張業(yè)真 徐名中

摘要：文中介紹了JB/T 9663-2013標(biāo)準(zhǔn)對控制器延時(shí)時(shí)間的測試要求與控制器工作原理。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)要求與控制器輸出回路工作方式，介紹了一種可用于測量控制器延時(shí)時(shí)間測試方法。在此方法中，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量通道采集控制器輸出回路V12與K1至K12中DC12電壓信號和取樣電流回路三相開關(guān)進(jìn)線端相間AC47V電壓波形出現(xiàn)或消失時(shí)刻。利用采集到的波形，測量控制器接通與分?jǐn)嘌訒r(shí)時(shí)間。

關(guān)鍵詞：控制器；延時(shí)時(shí)間；數(shù)據(jù)采集；輸出回路；波形

Introduction to a Test Method for Measuring Delay Time of Reactive Power Compensation Controllers

ZHANG Yezhen，XU Mingzhong

（ Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality， Fuzhou 350002， Fujian， China ）

Abstract： This paper introduces the test requirements specified in JB/T 9663-2013 for measuring controller delay time and outlines the controller's working principle. Combining with the standard requirements and the working mode of the output loop of the controller， a test method which can be used to measure the delay time of the controller is introduced. In this method， the DC12 voltage signal in the controller output loop V12 and K1 to K12 and the phase AC47V voltage waveform at the inlet end of the sampling current loop phase appear or disappear through the measurement channel of the data acquisition system. By using the acquired waveform， the controller switching on and off delay time is measured.

Key Words： Controller; Delay time; Data acquisition; Output loop; Waveform

0 引言

隨著人類科學(xué)文明的高速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品日益增多。在雙碳政策環(huán)境下，新能源汽車百花齊放，用戶用電需求量大大增加，使電網(wǎng)中的感性負(fù)載也愈來愈多。這類產(chǎn)品在工作時(shí)不但要消耗有功功率，同時(shí)造成電網(wǎng)的功率因數(shù)偏低。因此，提高功率因數(shù)能有效地降低線路損耗，還能提高線路輸送能力[1]，改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量[2]。而智能無功補(bǔ)償控制器作為低壓配電系統(tǒng)補(bǔ)償無功功率的專用控制器，在檢測到電網(wǎng)系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到投入或切除時(shí)，能及時(shí)地做出輸出控制指令。其控制器的動(dòng)作延時(shí)時(shí)間整定是反應(yīng)電容器能否及時(shí)做出投入或切除的主要參數(shù)。因此，控制器的延時(shí)時(shí)間準(zhǔn)確性對于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)具有重要意義。文中將介紹一種適用于控制器輸出回路為DC12V電壓控制方式的延時(shí)時(shí)間測試方法，用以測量控制器延時(shí)時(shí)間。

1 標(biāo)準(zhǔn)測試要求

在JB/T 9663-2013標(biāo)準(zhǔn)中延時(shí)時(shí)間測試方法要求為：控制器接通電源，將延時(shí)設(shè)定時(shí)間調(diào)至最短。調(diào)節(jié)輸入模擬量，使控制物理量的值滿足設(shè)定的投入（或切除）條件，從出現(xiàn)投入（或切除）狀態(tài)顯示的瞬時(shí)至輸出回路接通或分?jǐn)鄷r(shí)的時(shí)間間隔。其中控制物理量分為：無功功率型、無功電流型、功率因數(shù)型、電壓型、復(fù)合型?？刂破鬏敵龇绞椒譃椋河杏|點(diǎn)輸出與無觸點(diǎn)輸出。按控制器響應(yīng)時(shí)間（延時(shí)時(shí)間）分為：延時(shí)時(shí)間較長的靜態(tài)無功功率補(bǔ)償與響應(yīng)時(shí)間一般不大于1s的動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償[3]。目前，市場上控制器輸出方式大致有DC12V電壓輸出控制、以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口、RS485通信信號輸出方式。在延時(shí)時(shí)間測試中，最短延時(shí)時(shí)間通?？稍O(shè)置為0。

2 延時(shí)時(shí)間測試方法

標(biāo)準(zhǔn)中雖規(guī)定了延時(shí)時(shí)間測試的試驗(yàn)要求，但對控制器不同的輸出方式要如何能夠準(zhǔn)確地測量延時(shí)時(shí)間的測試方法沒有明確規(guī)定。而文中將介紹一種可用于控制器輸出方式為電壓DC12V的測量方法。

2.1 控制器工作原理

本次采用一臺(tái)控制器型號規(guī)格為Us：AC220V，取樣電流：5A，控制物理量：功率因數(shù)，延時(shí)時(shí)間整定范圍為0～180s。輸出方式為12V電壓輸出控制，功率因數(shù)投入與切除門限分別為：0.90與1。其接線圖如圖1所示。

圖1中，V12為公共端與每臺(tái)復(fù)合開關(guān)的“+”極信號相連，K1至K12分別與復(fù)合開關(guān)的“-”極信號端相連；或與分補(bǔ)型a、b、c信號端相連。

2.2 測試方法介紹

針對本次使用到的控制器類型與標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測試要求，其整個(gè)延時(shí)時(shí)間測試線路如圖2所示。

圖2中三相標(biāo)準(zhǔn)功率源作為控制端，為控制器提供三相電壓、取樣電流、控制物理量變化等參數(shù)。功率源電流輸出側(cè)接入一臺(tái)三極斷路器進(jìn)線端，三極斷路器出線端接入控制器三相取樣電流端。通過控制三極斷路器的合閘與分閘，用以控制器取樣電流回路接通與分?jǐn)唷Ｍ瑫r(shí)通過功率源監(jiān)測控制物理量功率因數(shù)變化情況。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用來采樣控制器電壓出現(xiàn)與消失信號。

依據(jù)控制器工作原理，接好測試線路。根據(jù)控制器取樣電壓、電流要求，設(shè)置三相標(biāo)準(zhǔn)功率源相電壓為AC220V，取樣電流為5A，電壓與電流相位角偏差角度為0°，功率因數(shù)為1。接通功率源電壓與電流，使控制器得電。此時(shí)，取樣電流回路三極斷路器處于分閘狀態(tài)，用萬用表測量三極斷路器進(jìn)線端相間電壓為AC47V，每相斷口電壓為AC32V。而取樣電流回路三極斷路器處于合閘時(shí)，進(jìn)線端相間電壓為0，斷口電壓為0。當(dāng)控制器監(jiān)測到控制物理量達(dá)到投入條件時(shí)，V12與K1至K12輸出回路接通，測得接通電壓為0；未接通時(shí)斷開電壓為DC12V。

2.3 控制器延時(shí)時(shí)間測量

根據(jù)此次被測的控制器輸出方式工作原理，將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中U1電壓通道接在取樣電流回路中三極斷路器進(jìn)線端AB相，U2電壓通道接在控制器輸出回路V12與K1兩端。

設(shè)置控制器功率因數(shù)投入門限為0.90，切除門限為1，延時(shí)時(shí)間整定為最小值0。將取樣電流回路三極斷路器置于分閘狀態(tài)。

接通三相標(biāo)準(zhǔn)功率源，使控制器得電。按標(biāo)準(zhǔn)中測試要求，通過三相標(biāo)準(zhǔn)功率源改變電壓與電流之間的相位角，使功率因數(shù)小于控制器功率因數(shù)投入門限。接著將取樣電流回路三極斷路器合閘。此時(shí)控制器檢測到功率因數(shù)達(dá)到投入門限值，經(jīng)延時(shí)后控制器輸出回路接通。緊接著將取樣電流回路三極斷路器分閘，此時(shí)功率因數(shù)恢復(fù)至1，未達(dá)到投入門限，控制器輸出回路經(jīng)延時(shí)后斷開。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測得接通與分?jǐn)嘌訒r(shí)時(shí)間如圖3所示。

在圖3波形中，U1通道為取樣電流回路三極斷路器進(jìn)線端AB相電壓AC47V信號，U2通道為控制器輸出回路電壓DC12V控制信號。其中，T1-T2時(shí)刻為控制器接通延時(shí)時(shí)間，測得接通延時(shí)時(shí)間為：693ms。T3-T4時(shí)刻為控制器分?jǐn)嘌訒r(shí)時(shí)間，測得分?jǐn)嘌訒r(shí)時(shí)間為：819ms。

以同樣的測試方法，將控制器延時(shí)時(shí)間分別整定在：0、1s、2s、180s，各測5次，測量結(jié)果如表1所示。

3 注意事項(xiàng)

本次采用的控制器輸出回路有K1至K12，共12路輸出，V12為公共端。在延時(shí)時(shí)間測試過程中，當(dāng)控制器檢測到控制物理量功率因數(shù)達(dá)到投入或切除門限時(shí)，輸出回路會(huì)根據(jù)負(fù)載變化隨機(jī)接通或分?jǐn)?，不?huì)按K1至K12順序接通或分?jǐn)唷Ｒ虼?，在?zhí)行2.3條測試過程中，需將控制器輸出回路K2至K12端關(guān)閉，只保留K1一條輸出回路。同時(shí)，為了檢測不同輸出回路變化時(shí)刻，將控制器輸出回路K1至K4打開。采集通道分別為U1、U2、U3、U4、U5，測試線路如圖2所示，設(shè)置延時(shí)時(shí)間為1s。隨機(jī)采集控制器各通道接通與分?jǐn)嘌訒r(shí)時(shí)間，波形如圖4所示。

在圖4波形中，可測量各輸出回路之間的延時(shí)時(shí)間。K1至K4輸出回路之間接通與分?jǐn)嘌訒r(shí)時(shí)間如表2所示。

通過各通道波形變化分析，控制器輸出回路是不按順序且隨機(jī)接通與分?jǐn)唷Ｒ虼?，如果存在多條輸出回路，就需要更多的數(shù)據(jù)采集通道才能準(zhǔn)確地測量控制器輸出回路接通與分?jǐn)嗟钠鹗寂c結(jié)束時(shí)刻。為節(jié)約時(shí)間，提升效率，在進(jìn)行此類控制器延時(shí)時(shí)間測試時(shí)，可將多余的輸出回路關(guān)閉，保留需要測試的輸出回路。

4 結(jié)論

控制器延時(shí)時(shí)間作為投入與切除無功補(bǔ)償裝置的重要指標(biāo)，其延時(shí)時(shí)間能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)動(dòng)作是非常關(guān)鍵的參數(shù)。而文中采用的控制器輸出方式為有源輸出，輸出方式為DC12V電壓控制信號。因而，在進(jìn)行此類控制器延時(shí)時(shí)間測試時(shí)，可采用文中介紹的測試方法測量。

參考文獻(xiàn)

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