排种箱内缺种。当开沟器堵塞时, 种子向上积累遮住传感器, 会出现持续和不间断性电平, 此时传感器向中央处理器发送开沟器堵塞的信号。

6 结语

通过设计带有补偿装置的精密排种器, 大大提高了机械式精播机的精播质量和作业效率。

参考文献

[1]宋虎, 杨庆江.气吸式精密播种机漏种智能监测仪的研究[J].现代化农业, 1999 (6) :31-32.

[2]董亚峰.精密排种器视觉检测的排种模式及识别[D].太原:山西农业大学, 2005.

无功补偿装置设计及研究探讨 篇8

1.1 关于控制器的选择

无功补偿需要控制器这个装置, 其中控制器分为静态补偿和动态补偿在这两种形式, 主要区别在于控制器在控制复合开关的时候, 需要时间的长短, 装置的投切时间都小于100ms的装置成为动态补偿形式, 这种形式主要应用在无功负荷变化比较快的形式。如果无功补偿的复合固定或者变化缓慢, 其中头切大于10s这种情况的造价很低, 但是在选用的时候, 如果资金允许, 都采用动态补偿控制器。

这种控制器在应用中有手动和自动投切、延长时间投切、过电压保护过程、系统的缺项保护过程, 系统的自检和复检等功能, 这些功能的动态补偿控制器, 还可以对电网的三相电压、电流、功率因数等运行数据实时监测功能, 完成这种配置以后, 要对低压的配电线路进行分析, 做好详细记录。

1.2 电容器的开关选择

在系统中, 和动态补偿控制器一起使用的装置是晶闸管, 具有过零投切的特点, 在线路的电压的正弦波出现过零的情况, 要在电流实施切出的操作, 这样能够在理论上避免电压和涌流的产生, 同样也不会产生谐波注入的情况, 这种元件的缺点在于发热很大, 长期运行的话会产生安全隐患。目前和静态补偿控制器一起使用的是交流接触器, 这种装置的优点在于使用的过程中温度和发热量很小, 但是在应用中不能进行零投切, 处理不当就会产生电压和涌流的现象。

按照目前形势。比较理想的元件是机电一体化的智能符合开关, 这个开关的主要特点是, 晶闸管和磁保持继电器能够进行并列连接, 开关在合投入的时候电压在变成零的瞬间, 整个晶闸管出现了零触发的现象, 系统稳定以后, 可以进行次保护, 在切出的过程中磁保的开关断开。电能过零瞬间由晶闸管过零断开。上述的工作原理保证了复合开关具有过零投切、无涌流、触点不烧结、能耗小、无谐波注入等特点。

1.3 其它配件的选用

对于线路中的电源开关在选用时都采用塑壳断路器, 这种熔断器一般都是RT14型号的, 电容器采用自愈式低电压并联电容器, 额定电压应达400V, 根据补偿控制方式选用△接或Y接形式, 其中要求内部的设备要带有电阻, 电容器在投入使用的时候, 可以采用电容器指示灯的控制方式, 对这样的线路进行补偿的时候要采用220V或380V的指示灯进行设计, 针对指示灯宜这个元件要采用AD11型, 其中对于避雷器参数, 要求电流在1.5千安以上, 额定电压为0.5k V, 整个配电网要实现无间隙和有效的复合, 可以采用氧化锌进行绝缘设置。

2 无功补偿装置设计要点分析

2.1 装置设计要求

首先, 在箱体材料进行选择这方面, 考虑进行无功补偿线路的变压器低压侧。一般都采用不锈钢材质的箱体, 在保证机械强度这方面, 要采用连接的装置结构, 尽量不要用焊接工艺的方式, 会出现焊接部分, 会出现一定的影响安全性。

其次, 装置的散热功能设计, 由于进行无功补偿的都是在户外进行, 保护电容器的时候会产生很大的热量, 要满足设备的散热要求。可以在箱子的顶部, 设计一个散热通道。在, 控制器的零线和地线接法设计的时候, 要把两者分开, 因为进行三相负荷不平衡时, 会产生零电位漂移, 如果零线和地线设计时短接会影响计量的准确性。关于接地要求这方接地螺丝的大小不要小于12平方毫米, 要设立一个明显的接地标志, 接地线可使用不小于10平方毫米, 这种线的特点是双塑线, 外套为PVC套管, 接到接地极。接地电阻应小于10Ω。

最后, 在安装要求这方面, 这些装置大部分都安装在架空的线路上, 都要配置低压的避雷器, 放置雷击现象的出现。另外, 其它工艺技术, 在经门板的二次线应用绝缘扎带捆绑, 防止损坏绝缘层。线路中的一次、二次电缆在经过金属孔的时候, 要套上橡胶衬套, 能够防止线路出现损伤。

2.2 装置运行技术要求

线路中无功补偿保护功能, 在过压保护这方面, 电网电压超过1.2倍电容器额定电压时应予以切除, 总时间不超过60s。通过参数设置亦可实现欠压保护。关于失压保护, 装置在断电后控制开关自动断开, 保证在再通电时各电容器组处于分断状态。断电后自检复归, 并重新投切电容器, 防止电压的骤然升高。在线路短路保护这方面主要是由快速熔断器和塑壳开关实现的。缺相保护。当相电压低于65%额定值时, 视为断相, 由控制器切除输出回路。

另外, 在谐波保护这方面, 压或电流谐波超过电压或电流谐波畸变率上限值 (可设定) 后, 控制器发出指令将各电容器组逐组退出。由无功补偿控制器实现电容器组的循环投切, 即先投先切, 以平均使用电容器组, 延长其使用寿命。熔断器的额定电流推荐选择为电容器额定电流1.5~2.0倍, 可满足大部分使用负荷要求。如果线路中的电压不第一400V, 保证电容器电容容量能充分输出, 实现对线路的补偿。

3 线路中的其他要求

在安装位置这方面, 配电线路在理想情况下, 最佳安装位置在自送端起的线路长度的2/3处。一般在配电变压器的低压侧安装。城区配网可在变压器室内安装;考虑到城市郊区农村电网的线路较长, 电力负荷种类多样等因素可每隔300~500m处进行安装, 以使农村电网的电能质量达到国家电能质量标准。电容器常用容量有5、10、20、25、50、80、100kvar, 可组合成15、30、45、60、90、120、180、240、300kvar等容量。根据负荷的特点, 可按变压器容量的20%~40%选择。照明等居民用电负荷按40%选择, 其它负荷可按30%选择。功率因数无功补偿后, 功率因数应在0.92~0.98范围内。

4 结束语

一种电容启动补偿装置的研制 篇9

(1) 柴油发电机供电系统的突加负载的能力比 一般变压 器供电系 统的要弱 , 其突加负载一般为50%额定负载, 而变压器供电系统的突加负载则没有限制。

(2) 由于启动电流大, 功率因数低, 因而异步电动 机启动时 , 会对柴油 发电机造 成很强的去磁作用, 导致其输出电压降低, 运行频率下降, 带不动负载。

针对以上 情况, 该公司研 制了一种 中型异步电机 电容启动补 偿装置, 以解决此类问题。该装置在神华集团, 内蒙古薛家湾煤矿等地的应用中, 取得了理想的效果。

1 启动补偿装置设计原理

补偿装置的主电路原理图如图1, 其工作原理为:首先, 发出启动命令后, DSC控制器通过电流互感器CT, 依次检测电动机三相电流。如果某相电流超过设定, 则控制器通过驱动电路, 控制继电器K2触头闭合, 接入三相电容 补偿电路, 以对电动机的 启动电流进行限流和功率因数补偿。其次, 控制器延时一段 时间后, 再次检测电动 机各相电流, 如电动机相电流小于设定值, 则控制继电器K2断开, 使补偿电路脱离, 从而完成电机的启动。为限制启动过程中, 谐波引起的过流和 电容器组启 动涌流, 每相电容器组还串 接干式铁心电 抗器。电容补 偿电路的参数设计, 以电路不产生振荡为准。为了避免电压波 动对电容器 造成损害, 系统选用的补偿电容额定工作电压略高于系统额定电压 的电容器, 为避免由此带 来电容器实际容量下降。系统设计过程中, 在选择电容器时, 对电容器容量 进行了适 当的补偿。

补偿装置的控制以Microchip公司出产的DSPIC6014为控制核心[3], 它既可单独运行, 又可通过232/485接口, 与上位机 (PC机) 组成主、从 控制系统, 由上位机 通过标准的MODBUS-RTU协议, 控制设备的运行。补偿装置的控制电路原理框图如图2。

与之配套 的 , 上位机监 控程序采 用VB6.0编写[4]。上位机用户界面如图3所示, 它采用的是VB中MSComm的控件的事件驱动方式接收数据。程序中设及到的03码、05码、0 6码等命令 字的发送 , 则严格按MODBUS协议所设计的帧格式和主、从机在该协议基 础上所定义 的通信协 议进行。Timer1定时器事 件是整个 监控程序 的核心, 用于对接收到的, 从机 (补偿装置) 上传的数据帧, 进行有效性判别、应答和超时判断。由于本装置采用的是标准MODBUS协议, 因而有较强的兼容性, 除了可以使用VB软件编写监控 软件外, 还可以通过简 单的组态, 采用任何支持MODBUS协议的组态软件, 编写监控程序, 以方便用户。

2 应用实例

2.1 背景介绍

补偿设备研制成功后, 已成功地运用于内蒙古神华集团薛家湾煤矿的WK-10系列挖掘机的异步 电动机的启 动中。该挖掘机由太 原重型机械 厂生产, 采用中压交流 电动机 (690KW/6KV) 驱动, 电源车供电, 其中的柴油发电机采用美国康明斯进口发电机组。发电机组频率范围为:50~52.5Hz, 输出电压范围为:6 000~6 600V, 额定电流206A, 最大过载电流309A, 其频率越高, 输出功率越大, 启动电流越小。

2.2 设备使用前、后对比

该挖掘机 驱动电机 在使用本 设备前, 采用串电抗器 启动方式。发电 机工作频 率为52.5Hz, 输出电压为6 400V, 启动电流为额定电流的7~9倍, 且功率因数较低, 一般只有0.2~0.3左右, 因而导致柴油发电机组提供 的有功分量 明显减少, 满足不了启动的要求, 往往启动瞬间, 挖掘机驱动电机停机 , 产生过电 压 , 造成发电 机组智能 型PCC3201控制系统电子模块化控制盘, 发生过压保护动作, 使得发电机组停机。据统计, 采用电抗器这种方式启动, 一般情况只有33%的情况可 启动成功, 并且由于 启动时, 电机发热, 再次启动往往需要间隔半小时, 严重影响了该设备的使用效率。

在加装本 公司电容 补偿装置 后, 由于启动电流所需的无功电流大都由电容器供给, 因而该装置的使用, 减少了启动电流对柴油发电机的 去磁作用, 从而提高整个 设备的安全系数和效率。此时, 启动电流减少到300A, 低于发电机最大过电流309.3A, 发电机频率可减小到50Hz, 输出电压:6 400V, 经过测试, 一般95%以上可启动成功。如把发电机频率适当调高, 启动成功率则更高。

在实际应 用中 , 我们测试 发现 , 启动时, 电容补偿电 路启动投入 时间点的 确定一般不存在问题, 但断开时间点, 需要根据现场情况进行多次调试, 以防止电容放电、反冲过电压, 使发电机组保护装置动作。

3 结语

该启动装置用于挖掘机, 提升机、抽油机等大功率、电源车供电、频繁启动的工矿设备中, 在不影响启动力矩的情况下, 既降低了启动电流、缩短了启动时间, 又提高系统的功率因数, 取得了较好的效果, 具有较大的实用价值。

参考文献

[1]邓星钟, 周祖德, 邓坚.机电传动控制[M].武汉:华中科技大学出版社, 2001.

[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[3]梁海浪.DSPIC数字信号控制器C程序开发及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2006.

补偿装置 篇10

1广东顺容电气有限公司 528300;2华南农业大学资源环境学院环境科学与工程系

无功功率的合理分布是提高电力系统安全性与经济性的关键问题之一,一直受到电力公司的高度重视。为保证向用户提供安全、经济、可靠的电能,电力公司釆用无功补偿设备实现无功功率的就地补偿,避免无功功率的远距离传输,同时对功率因数达不到标准的用户实施罚款,而知高功率因数用户进行奖励。所以说,功率因数的提高对于供电公司以及用户而言都具有重要的现实意义。

关键词:TSC;设计

电力系统的安全、经济、稳定运行一直是电力部门追求的目标,而无功功率的合理分布在节能降耗、提高电能质量及系统稳定性方面有着重要的作用,近年来,我国电力工业不断发展,电力系统对无功功率的需求巨大,据统计分析,现阶段电力系统中的无功功率负荷约为有功功率负荷的1.3倍,且这个数值仍在不断增大,故无功功率分布的合理性显得尤为重要。同时随着电力用户自动化水平的提高,电力设备对电能质量的要求也越来越高,所以补偿电力系统无功功率以改善功率因数、提高电能质量己成为电力公司与广大用户迫切关注的问题

一、TSC无功补偿装置软件设计

1、软件程序实现功能

在进行软件程序设计之前,需明确软件程序实现的主要功能。第3章中已对装置的整体功能进行说明,根据装置的整体功能并结合硬件电路设计可得出软件程序需实现的功能:

1.编程实现投切控制策略,同时实现电容器组的循环投切功能。

2.对输入电压、电流信号进行A/D转换,并用合理算法对采样值进行计算分析。

3.DSP所发脉冲串时刻应能保证电容器于电压0点可靠投入,且尽量减少

晶鬧管的门极损耗。

在进行DSP程序编程之前,需对投切控制策略及系统参数算法进行分析与选择,并对晶间管阀触发脉冲进行设计,在此基础上对DSP进行编程。

2、投切控制策略

TSC无功补偿虽然补偿原理相同,但是根据不同的控制量,其采用的控制策略有所不同,主要有功率因数控制策略、无功功率控制策略、电压与无功功率复合控制策略等。近年来,一些智能控制策略也被引入其中,如模糊控制、神经网络控制等。比较合理的控制策略应做到以下几点:最大限度的提高系统功率因数或稳定电压;不能过补;电容器组不能出现投切振荡现象;投切动作反应迅速。

1、功率因数控制策略

功率因数控制策略是电网无功控制的传统方法之一。它以电网中反映电压与电流相位差的功率因数作为投切电容器组的判据,以此来保证功率因数在合适的范围内,但该方法在电网轻载时存在投切振荡的问题。电网功率因数过低时,根据该控制策略,投入电容器组,若电网轻载,极可能出现投入一组电容器组就出现过补的情况,此时又控制切除电容器组。切除电容器组后功率因数过低,不满足要求,根据控制策略又投入一组电容器组,如此反复投切,这便是投切振荡现象。它导致电容器组的频繁投入与切除,严重影响晶闹管阀以及电容器组的使用寿命。

2.无功功率控制策略

无功功率控制策略是以电网无功功率缺额作为投切并联电容器组判据的一种控制方法。它根据电网电压、电流、功率因数等物理量,计算出电网无功功率缺额,并在电容器组中选择最接近又不过补的组合投入,以此来实现无功功率的补偿。该控制方法是一种直观的控制方法,能实现电容器组投切的一次到位,不存在投切振荡的问题。

3.电压与无功功率复合控制策略

图1 九区图

功率因数控制策略和无功功率控制策略属于单一控制方式,仅考虑功率因数或无功功率这一个控制量。无功功率沿线路的传输易造成线路末端的电压偏低,为保证系统电压稳定,可引入电压这一控制量,并与无功功率相结合,构成复合控制策略。该控制策略一般用在有有载调压变压器的变电站,有载调压变压器与TSC无功补偿装置共同配合保证电压稳定在合格范围内,无功功率基本得到补偿,一般用“九区图”表示如图1所示。

图中,U max、U min为系统电压的±限与下限,Q max、Q min为系统无功功率的上限与下限。显然,只有工作在0区时才同时满足电压与无功功率的要求。各区的具体控制策略如表1所示。

表1 九区图控制策略表

二、晶闸管阀触发脉冲设计

无论中性点接地与否,在电容器电压过零投入后都会引入涌流。由于涌流的存在,造成晶闸管电流不按正弦规律变化,不能确定电流何时过零,即无法确定晶阐管何时关断。为保证晶问管持续导通,在出现涌流的时间内连续发送脉冲串,当晶闹管电流过零时,反向晶闹管在接收到脉冲后自然导通。经仿真验证,涌流持续时间约为10个周期,故在电容器投入后的前0.2s内,发送连续脉冲串。

当涌流过去后,系统趋于稳态。流过晶闹管的电流超前相电压90度,故电流零点对应于相电压的峰值,只需在相电压峰值时给脉冲,触发反向晶间管导通。考虑到线路存在一定的电阻,电流与相电压相位差可能与90度略有偏差,故可采用在相电压峰值附近发送连续脉冲串,电流过零后反向晶阐管自然导通。

通过上述分析,三相中任意一相发送的脉冲均如图2所示,图中用双脉冲表示脉冲串。为了程序流程图中说明的方便,现将10个周期连续脉冲串称为第一阶段脉冲串,随后电压峰值附件的脉冲串称为第二阶段脉冲串。

图2 单相脉冲发送图

低压动态无功补偿装置的应用 篇11

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) .

注:本文为网友上传,旨在传播知识,不代表本站观点,与本站立场无关。若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。E-MAIL:iwenmi@163.com

上一篇:形式与作用下一篇:军地两用护理人才

付费复制
期刊天下网10年专业运营,值得您的信赖

限时特价:7.98元/篇

原价:20元
微信支付
已付款请点这里联系客服
欢迎使用微信支付
扫一扫微信支付
微信支付:
支付成功
已获得文章复制权限
确定
常见问题