劉朝英，柏文健，何思陽(yáng)

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司都勻供電局，貴州 都勻 558000）

0 引言

電網(wǎng)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的復(fù)雜性，影響因素多，無(wú)功功率和諧波等電能污染會(huì)對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、可靠性造成嚴(yán)重影響。傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置具有很大的局限性，如難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，受到諧波的影響比較大，難以滿足現(xiàn)代化智能化電網(wǎng)發(fā)展和運(yùn)行的需求。亟待創(chuàng)新出一種新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置，以滿足國(guó)家智能電網(wǎng)發(fā)展的需求。

1 需求分析

現(xiàn)階段，無(wú)功補(bǔ)償已經(jīng)從傳統(tǒng)的機(jī)械補(bǔ)償，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏﹄娮悠骷a(bǔ)償，隨著各行各業(yè)快速發(fā)展對(duì)電力需求的增加，對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量提出了更高的要求，傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)難以滿足用戶的需求，比如：常用的無(wú)功補(bǔ)償裝置包括發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、電容器、無(wú)功發(fā)生器等，這些裝置都智能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)補(bǔ)償，難以及時(shí)響應(yīng)無(wú)功功率波動(dòng)的實(shí)時(shí)調(diào)整，因此，補(bǔ)償精度有限，跟隨性比較差，而且沒(méi)有投切延時(shí)功能，延時(shí)時(shí)間通常在30s 左右，對(duì)符合變化周期超過(guò)30s 的負(fù)荷，尚可進(jìn)行有效補(bǔ)償，但對(duì)一些變化速度比較快，如電梯、起重機(jī)、電焊等設(shè)備的用電，難以進(jìn)行實(shí)時(shí)有效地跟蹤補(bǔ)償。此物，子啊配電網(wǎng)中布設(shè)了大量的變壓器，在變壓器則會(huì)投入大量無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，僅憑供電所難以開(kāi)展有效的運(yùn)維，致使一些無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備常年處于停運(yùn)狀態(tài)，或者損壞后無(wú)法及時(shí)修復(fù)，致使電能質(zhì)量難以達(dá)到理想的狀態(tài)，不但無(wú)法為用戶提供高質(zhì)量的電能，而且會(huì)造成大量資源和能源浪費(fèi)，不符合現(xiàn)代化智能電網(wǎng)的發(fā)展需求。

因此，亟需研發(fā)出一種新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置，能夠?qū)τ秒娯?fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化跟蹤補(bǔ)償，提升配網(wǎng)供電電能質(zhì)量，降低配網(wǎng)損耗，提升配電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置控制結(jié)構(gòu)

2 原理和優(yōu)勢(shì)

此種新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置的工作原理為：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置通過(guò)外界電流互感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)內(nèi)部布置的控制器對(duì)系統(tǒng)電流信息進(jìn)行全面有效的處理，以便精確判斷無(wú)功負(fù)載的狀態(tài)，從而實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)無(wú)功負(fù)載產(chǎn)生的電流，再將控制信息發(fā)送給內(nèi)部主板，并驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的電流補(bǔ)償，從而達(dá)到無(wú)功公路動(dòng)態(tài)、連續(xù)、實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)哪康?。新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)行原理如圖2 所示。

圖2 新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)行原理

和傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置相比，此種新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置具有的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面。

（1）補(bǔ)充功率因素比較。傳統(tǒng)電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置，功率因素在0.8～0.9 之間，而新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的功率因數(shù)可達(dá)到0.98 以上。

（2）補(bǔ)償所需時(shí)間短。新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置，采取了電源模塊進(jìn)行補(bǔ)償，只需5～20ms 就能完成一次補(bǔ)償，這是傳統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置難以達(dá)到的[1]。

（3）可很好地濾除諧波。新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置采取了雙芯技術(shù)，可對(duì)配電網(wǎng)中產(chǎn)生的諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)治理，而且在整個(gè)補(bǔ)償階段，不會(huì)產(chǎn)生諧波，更不會(huì)放大諧波，可有效濾除50%以上的諧波。而傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置多為電容式，電容自身也會(huì)放大諧波，也就無(wú)法濾除諧波，只能起到抑制諧波的作用。

3 新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用

3.1 尺寸和接口

在應(yīng)用新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)，需要按照實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景以及安裝方式的不同，選擇合適的裝置。按照結(jié)構(gòu)的不同，設(shè)備可細(xì)分成兩種，一種是普通型，另一種是JP 柜型。其中普通型適合常用GGD、MNS 等柜型的安裝，通過(guò)前后通風(fēng)、電源進(jìn)線、互感器等在機(jī)柜背部實(shí)現(xiàn)緊固安裝。

JP 柜多應(yīng)用在國(guó)內(nèi)JIP 柜內(nèi)部，設(shè)備風(fēng)道為左右設(shè)計(jì)，模塊頂部有強(qiáng)電接線和JP 柜內(nèi)部的銅排相互連接[2]。其中模塊的強(qiáng)電端子多用于連接ABCN 四根強(qiáng)電接線，而互感端子則用于連接ABC 三相電流互感器接線，采取I/O 接口控制時(shí)，需要對(duì)應(yīng)連接復(fù)合開(kāi)關(guān)、晶閘管開(kāi)關(guān)，控制電壓為12V，C1-C3 對(duì)應(yīng)3 路電容，通過(guò)485 口控制主要針對(duì)智能電容器，端子485 如圖3 所示。

圖3 與智能電容器對(duì)接的485 接口

3.2 現(xiàn)場(chǎng)安裝

現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量對(duì)新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用效果以及應(yīng)用的安全性有很大影響，為充分發(fā)揮出新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置的優(yōu)勢(shì)，必須嚴(yán)格控制好各安裝細(xì)節(jié)的質(zhì)量，主要包括以下兩個(gè)方面。

（1）單模塊安裝。選擇50A 超薄式電能質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置，可應(yīng)用在機(jī)架式設(shè)備中，并實(shí)現(xiàn)多機(jī)并聯(lián)使用，也可以采取單模塊的方法，掛在墻壁上進(jìn)行獨(dú)立使用。如果采取了后者，需要通過(guò)測(cè)量放線的方法，確定好墻上對(duì)應(yīng)的位置，固定膨脹螺栓，并將模塊掛接在膨脹螺栓位置，通過(guò)套筒將螺母固定好。

（2）按照現(xiàn)場(chǎng)安裝方式的不同，新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置有兩種安裝方式可供選擇，一種是安裝在負(fù)載側(cè)，另一種是安裝在變壓器側(cè)，具體的安裝如圖4、圖5 所示。

圖4 安裝在負(fù)載側(cè)

圖5 安裝在變壓器側(cè)

需要說(shuō)明的是，CTP1 指向P2 為正，指向負(fù)載或裝置。如果主CT 裝在裝置的變壓器側(cè)，需安裝第二套CT中的輔CT，用于檢測(cè)各并聯(lián)模塊發(fā)出的總電流。

3.3 系統(tǒng)調(diào)試

新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置系統(tǒng)調(diào)試方法比較簡(jiǎn)單，登錄到系統(tǒng)界面之后，點(diǎn)擊主界面上的“現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用”，再選擇“基本參數(shù)”，就能按照現(xiàn)場(chǎng)對(duì)新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置的實(shí)際需求，進(jìn)行設(shè)備參數(shù)的有效配置和調(diào)整，通常情況下，只需要設(shè)置好主CT 變比和主CT 位置以及補(bǔ)償模式即可。主CT 代表了“負(fù)載和電網(wǎng)電流”的接口，輔CT 則表示“備用電流檢測(cè)”的接口，終端地址、行政區(qū)域碼、心跳時(shí)間等可采取遠(yuǎn)程4G 模塊時(shí)所需的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置[3]。

點(diǎn)擊主界面的“現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用”，再點(diǎn)擊“通信參數(shù)”，就可以按照現(xiàn)場(chǎng)并機(jī)的實(shí)際情況信息合理設(shè)置，設(shè)置內(nèi)容包括并機(jī)數(shù)量、并機(jī)容量、是否需要進(jìn)行并機(jī)通信等。

點(diǎn)擊主界面的“現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用”，再點(diǎn)擊“現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整”，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)CT 線序接線錯(cuò)誤時(shí)的情況進(jìn)行調(diào)整和處理，通常情況下不使用，盡量按照正確的線序進(jìn)行接線即可。

3.4 智能電容器控制

新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置中的智能電容器控制采取了485 通信，接口形式為網(wǎng)口，可將智能電容器RS485的A 和B 與通信端子中的RS485A/B 相互連接，確認(rèn)485 連接線序是否對(duì)應(yīng)，設(shè)備通電之后按照以下步驟進(jìn)行設(shè)置。

第一步，設(shè)置智能電容器的ID，其設(shè)置范圍為1～30，盡量從1 開(kāi)始依次設(shè)置，不同廠家智能電容器ID設(shè)置方法不同，需要注意的是每個(gè)智能電容器的ID 號(hào)不可以重復(fù)。

第二步，進(jìn)行電容搜索。智能電容器ID 設(shè)置完成后，進(jìn)行電容搜索?？稍谙到y(tǒng)主界面現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中選擇“電容”，點(diǎn)擊“搜索電容”對(duì)電容進(jìn)行手動(dòng)搜索。在進(jìn)行電容搜索期間，系統(tǒng)無(wú)法開(kāi)機(jī)運(yùn)行，需要持續(xù)2～3min。

第三步，設(shè)置電容通信參數(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中選擇“通信參數(shù)”，設(shè)置SVG 與智能電容器通信的校驗(yàn)與波特率，注意每個(gè)智能電容器廠家參數(shù)可能不一致，設(shè)置后點(diǎn)擊“保存”[4]。

第四步，電容開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)。返回到系統(tǒng)界面首頁(yè)，點(diǎn)擊紅色框內(nèi)的按鈕，會(huì)彈出“電容開(kāi)機(jī)”按鈕。需要關(guān)機(jī)時(shí)電機(jī)電容關(guān)機(jī)，但電容關(guān)機(jī)之后，不再會(huì)自動(dòng)開(kāi)機(jī)，除非再次電機(jī)電容開(kāi)機(jī)或者重新停上電后才會(huì)再次進(jìn)入電容自動(dòng)開(kāi)機(jī)狀態(tài)。

第五步，選擇電容狀態(tài)。可在測(cè)試量制中選擇“電容”，對(duì)電容的運(yùn)行狀態(tài)、補(bǔ)償電流、各通道電容投切信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)查看，如果電容投入運(yùn)行，則顯示為綠色，待機(jī)狀態(tài)顯示藍(lán)色，如果出現(xiàn)故障，則顯示黃色。

3.5 上電和斷電

為保證新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低電流沖擊對(duì)設(shè)備元器件造成的不良影響，在進(jìn)行上電操作中，必須嚴(yán)格按照表1 的要求進(jìn)行上電操作。

表1 新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置上電操作要求

設(shè)備上電前檢查后，閉合斷路器，各模塊前面板三個(gè)燈輪顯自檢，設(shè)備開(kāi)機(jī)。點(diǎn)擊顯示屏或者藍(lán)牙APP，進(jìn)入運(yùn)行信息部分，確認(rèn)電網(wǎng)電壓、電流、器件參數(shù)等正常。完成上述設(shè)置后，點(diǎn)擊返回主頁(yè)。開(kāi)機(jī)模式設(shè)置為自動(dòng)時(shí)，選擇相應(yīng)的模塊，點(diǎn)擊模塊開(kāi)機(jī)，在彈出的頁(yè)面中點(diǎn)擊“是”，此時(shí)會(huì)聽(tīng)到繼電器閉合，對(duì)應(yīng)的模塊的運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)榫G色，顯示模塊正常運(yùn)行[5]。

在進(jìn)行設(shè)備斷電操作中，要點(diǎn)擊顯示屏上的“設(shè)備停機(jī)”或者點(diǎn)擊面板“停機(jī)”鍵按鈕，將斷路器斷開(kāi)。必須嚴(yán)格按照電力部門及本說(shuō)明書的有關(guān)操作規(guī)程進(jìn)行調(diào)試。設(shè)備停止運(yùn)行后，儲(chǔ)能電容帶電，15min 內(nèi)嚴(yán)禁操作設(shè)備。請(qǐng)使用萬(wàn)用表測(cè)量電壓在安全電壓以下時(shí)，再操作設(shè)備。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合理論實(shí)踐，分析了一種新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置的研究及應(yīng)用，分析結(jié)果表明，無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、可靠性都有很大影響。傳統(tǒng)電容式無(wú)功補(bǔ)償裝置，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)上無(wú)功公路的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、連續(xù)補(bǔ)償，而且存在巨大的浪費(fèi)。新型智能無(wú)功補(bǔ)償裝置能夠發(fā)出滿足要求的補(bǔ)償電流，實(shí)現(xiàn)無(wú)功電流的連續(xù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，并和現(xiàn)有電容投切方式的電容補(bǔ)償產(chǎn)品協(xié)調(diào)配合工作，可對(duì)電網(wǎng)的諧波進(jìn)行補(bǔ)償治理，保護(hù)現(xiàn)有電容補(bǔ)償設(shè)備不被諧波損壞，提高電容補(bǔ)償裝置的使用壽命，值得大范圍推廣和應(yīng)用。