閻 琦

YAN Qi

（渤海大學，錦州 121000）

1 系統(tǒng)概述

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展, 電力負荷日益增長, 電網(wǎng)結構日趨龐大、復雜，電力系統(tǒng)對無功功率的需求也發(fā)生了變化。從以前的僅需補償容性無功發(fā)展到不僅需要補償容性也需要補償感性無功，且能夠連續(xù)調(diào)節(jié)。具體表現(xiàn)在：一方面要求在負荷高峰期能夠提供較多的容性無功，以滿足工礦企業(yè)的無功需求。另一方面又要提供感性無功，以平衡輕負荷時因電纜網(wǎng)而帶來的容性無功，保證系統(tǒng)的電壓不致過高。另外隨著現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展，整流設備、變頻設備、開關電源等電力電子設備的普遍應用，給電力系統(tǒng)帶來了巨大的諧波污染；尤其是電力機車、交流電弧爐、軋鋼機以及其他大型半導體變流裝置等沖擊性負荷得到越來越廣泛的應用，隨之帶來的沖擊無功分量和高次諧波分量直接導致了系統(tǒng)電壓的波動和閃變，給電網(wǎng)造成了嚴重的污染。為了抑制無功，研究具有響應速度快、經(jīng)濟性能好、高效節(jié)能、環(huán)保的動態(tài)無功補償裝置具有十分重要的意義。

MSVC動態(tài)無功補償成套裝置由MSVC主控制單元、磁控電抗器（MCR）主體、ST型移相觸發(fā)控制裝置、智能式過零分合閘斷路器、電抗器微機保護、電容器微機保護、電容器組以及相關附屬設備組成如圖1所示，用戶可以根據(jù)現(xiàn)場的實際運行情況選配。

圖1 MSVC磁控動態(tài)無功補償裝置組成原理圖

首先系統(tǒng)將電容器組根據(jù)系統(tǒng)的無功需求分組投入到電網(wǎng)中，控制器再向磁控電抗器的可控硅投切開關發(fā)出命令，使電抗器的感性無功根據(jù)系統(tǒng)的無功需求將無功補償量調(diào)節(jié)到最佳位置，從而使得裝置發(fā)出的無功補償量完全滿足設定的要求，整個裝置向電網(wǎng)發(fā)送其設定的容性無功補償量，同時，控制器通過PT和CT對電網(wǎng)電壓、三相負載電流信號進行采樣，對電網(wǎng)的母線電壓閃變進行瞬間補償，并分別快速計算出三相負載無功，再計算出電容器補償后的三相無功情況，判斷出功率因數(shù)是否在給定范圍內(nèi)，如果超出給定的范圍，根據(jù)電網(wǎng)無功，自動向磁控電抗器的三相可控硅分別發(fā)送控制脈沖控制電抗值，使其達到最佳補償狀態(tài)。

1）MSVC主控制單元（必選）

MSVC主控制單元是該裝置的核心部分。它同時監(jiān)測兩臺變壓器運行情況，通過信號采集實時計算系統(tǒng)電壓和無功。根據(jù)系統(tǒng)實際運行情況，自動生成調(diào)容、調(diào)抗、調(diào)壓的控制策略。

具有實時控制調(diào)節(jié)磁控電抗器容量的功能，具有對電容器組智能過零投切功能、具有變壓器有載調(diào)壓控制操作功能。

2）磁控電抗器（必選）

磁控電抗器MCR本體及ST型移相觸發(fā)控制裝置組成，可以根據(jù)控制單元開出角度調(diào)整電抗器的容量。

3）電抗器微機保護裝置（必選）

電抗器微機保護裝置提供磁控電抗器三段式過流、過壓、過負荷等保護功能。

4）電容器組（可選）

電容器組的容量和組數(shù)可以根據(jù)現(xiàn)場的需求選擇。

5）電容器微機保護裝置（可選）

電容器微機保護裝置提供電容器三段式過流、過壓、欠壓、不平衡等保護功能。

6）智能式過零分合閘斷路器（可選）

智能式過零分合閘斷路器是專為滿足真空永磁機構斷路器過零分合閘而設計，用于實現(xiàn)電容器組的過零投切功能。由可分相操作真空永磁機構斷路器和智能式過零投切控制器組成。智能式過零投切控制器根據(jù)永磁真空斷路器機構動作時間，控制驅(qū)動元件通斷時間，完成過零分合閘控制動作。

2 主控制器單元設計

圖2 前面板

主控制器單元采用插件式結構，外殼封閉；機箱采用嵌入式安裝方式，箱后結線，顯示采用SHARP公司的工業(yè)級液晶，具有鍵盤輸入功能。前面板如圖2所示：

1）為大屏幕液晶顯示屏

鍵盤：包括數(shù)字0-9、“-/.”鍵、“菜單”鍵、“上翻”鍵、“下翻”鍵、“確認”鍵、“退出”鍵。

2）為主控制單元的后面板為接線端子排

系統(tǒng)上電啟動后，進入主控制單元的主界面，即實時數(shù)據(jù)顯示界面如圖3所示，所有程序均由C語言編寫。

圖3 主控制單元的主界面

MSVC主控制單元，負責圖形界面的顯示以及與用戶的交互，實時監(jiān)測兩臺變壓器運行情況，自動生成調(diào)容、調(diào)壓、調(diào)抗的控制策略；負責數(shù)據(jù)的采集、計算，控制磁控電抗器的開出。根據(jù)使用和功能劃分為：上電自檢、主界面、系統(tǒng)測試、操作界面、事件記錄、補償記錄、參數(shù)設置等部分。

3 系統(tǒng)測試

廠家調(diào)試人員專用界面圖3所示，按F10可在菜單間進行切換，進入每項主菜單均需要密碼。每個磁控電抗器的個體差異不同，同樣角度對應的開出無功也不相同。在正式運行前，需要手動輸入角度，并且記下對應的無功，生成角度和無功的對應表。

變電站值班人員操作使用界面如圖4所示，手動模式下可以輸入的角度和無功，也可以查詢報警、故障、閉鎖的詳細信息，輸入正確的密碼后，進入界面，如圖4所示。左側顯示1#主變、2#主變的采樣數(shù)據(jù)，1#電抗器采樣的數(shù)據(jù)。右側有六個功能菜單，分別為：

返 回：返回主界面。

輸入無功：手動模式下，輸入固定開出的無功值（整形數(shù)）。

輸入角度：手動模式下，輸入固定開出的角度值（浮點數(shù)）。

調(diào)容壓板：檢修操作時，通過本界面可以把檢修的電容器組設置為不允許自動調(diào)

故障信息：查看系統(tǒng)當前的報警、故障、閉鎖等詳細信息。

諧波分析：查看電抗器UabUbcIaUbIc的諧波報警信息和數(shù)據(jù)；顯示1#和2#主變的IaIc諧波數(shù)據(jù)。

圖4 變電站值班人員操作使用界面

4 結論

本套裝置，采用電容器組分級真空開關過零投切，再通過磁控電抗器的分相快速連續(xù)調(diào)節(jié)能力，達到電力系統(tǒng)無功補償就地平衡，實現(xiàn)降損節(jié)能，提高電力系統(tǒng)無功與電壓管理的自動化水平、提高電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定能力、提高電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行水平、提高相關設備包括現(xiàn)有電容器、開關等設備的使用壽命，特別重要的是可以提高變壓器的供電能力。

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