采用微机分析控制技术弥补电压无功综合控制装置的不足

1 引言

电压无功的最优控制是提高供电质量、减少线路损耗的主要手段。随着电力行业对提高电能质量、降低线损的要求日益迫切，10kV系统的无功补偿问题受到越来越广泛的关注。目前，无功补偿装置存在如下问题：功能简单、联网能力薄弱、抗干扰能力差、控制精度低，投切电容和调节变压器的判据是利用测量的功率因数与整定的功率因数相比较的原理来确定的，在这种情况下投切电容器难免会引起电流、电压的波动，既影响供电质量，又降低设备寿命。

本文研制的新型变电站10kV系统电压无功综合控制装置采用微机分析控制技术，利用同时进行功率因数控制与电压控制的方法，以变压器10kV侧母线电压、功率因数、无功需求为控制目标，通过变压器分极有载调压以及电容器的自动投切将电压、功率因数控制在设定的范围内，弥补了当前无功补偿装置存在的不足。

2 装置的功能和原理

2.1 装置的功能

主动走访宣传，把解决“家电下乡”用电难点、热点问题，采取把原来布局不合理的变台重新迁至负荷中心，以达提高供电质量的目的，如镇上村坑原一台50kva变压器、加定镇黄坑村原一台30kva变压器就采用此方式来改善电压质量，公司还投入10多万元，对城北供电所管辖十里新村、黄坑官路下等农村台区进行了低压改造，解决了低电压情况较严重台区的用电问题，新增变压器2台，新建10kv线路1.43千米，新建 0.4kv线路1.3千米，改造受益户数569户。防止断线谐振过压的主要措施有成都回收空调的公司： （1）不采用熔断器，避免非全相运行. （2）加强线路的巡视和检修，预防断线的发生. （3）不将空载变压器长期挂路上. （4）采用环网或双电源供电. （5）在配变侧附加相间电容， 其原理是：采用电容作为吸能元件来吸收暂态过程中的能量，从而降低冲击扰动强度以抑制谐振的发生.s一（o+ 3c，，） 1c.，在配变侧附加相间电容△c，使8一[co+ 3（c u+ a0）/ca增大，从而增大等值电容c和等值电动势eo所需电容值可根据文献[6]中方法求出.（6）采用励磁特。附件一附件一：144个台位人工维护换电站的投资明细(最新数据) ⑴ 智能化充电机70台，单价1万元 70万元 ⑵ 充电架48台（每台3个工位） 12 万元 ⑶ 315kva厢式变压器 10 万元 ⑷ 电动可移动车辆起升机：2个 2 万元 ⑸ 手动可移动车辆起升机：4个 1 万元 ⑹ 电池检测工作台 1个 1 万元 ⑺ 电池检测 2套 3 万元 ⑻ 电池装卸车转运车 6台 1.5 万元 ⑼ 外出换电厢式货车 1台 8 万元 ⑽ 随车专用工具 1套 1 万元 ⑾ 变压器安装工程费 20 万元 ⑿ 钢结构充电站建筑物(220m。

（2）控制方式。以主变10kV侧的电压、功率因数和无功需求为控制目标，可实现分级有载调压，将电压控制在设定范围内；利用电容器的补偿作用，将功率因数控制在设定范围内。

（3）采用分体模块式高压真空专用断路器。5组该断路器任意可选，可根据总补偿容量分组。

（4）进行网络通讯。将运行状态信息、自诊断信息向外传送，并接受调度及当地监控主机发来的命令，实现电容器投切及升压降压的遥控操作。有4种工作方式可选择：调压远动、补偿自动，调压自动、补偿远动，调压远动、补偿远动，调压自动、补偿自动。

（5）实时显示有关参数。包括主变低压侧电压、电流、功率因数及电容器的投切状态等。电容器组微机保护单元

通过监测各节电池的电压、充放电电流以及环温度等信息实现电池过充、过放、过电流、温度保护等保护功能，可以通过外置电容来调节过充、过放、过流保护延时。电容液位传感器是一种带有防爆膜和保护设备的测量工具，可以用于测量一些高温腐蚀性的物质，一般是用于测量液体的，而且这种传感器是安装了报警系统的，比较安全可靠。初步分析可能是电源电压不稳和cpu、按键待机电路造成，首先测量遥控板上指示灯的供电3.3v，发现跳动并且不稳，查看电路图3.3v来自u35，5v（u28）--u35变成3.3v，速测u28out也发现5v跳，然而5v是12v经过u28ap1513（dc/dc转换ic），12v不跳，说明问题出在ap1513转换上了，故障进一步缩小了，因为手上无配件料，先想到的是测量u28的各脚电压，发现3.4脚电压是一样的，根据原理图分析不可能啊，4脚是vcc12v供电脚，3脚是ocset（为过流保护阀值设定）接一个电阻r392（302）和并联一个电容c378（104）接在4脚上，不管怎么说按压降算也比4脚低啊，心想可能存在短路，立马关机测量3.4脚阻值，果然只有200欧左右（正常1k多），液晶贴片料属电容损坏最多，在此电路中可直接去掉电容即可，再测5v正常，3.3v也就ok了，开机插上信号一切正常。

2.2 装置的原理

（1）无功补偿控制装置功率因数的算法

该装置首先将输入信号（包括基波分量与谐波分量）分实部、虚部展开，其中，实部与虚部的幅值分别采用傅氏变换求取，然后利用基波分量的实部与虚部求取其幅值和相位，最后根据相位差计算功率因数[5]。

（2）无功补偿与调压原理

无功补偿和调压是根据各变电站实际运行状况而定的。目前，大部分负荷为感性负载，故本装置采用补偿电容的方式补偿感性负载引起的电压与电流的相位差，以降低损耗、提高电能质量。

取母线电压信号和主变侧电流信号作为变压器有载调压和无功补偿的模拟输入信号，并计算无功需求量、功率因数。将总柜开关的辅助接点和母联开关的辅助接点作为识别各种运行方式的依据，通过控制装置的逻辑判断、程序运算来确定电压的调整和电容器组的投切，确保电压和功率因数在设定范围之内，实现就地平衡无功、维持母线电压稳定。

调压和投切无功电容的理论依据为九区图控制法，如图1所示。九区图控制法原理是调节有载调压变压器分接头及投切电容器，使系统尽量运行于区域0[6]。各区域决定的9种运行状态的控制规则分析如下：

1）区域0：电压与无功均合格，为稳定工作区，不调节。

2）区域1：电压越上限，调分接头降压。

3）区域2：电压越上限，无功越上限，先切电容器组，如电压仍越上限则降压。

4）区域3：电压合格，无功越上限，切电容。

5）区域4：电压越下限，无功越上限，先升压，如无功仍越上限，切电容器组。

6）区域5：电压越下限，升压。

7）区域6：电压越下限，无功越下限，先投电容，若电压仍越下限则升压。

8）区域7：电压合格，无功越下限，投电容。

9）区域8：电压越上限，无功越下限，先降压，如无功仍越下限，投电容器组。

2.3 装置投切电容和调压的判椐

在我们做的单硅机后级中，调节电容和电感大小也会改变振荡频率，电容电感变小频率变高，相反电容电感变大频率变低，想调节电容电压来调高频率时我们也要保证可控硅能关断，把电容电感调小了产生的反向电压过小也会关不断，单硅后级中取决频率主要有三个因数：前级功率触发电压关断电感和电容。也就是ad采样的值（0～1023）与占空比（0～660）成线性关系.3v（也就是电压采样值为1023），不用搞其它什么的处理了，爱怎么设就怎么设，利用pid调节（调定的电压值与采样过来的电压值进行比较）pwm的占空比使之与我设定的电压值相同，然后通过ad电压采样后，这样应该怎么去处理，请问这个问题到底是怎么回事，pwm无法调了啊。脉冲放电部分其实质就是将整流储能后的高压直流电,通过电容瞬间向水里放电的过程,电容储能瞬时放电可以提高瞬时功率, 达到瞬间最大脉冲功率，以达到最好的电鱼效果.但总功率是不会变的,它将维持能的转换和守恒定律,即输入功率总大于输出功率.一台好的机子,光有好的前级或好的后级都是不够的.不要妄想用多么有优秀的后极来放大前级的功率不足. 实际从电容放出的电，在水里要消耗大部分的功率.作用在鱼体上的功率只占小部分了. 整流可采用倍压整流,也可用桥式整流.如果变压器输出电压较低,可以用倍压提高电压. 如果变压器输出电压较高则用桥式整流.倍压整流一般次级初级变比20-40倍，桥式变比40-60倍。

3 装置的系统结构

新型电压无功综合控制装置包括：高压真空专用断路器、避雷器、放电用高压PT、串联电抗器、高压电容器、控制器、电容器组微机保护单元、柜体及辅助连线，并可提供RS485通讯接口。系统结构见图2。

4 新技术在装置中的应用

4.1 采用按电容器组装设的新式电容器保护

新式保护单元为专门用于无功补偿装置的电容器保护，该保护有两种：三段式过电流保护、零序电压保护。这种保护不仅能够完全取代传统的电容器保护，而且具有原理先进、针对性强、可靠性高的优点。该保护的接线见图3。

4.2 按负荷变化投切电容器

解决了以往的开关配置不合理、当负荷变化大时无功补偿不能及时跟踪的问题，利用一个柜中的5组开关以及电容器的自动循环投切，使电容投入的数量能自动跟踪负荷的变化，从而提高了无功补偿的精度。

4.3 补偿与调压的配合问题

控制装置根据母线电压和功率因数来决定有载调压装置的升压、降压以及电容器的投切。当发出升、降压指令时，由主变有载调压装置操作机构来完成；当发出投切电容器指令时，由开关的合与分来实现。调压与补偿的密切配合，提高了变电站的电压指标。

4.4 新型的机卡保护

15.2.1 防跳装置：作用一断路器在合闸完成后，如合闸信号未及时解除，断路器内部防跳控制回路将切断合闸回路，防止多闪重合闸。3 防跳装置：作用一断路器在合闸完成后，如合闸信号未及时解除，断路器内部防跳控制回路将切断合闸回路，防止多闪重合闸。直流电源用80%额定电压下带断路器传动，交流电流、电压必需从端子排上通入试验，整组试验应包括本主变保护的全部保护装置，以检验本主变保护所有保护装置的相互配合及动作的正确性，同时按本主变保护展开图的要求，对保护直流回路上的各分支回路(包括直流控制回路、保护回路、出口回路、信号回路及遥信回路)进行认真的传动，检查各直流回路接线的正确性 (联跳回路压板必需全部取下)。

4.5 电容器自动循环投切

电容器的自动循环投切保证了各电容器组的运行时间均等，同一电容器组在小于放电时间内不再次投入，当某组电容器出现故障时可自动闭锁，不影响其它电容器组的正常投切。

5 结束语

本文研制的新型电压无功综合控制装置采用了以定性分析为基础的九区图控制法，考虑了影响电压无功控制的主要因素，突破了定性分析的框架，研究了电压无功控制效果与系统负荷的关系，控制效果令人满意。而且，控制器采用先进的工业级芯片，具有总线不出芯片的特点，通过电磁隔离和电磁屏蔽的合理设计，使装置的硬件系统具有较好的抗干扰能力和可靠性。

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