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        電力供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

        2018-04-26 10:29:02周燕
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年8期

        摘 要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,用電負(fù)荷不斷增加,給供電企業(yè)帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。發(fā)展無功補(bǔ)償技術(shù)是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的必然結(jié)果,也是電力系統(tǒng)研究和自動(dòng)化技術(shù)的重要課題。以無功補(bǔ)償為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)實(shí)施電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制,能夠全面監(jiān)控電力系統(tǒng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障,促進(jìn)電力供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

        關(guān)鍵詞:電力供電系統(tǒng);無功補(bǔ)償;自動(dòng)控制

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.171

        電力系統(tǒng)與社會(huì)生產(chǎn)生活密切相關(guān),我國(guó)用電需求快速增長(zhǎng),電網(wǎng)更加復(fù)雜,無功需求量也不斷增加,需要在電網(wǎng)中安裝無功補(bǔ)償裝置,滿足電力需求。在電力無功補(bǔ)償方案中,有源電力濾波器采取了比較理想的無功補(bǔ)償方法,可以補(bǔ)償變化的無功和諧波,實(shí)時(shí)反映電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,完成人機(jī)交互,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,通過故障報(bào)警為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障。

        1 無功補(bǔ)償在電力供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

        1.1 無功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

        根據(jù)正弦電路中對(duì)電流、電壓的定義,電流表示為,電壓表示為。電流滯后電壓的相角表示為,均值電壓表示為U,均值電流表示為I,電壓和電流隨時(shí)間變化的相位表示為。電流i被分解成ip和iq,和電壓有同相位的分量表示ip,比當(dāng)前改的電壓相位滯后90°的分量表示iq。有功功率P可以表示為,無功功率Q表示為。當(dāng)電路中的電壓相位,等于電流相位,有功功率達(dá)到最大值,同時(shí)無功功率為0,為理想中中的最佳狀態(tài)。但實(shí)際運(yùn)行中,電力供電系統(tǒng)的電流和電壓的相位不同,因此存在無功功率Q,有功功率不能達(dá)到最大值。必須考慮無功功率補(bǔ)償?shù)膯栴},無功功率補(bǔ)償?shù)脑黼娐啡鐖D1所示,為了補(bǔ)償?shù)魺o功功率,在系統(tǒng)中出現(xiàn)相反相位的電流-sin。

        1.2 在電力供電系統(tǒng)的應(yīng)用

        在早期的電力供電系統(tǒng)中,大部分采用無源補(bǔ)償裝置,補(bǔ)償無功功率。隨著用電需求增加,電網(wǎng)承受壓力增大,傳統(tǒng)裝置已經(jīng)不能滿足需求。新型電力電子裝置有源動(dòng)力濾波器迅速發(fā)展,能夠?qū)崟r(shí)補(bǔ)償無功功率分量,動(dòng)態(tài)抑制不斷變化的諧波,廣泛應(yīng)用于電力工程中。有源濾波器的總體框架如圖2。濾波器接入電網(wǎng)的方式不同,有串聯(lián)、并聯(lián)和混合接入。串聯(lián)型損耗比較大,電路保護(hù)復(fù)雜,很少在工程實(shí)踐中應(yīng)用[1]。許多電網(wǎng)系統(tǒng)采用并聯(lián)型或者混合型。并聯(lián)型技術(shù)比較成熟,能夠很好地?zé)o功補(bǔ)償,抑制諧波,應(yīng)用比較廣泛。混合型通常只能針對(duì)特定負(fù)荷的供電網(wǎng)絡(luò),應(yīng)用有一定的局限性,難以滿足負(fù)荷運(yùn)行變化大的電網(wǎng)系統(tǒng)的補(bǔ)償要求。

        2 電力供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償自動(dòng)控制的主要技術(shù)

        2.1 技術(shù)環(huán)節(jié)

        在自動(dòng)化電網(wǎng)系統(tǒng)控制中,首先要對(duì)監(jiān)控的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,通過采集裝置能夠顯示電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)、故障參數(shù)數(shù)據(jù)等,包括脈沖、模擬量、狀態(tài)量、保護(hù)動(dòng)作信息、定值信息等。比較重要的狀態(tài)量,通過雙位置接點(diǎn)進(jìn)行采集,保證信息能夠準(zhǔn)確反映[2]。狀態(tài)量數(shù)據(jù)包括斷路器狀態(tài)信息、、隔離開關(guān)、變壓器分接頭位置等,模擬量采集主要有母線電壓采樣、功率采樣、回流電流采樣等。脈沖量采集有采集動(dòng)作信號(hào)、保護(hù)狀態(tài)、定值等數(shù)據(jù),主要是繼電保護(hù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和變換處理。采樣的模擬信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換,會(huì)產(chǎn)生誤差,需要數(shù)據(jù)分析校正,數(shù)字濾波運(yùn)算、FFI頻譜分析等,然后輸出到下一模塊。經(jīng)過傳感器,被測(cè)信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng),需要預(yù)處理,調(diào)整電平比例等處理,滿足采樣的要求。

        2.2 關(guān)鍵設(shè)計(jì)

        有源電力濾波器能夠動(dòng)態(tài)抑制電力系統(tǒng)產(chǎn)生的供電諧波動(dòng),對(duì)無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。設(shè)計(jì)電力供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償自動(dòng)控制系統(tǒng),硬件設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)框架,硬件設(shè)計(jì)影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性、運(yùn)行的性能等,從而影響系統(tǒng)的監(jiān)控效果和整體運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的基本功能,需要有良好的硬件電路,為后期系統(tǒng)的改造提升提供基礎(chǔ)。

        無功補(bǔ)償自動(dòng)控制系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行,以及較高的信號(hào)傳輸速度,并且能夠大量采集和處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),完成較多的設(shè)備管理工作。在設(shè)計(jì)中,需要采用高端數(shù)字信號(hào)處理器,應(yīng)用于控制核心系統(tǒng)中,有高的控制能力和信號(hào)處理能力,有高性能DSP功能和微控制器功能,進(jìn)行復(fù)雜的控制運(yùn)算,完成運(yùn)行監(jiān)控。

        總之,電力企業(yè)要滿足電力需求,需要加強(qiáng)對(duì)無功補(bǔ)償自動(dòng)控制的研究,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提高技術(shù)水平。電力供電系統(tǒng)常用諧波濾波器、有源諧波調(diào)節(jié)器、隔離變壓器進(jìn)行無功補(bǔ)償,抑制諧波,傳統(tǒng)的諧波抑制技術(shù)有一定的缺陷,采用有源濾波器能夠很好地達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)哪康模龠M(jìn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

        參考文獻(xiàn):

        [1]潘愛強(qiáng).論述智能電網(wǎng)電力設(shè)計(jì)中無功補(bǔ)償?shù)淖钥胤桨高\(yùn)用[J].低碳世界,2015(24):50-51.

        [2]鄭智甫.淺談無功補(bǔ)償自控方案在電力設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技縱橫,2015(02):179.

        作者簡(jiǎn)介:周燕,女,陜西西安人,講師,研究方向:自動(dòng)控制。

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