動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償精選(九篇)

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第1篇：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償范文

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償；電能；無(wú)功功率

中圖分類(lèi)號(hào)：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）17-0075-02

1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x

在交流電網(wǎng)中，功率分為有功功率、無(wú)功功率和視在功率。電壓瞬時(shí)值U和電流瞬時(shí)值I的乘積為瞬時(shí)功率，一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)功率的平均值稱(chēng)有功功率，即P=UIcosΦ。瞬時(shí)功率的最大值，即電源與整個(gè)電路之間能量交換的最大速率稱(chēng)無(wú)功功率，即Q=UIsinΦ。交流電路的電壓有效值和電流有效值的乘積稱(chēng)為視在功率，即S=UI。有功功率P與視在功率S的之比稱(chēng)為功率因數(shù)，用cosφ表示，即cosφ=P/S?？梢?jiàn)，當(dāng)有功功率P一定的情況下，當(dāng)cosφ的值比較小時(shí)，視在功率S就要加大。視在功率加大，就意味著供電線(xiàn)路和變壓器的容量均要加大，這樣，勢(shì)必增加供電投資，增加線(xiàn)路網(wǎng)損。所以，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)cosφ，就可以讓電網(wǎng)盡可能的傳送有功功率，減少設(shè)備向電網(wǎng)索取無(wú)功功率，從而提高電網(wǎng)效率和安全性。

2 低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)的低壓無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，由于使用普通的接觸器投切電容器，存在浪涌電流大、補(bǔ)償時(shí)間慢、維護(hù)費(fèi)用高和使用壽命短等各方面的問(wèn)題，已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代化電網(wǎng)的要求。動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償是面向三相低壓配電系統(tǒng)，具有動(dòng)態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償無(wú)功功率和抑制用戶(hù)負(fù)荷諧波作用的新型無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。主要采用靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）和晶閘管分組投切電容器（TSC），實(shí)現(xiàn)三相低壓配電系統(tǒng)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)連續(xù)補(bǔ)償。TSC實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)平穩(wěn)無(wú)功的補(bǔ)償，SVG實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化無(wú)功的補(bǔ)償。

同時(shí)在電容器支路串聯(lián)適當(dāng)電抗器，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)用戶(hù)諧波電流的抑制，防止電容器對(duì)配電系統(tǒng)諧波發(fā)生放大現(xiàn)象。

3 補(bǔ)償回路主要部件介紹

①TSC。TSC主回路主要由電抗器，晶閘管開(kāi)關(guān)，補(bǔ)償電容器等構(gòu)成；控制系統(tǒng)主要由控制器，觸發(fā)電路等構(gòu)成。由控制器對(duì)系統(tǒng)的電流電壓等參數(shù)進(jìn)行采樣、分析、計(jì)算，再根據(jù)系統(tǒng)的無(wú)功需量給觸發(fā)電路發(fā)出投切信號(hào)，由晶閘管開(kāi)關(guān)完成電容器的投入或切除動(dòng)作。采用晶閘管開(kāi)關(guān)的過(guò)零檢測(cè)、投切技術(shù)，可以抑制電路過(guò)電壓或涌流，實(shí)現(xiàn)快速、頻繁、無(wú)沖擊投切。其核心技術(shù)包括動(dòng)態(tài)采樣控制技術(shù)，動(dòng)態(tài)觸發(fā)技術(shù)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)投切技術(shù)以及補(bǔ)償濾波器件等。

②SVG（STATCOM）。SVG即靜止無(wú)功發(fā)生器，是柔流輸電技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)FACTS）的主要裝置之一，代表著現(xiàn)階段電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)新的發(fā)展方向。它既可提供滯后的無(wú)功功率，又可提供超前的無(wú)功功率?；驹硎抢萌匦烷_(kāi)關(guān)器件組成自換相橋式電路，輔之以小容量?jī)?chǔ)能元件，通過(guò)電抗器或者變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)輸出電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿(mǎn)足要求的無(wú)功電流，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。

③控制器。控制單元采用高速DSP采集現(xiàn)場(chǎng)的電壓、電流信號(hào)，在每一個(gè)電網(wǎng)周期對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算處理后發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制功率單元的運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)測(cè)功率單元運(yùn)行狀況。

4 技術(shù)參數(shù)、難點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 技術(shù)參數(shù)

額定電壓：AC380 V；額定頻率：50 Hz；SVG動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間：≤20 ms；TSC動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間：≤40 ms。

4.2 技術(shù)難點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)

①通過(guò)理論分析與計(jì)算機(jī)仿真，揭示配電系統(tǒng)靜止同步補(bǔ)償器（DSTATCOM）的輸出無(wú)功功率、有功功率損耗及直流電壓與控制角和線(xiàn)路電抗器的理論關(guān)系，提出配電系統(tǒng)靜止同步補(bǔ)償器（DSTATCOM）用線(xiàn)路電抗器的選擇計(jì)算方法。

②針對(duì)低壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用基于IGBT器件的電壓源逆變器結(jié)構(gòu)和PWM控制技術(shù)，在保證技術(shù)性能的前提下，簡(jiǎn)化主電路結(jié)構(gòu)。

③控制系統(tǒng)采用高速DSP控制器，全面提升補(bǔ)償系統(tǒng)的控制性能，同時(shí)簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)可靠性。

④采用瞬時(shí)無(wú)功理論測(cè)算負(fù)荷和補(bǔ)償系統(tǒng)的無(wú)功功率，提高補(bǔ)償?shù)膶?shí)時(shí)性。

5 技術(shù)路線(xiàn)和實(shí)施方案

5.1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的分類(lèi)

電壓等級(jí)――低壓補(bǔ)償/中壓補(bǔ)償/高電壓補(bǔ)償。

安裝位置――集中補(bǔ)償/線(xiàn)路補(bǔ)償/隨機(jī)補(bǔ)償。

補(bǔ)償裝置――機(jī)械開(kāi)關(guān)式補(bǔ)償器/靜止補(bǔ)償器。該技術(shù)從補(bǔ)償裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)講的。機(jī)械開(kāi)關(guān)式補(bǔ)償器是指補(bǔ)償裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，如接觸器、開(kāi)關(guān)等。靜止補(bǔ)償器是指補(bǔ)償裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，如SVC、STATCOM等。其中STATCOM又分為電壓源逆變器型和電流源逆變器型，目前使用的STATCOM多為電壓源逆變器型。

補(bǔ)償方式――動(dòng)態(tài)補(bǔ)償/靜態(tài)補(bǔ)償。該技術(shù)從補(bǔ)償原理上來(lái)講的。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是指補(bǔ)償電流能自動(dòng)跟隨負(fù)荷無(wú)功電流的變化而連續(xù)變化；靜態(tài)補(bǔ)償是指補(bǔ)償容量在相對(duì)比較長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)（譬如1 min以上）是固定不變的。

一般而言，靜止補(bǔ)償器屬于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

5.2 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)展

第一代：采用機(jī)械式接觸器投切電容器，屬于慢速無(wú)功設(shè)備。第二代：采用晶閘管控制電抗器和晶閘管投切電容器裝置，屬于快速無(wú)功設(shè)備。第三代：采用有源無(wú)功補(bǔ)償裝置（如SVG靜止無(wú)功發(fā)生器），屬于快速無(wú)功設(shè)備。

5.3 無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐緩?/p>

由于負(fù)荷基本上都是感性的，因此最常用的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備就是并聯(lián)電容器。

FC為固定電容器；MSC為開(kāi)關(guān)投切電容器；TSC為晶閘管投切電容器。由于電容器的輸出無(wú)功很難連續(xù)調(diào)節(jié)，因而出現(xiàn)了可控電抗器與并聯(lián)電容器的組合――SVC。TCR為晶閘管可控電抗器，通常不獨(dú)立使用，一般為T(mén)CR+FC或TCR+TSC。有源型無(wú)功補(bǔ)償裝置為STATCOM、SVG、APF。

5.4 無(wú)功補(bǔ)償裝置技術(shù)性能的比較

無(wú)功補(bǔ)償裝置技術(shù)性能的比較如表1所示。

5.5 DSTATCOM的特點(diǎn)

①響應(yīng)時(shí)間快。接觸器投切電容器裝置的響應(yīng)時(shí)間需要幾秒鐘；SVC的響應(yīng)時(shí)間約為20～40 ms；STATCOM裝置補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間可達(dá)20 ms以?xún)?nèi)，真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

②可在極短的時(shí)間之內(nèi)完成從容性無(wú)功功率到感性無(wú)功功率的相互轉(zhuǎn)換，可以勝任對(duì)沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償。

③輸出無(wú)功不受電網(wǎng)電壓高低的影響。低電壓時(shí)，比SVC更有效地發(fā)出無(wú)功功率。

④由于無(wú)需高壓大容量的儲(chǔ)能元件（如電容器和電抗器），故DSTATCOM的體積更小更緊湊。

⑤運(yùn)行時(shí)可視為電流源，不存在與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的可能性，還可對(duì)諧波和無(wú)功功率同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。

5.6 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)總體結(jié)構(gòu)

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)總體結(jié)構(gòu)如圖1示。

6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)前景分析

利用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)可以補(bǔ)償功率因數(shù)、穩(wěn)定電壓、抑制諧波、改善電能質(zhì)量、節(jié)能降耗。而我國(guó)能源供需矛盾突出，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家電監(jiān)會(huì)明確要求電力用戶(hù)增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)，積極采用先進(jìn)的節(jié)電技術(shù)與產(chǎn)品，優(yōu)化用電方式，提高電源使用效率，減少電力消耗?，F(xiàn)在，某些地區(qū)已出臺(tái)了相關(guān)政策，對(duì)功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)的用戶(hù)罰款，對(duì)功率因數(shù)高的用戶(hù)獎(jiǎng)勵(lì)。因此動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的市場(chǎng)前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 唐杰.配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器（D-STATCOM）的理論與技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2007.

第2篇：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償范文

本課題根據(jù)山東華泰礦業(yè)有限公司主變電站實(shí)際電能質(zhì)量，經(jīng)過(guò)技術(shù)比較，選擇得出磁控電抗器的容量，采用磁控式動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方案，快速響應(yīng)系統(tǒng)中負(fù)荷變化引起的無(wú)功功率的變化，整套裝置可以實(shí)現(xiàn)無(wú)功的動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)，保證煤礦設(shè)備安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞 功率因數(shù)，補(bǔ)償容量，無(wú)功補(bǔ)償

中圖分類(lèi)號(hào)TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2014）120-0073-02

山東華泰礦業(yè)有限公司主變電站裝有兩臺(tái)35kV的變壓器，電壓變比為35KV/6.3kV，容量均為12500kVA，采用一用一備運(yùn)行方式工作。山東華泰礦業(yè)有限公司委托杭州銀湖電器公司對(duì)35kV主變電站進(jìn)行了電能質(zhì)量測(cè)試。主變電站具體測(cè)試數(shù)據(jù)如下：有功功率最大為9105kW，最小為3246kW，無(wú)功功率最大為3876kvar，最小為1469kvar，在電容器切除的情況下，功率因數(shù)最大為0.889，最小為0.788，平均為0.837，電壓畸變率最大為1.068%，最小值為0.454%，均低于國(guó)標(biāo)限值。從上述測(cè)試結(jié)果的變化可知，系統(tǒng)中負(fù)荷變化較大，而且呈周期性變化，最大時(shí)為9100kw左右，此時(shí)的功率因數(shù)在0.84左右，若使功率因數(shù)提高到0.95，查表得補(bǔ)償系數(shù)為0.317kvar/kW，因此計(jì)算可得補(bǔ)償容量為2885kvar，為了使用標(biāo)準(zhǔn)電容器，因此將補(bǔ)償容量定為3000kvar。由于煤礦中有一部分負(fù)荷屬于基本負(fù)荷（如井下排風(fēng)機(jī)等），此負(fù)荷工作時(shí)需要一部分無(wú)功，所以發(fā)出感性無(wú)功的磁控電抗器不需要100%按電容器的補(bǔ)償容量配置。因此經(jīng)過(guò)技術(shù)比較選擇磁控電抗器的容量為2700kvar，采用磁控式動(dòng)態(tài)補(bǔ)償（MSVC）的方案，快速響應(yīng)系統(tǒng)中負(fù)荷變化引起的無(wú)功功率的變化，保證功率因數(shù)0.95以上。裝置具備抑制5、7次諧波的功能，根據(jù)自動(dòng)控制器對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功功率取樣，自動(dòng)調(diào)節(jié)磁控電抗器的晶閘管控制角，改變鐵心的磁導(dǎo)率，使電抗值連續(xù)可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)功平滑補(bǔ)償。整套裝置可以實(shí)現(xiàn)無(wú)功的動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)，保證煤礦設(shè)備安全運(yùn)行。

山東華泰礦業(yè)有限公司對(duì)35KV主變站無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行改造，安裝MSVC-W-3000/2700動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。設(shè)備投運(yùn)正常，并委托杭州銀湖電器公司對(duì)35KV主變站的電能質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，旨在進(jìn)一步了解磁控式動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置線(xiàn)路電能質(zhì)量的具體情況，是否達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。按照杭州銀湖電氣設(shè)備制造有限公司《電能質(zhì)量測(cè)試指導(dǎo)書(shū)》、《電能質(zhì)量供電電壓偏差》、《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，電能質(zhì)量》、《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使用FLUKE435電能質(zhì)量測(cè)量?jī)x，接線(xiàn)由控制室端子排將電壓信號(hào)并入儀器，電流信號(hào)用鉗表接入儀器的方式對(duì)35KV主變站6KV進(jìn)線(xiàn)進(jìn)行電能質(zhì)量測(cè)試。

測(cè)試數(shù)據(jù)如下：（CT：2000/5PT：6000/100），有功變化范圍2200KW-11000KW，無(wú)功功率變化范圍為1248kvar-3344kvar，功率因數(shù)值穩(wěn)定在0.95（功率因數(shù)上限設(shè)定在0.95）。電壓畸變率最大值1.22%（《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549―93中國(guó)標(biāo)要求≤4%），3次諧波電流值18A，5次諧波電流值10A，7次諧波電流值13A。

經(jīng)過(guò)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備改造后，各項(xiàng)電能質(zhì)量參數(shù)完全滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)要求，功率因數(shù)亦能達(dá)到供電部門(mén)考核要求，設(shè)備投運(yùn)非常成功。從設(shè)備投運(yùn)效果來(lái)看，6kV進(jìn)線(xiàn)側(cè)已經(jīng)達(dá)到預(yù)期設(shè)定目標(biāo)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，6KV末端有排水、通風(fēng)系統(tǒng)，末端滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行負(fù)荷1200kW和268kW，末端原有兩套固定電容器補(bǔ)償分別為1032kvar，528kvar，自然功率因數(shù)0.85～0.87，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)綜合分析是否有必要投入兩套固定補(bǔ)償裝置。若將末端功率因數(shù)目標(biāo)提高到0.90?？傌?fù)荷1200kW+268KW=1468kW，自然功率因數(shù)0.85～0.87之間，取平均功率因數(shù)0.86，根據(jù)查表得到其補(bǔ)償系數(shù)0.109kvar/KW，補(bǔ)償容量1468kW×0.109=160kvar。

無(wú)功補(bǔ)償減少損耗產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益：

6kV設(shè)計(jì)單套補(bǔ)償容量為160kvar，電容器平均出力取80%，無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量取0.090，則補(bǔ)償電容器投運(yùn)后相當(dāng)于減少的有功損耗為：

根據(jù)煤炭特殊工況，MSVC裝置為固定濾波兼補(bǔ)償加磁控電抗器以起到無(wú)功連續(xù)線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)男Ч?。電容器始終投運(yùn)在電力系統(tǒng)中，每年投運(yùn)時(shí)間為：按照每天工作22小時(shí)，每月工作26天計(jì)算，則電容器一年內(nèi)的工作時(shí)間為：22h/d×26d/m×12m/y×1y=6864h

投運(yùn)上MSVC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)后，每年可減少損耗為：6864h×11.5KW=78936KW?h

若按照工礦企業(yè)的電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，取平均值0.50元/KW?h計(jì)算，每年在損耗這一方面可減少的經(jīng)濟(jì)損失為：78936KW?h×0.50元/KW?h≈3.9萬(wàn)元。

另外考慮到電容器本身?yè)p耗，節(jié)能效益大概3萬(wàn)左右。如果設(shè)備輕載或者空載時(shí)間更長(zhǎng)，節(jié)能效益更低。

以上結(jié)果補(bǔ)償容量只需要達(dá)到160kvar，而且需要的技術(shù)是分組投切，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行后投入；設(shè)備停止后，補(bǔ)償退出。

而現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償容量1032kvar和532kvar，一方面容量過(guò)大，會(huì)引起過(guò)補(bǔ)償，倒送到電網(wǎng)中，如果倒送過(guò)多，會(huì)引起供電部門(mén)罰款，得不償失；另一方面，采用固定補(bǔ)償方式，當(dāng)空載時(shí)，會(huì)引起線(xiàn)路末端電壓升高，電壓出現(xiàn)“翹尾巴”現(xiàn)象，危害電網(wǎng)安全。綜合以上，6kV末端的原有兩套電容設(shè)備由于補(bǔ)償方式和容量?jī)蓚€(gè)方面因素，不適合投入電網(wǎng)運(yùn)行。

綜上，山東華泰礦業(yè)有限公司35KV主變站通過(guò)系統(tǒng)改造安裝MSVC-W-6-3000/2700整套裝置后，實(shí)現(xiàn)了無(wú)功的動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)，保證設(shè)備安全運(yùn)行，保證了電網(wǎng)的純潔性，提高了供電質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]GB3983.2高壓并聯(lián)電容器.

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第3篇：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償范文

關(guān)鍵詞 SVC；SVG；電網(wǎng)改造；性能

中圖分類(lèi)號(hào)TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）94-0131-02

1動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的研究意義

隨著我國(guó)西電東送、南北互供和全國(guó)聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的實(shí)施，為提高電網(wǎng)輸電能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性，應(yīng)因地制宜的采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。在受端電網(wǎng)負(fù)荷中心地區(qū)加大動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，以防止系統(tǒng)電壓崩潰和直流輸電出現(xiàn)的連續(xù)換相失敗等問(wèn)題。當(dāng)前，用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，采用合適的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，可以抑制特殊負(fù)荷的諧波、負(fù)序電流、有功和無(wú)功沖擊等，提高用戶(hù)供電質(zhì)量和提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。因而，在電網(wǎng)改造中，有必要采用新型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)替代老舊的無(wú)功補(bǔ)償裝置。

目前，在在電網(wǎng)改造中，具有代表性的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC、SVG發(fā)揮著電壓支撐、無(wú)功補(bǔ)償、抑制閃變等重要作用。

2動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)改造中的應(yīng)用

2.1 SVC的工作原理及在電網(wǎng)改造中的應(yīng)用

目前，大容量靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC主要采用TSC、TCR和TCR、TSC組合的方式。其中，TSC是SVC的一種基本形式，屬于并聯(lián)、無(wú)源、靜止開(kāi)關(guān)型無(wú)功補(bǔ)償裝置。TSC響應(yīng)速度快，一般都在一個(gè)方波周期內(nèi)完成自動(dòng)投切，同時(shí)能解決電容器的涌流問(wèn)題和切除電弧問(wèn)題，減小了投入涌流。但是TSC也存在一個(gè)極大的缺點(diǎn)，即不能連續(xù)調(diào)節(jié)，從而輸出連續(xù)可變的無(wú)功功率。針對(duì)TSC不能連續(xù)調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，提出了SVC的另一種基本形式TCR，屬于并聯(lián)、無(wú)源、連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功補(bǔ)償裝置。但TCR的非線(xiàn)性特性比TSC更加明顯，因而產(chǎn)生的諧波會(huì)更大，而且其無(wú)功補(bǔ)償容量往往受到電源電壓的影響，當(dāng)電源電壓稍有波動(dòng)，補(bǔ)償容量會(huì)有較大的影響。為了解決TSC不能連續(xù)可調(diào)和TCR補(bǔ)償容量受電源電壓影響較大的問(wèn)題，提出了TSC和TCR組合運(yùn)行的方式，其基本工作原理是是當(dāng)系統(tǒng)電壓低于設(shè)定的運(yùn)行電壓時(shí)，根據(jù)需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功量投入適當(dāng)組數(shù)的電容器組，并略有一點(diǎn)正偏差（過(guò)補(bǔ)償），此時(shí)再利用TCR調(diào)節(jié)輸出的感性無(wú)功功率來(lái)抵消這部分過(guò)補(bǔ)償容性無(wú)功；當(dāng)系統(tǒng)電壓高于設(shè)定電壓時(shí)，則切除所有電容器組，只留有TCR運(yùn)行。

綜合來(lái)說(shuō)，在高電壓長(zhǎng)距離交流輸電系統(tǒng)中，通過(guò)可控的并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償，可以改變系統(tǒng)的等效波阻抗及傳輸線(xiàn)的等效自然功率，使得傳輸?shù)墓β识伎梢宰屟a(bǔ)償后的等效自然功率與之相等，這樣就可以大大地提高系統(tǒng)的受小干擾穩(wěn)定限制的傳輸功率極限。通過(guò)暫態(tài)過(guò)程中無(wú)功補(bǔ)償?shù)目刂?，可以改善系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定，若在無(wú)功補(bǔ)償中引入附加的信號(hào)，也可以提供系統(tǒng)附加的阻尼，以消除系統(tǒng)的低頻振蕩。簡(jiǎn)言之，SVC會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生如下的積極影響：1）增強(qiáng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；2）有力的支持系統(tǒng)電壓，防止電壓崩潰；3）可有效增大系統(tǒng)的阻尼，從而抑制系統(tǒng)的低頻振蕩；4）補(bǔ)償不平衡負(fù)荷；5）抑制負(fù)荷側(cè)電壓波動(dòng)和閃變，提高功率因數(shù)。因而，在電網(wǎng)改造中，選擇合適的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，可以降低供電變壓器及輸送線(xiàn)路的損耗，提高供電效率和供電質(zhì)量。

2.2 SVG的工作原理及在電網(wǎng)改造中的應(yīng)用

基于自換相換流器和PWM控制技術(shù)的SVG，主要是通過(guò)換流裝置來(lái)產(chǎn)生無(wú)功功率的，按其直流側(cè)儲(chǔ)能元件的不同，可以分為電壓型（VSC）和電流型（CSC）2種。在實(shí)際應(yīng)用中，由于VSC電路具有控制簡(jiǎn)單、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，所以投入運(yùn)行的絕大部分都是電壓型SVG，而且先進(jìn)的SVG都采用基于VSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和配置。以VSC為例來(lái)闡明SVG的工作原理，其主電路的核心部分是電壓型逆變器，每相由N個(gè)單相逆變器串聯(lián)而成，其中2個(gè)單相逆變器為冗余運(yùn)行工作模式，用來(lái)解決系統(tǒng)不平衡問(wèn)題。其工作原理就是將自換相橋式電路經(jīng)一個(gè)串聯(lián)電抗與電網(wǎng)相連，根據(jù)輸入系統(tǒng)的無(wú)功功率和有功功率的指令，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或直接控制其交流側(cè)電流就可以使該電路吸收或發(fā)出滿(mǎn)足系統(tǒng)所要求的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

SVG是一個(gè)復(fù)雜的非線(xiàn)性系統(tǒng)，控制方法也相對(duì)較復(fù)雜，主要包括間接電流控制和直接電流控制兩類(lèi)。直接電流控制的響應(yīng)速度和控制精度較高，但要求要有較高的開(kāi)關(guān)頻率。而間接電流控制響應(yīng)速度慢，要提高響應(yīng)速度必須將晶閘管的控制角和調(diào)制深度進(jìn)行配合控制。另外，電源電壓擾動(dòng)對(duì)SVG的影響是深遠(yuǎn)的，如三相不平衡電壓和諧波電壓會(huì)引起SVG直流側(cè)電壓的波動(dòng)和交流輸出電流中較大的負(fù)序分量和諧波分量，進(jìn)而影響SVG的工作性能。所以，在電網(wǎng)改造過(guò)程中，采用合理的控制方法和減小電源電壓擾動(dòng)對(duì)SVG的影響顯得尤為重要。

3 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)改造中的優(yōu)越性

在電網(wǎng)改造中，為了降低電網(wǎng)電能損耗、改善供電質(zhì)量，以動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)為基礎(chǔ)的裝置受到了眾多電力公司的青睞。以SVC和SVG為代表的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，以其優(yōu)越的工作性能得到了快速發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快

與傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置相比，SVC和SVG都表現(xiàn)出了較快的響應(yīng)特性，而且SVG的響應(yīng)速度更快。

3.2可連續(xù)調(diào)節(jié)

SVG最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度和控制精度都相對(duì)較高。

3.3功能作用多

與傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置相比，SVC和SVG除了具有基本的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和調(diào)節(jié)母線(xiàn)電壓的功能外，還具有良好的抑制電壓波動(dòng)和平衡三相負(fù)載的作用。另外，它們還兼有抑制系統(tǒng)諧波的作用。

4 結(jié)論

動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC、SVG在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，起到了提高電網(wǎng)功率因數(shù)、降低變壓器及輸電線(xiàn)路損耗、改善供電環(huán)境的重要作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)和裝置將會(huì)在電網(wǎng)改造中得到更加廣泛的應(yīng)用與改進(jìn)，以適應(yīng)電力系統(tǒng)不斷發(fā)展和用戶(hù)用電需求的的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]盧婧婧.動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器的負(fù)序分量和特征諧波補(bǔ)償算法[J].上海交通大學(xué)，2010.

第4篇：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償范文

關(guān)鍵詞：晶閘管投切電容器 控制系統(tǒng) 檢測(cè)系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（c）-00-02

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，電能質(zhì)量問(wèn)題日益得到重視，許多新技術(shù)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。目前，為了減少損耗以及調(diào)整電壓，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，在各級(jí)變電站里廣泛使用了新型電容器組進(jìn)行系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償，這些電容器組的正常運(yùn)行對(duì)降低線(xiàn)損和提高電能質(zhì)量起著重要作用。晶閘管投切電容器就是其中的一種，于近年來(lái)得到了較大發(fā)展。晶閘管投切電容器具有無(wú)功功率補(bǔ)償性能的優(yōu)良動(dòng)態(tài)，適合經(jīng)常有波動(dòng)性負(fù)荷和沖擊性負(fù)荷的電網(wǎng)。與機(jī)械投切電容器相比，晶閘管作為電容器的投切開(kāi)關(guān)克服了采用機(jī)械開(kāi)關(guān)觸頭易受電弧作用而損壞的缺點(diǎn)，可頻繁投切，且投切時(shí)刻可精確控制。晶閘管投切電容器的上述優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能，促使其近年發(fā)展迅猛，該文對(duì)該技術(shù)的現(xiàn)狀及最新發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行了介紹。

1 晶閘管投切電容器的分類(lèi)

晶閘管投切電容器（thyristor switched capacitor，簡(jiǎn)稱(chēng)TSC）是利用晶閘管作為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，它根據(jù)晶閘管具有精確的過(guò)程，迅速并平穩(wěn)的切割電容器，與機(jī)械投切電容器相比，晶閘管具有操作壽命長(zhǎng)，開(kāi)、關(guān)無(wú)觸點(diǎn)，抗機(jī)械應(yīng)力能力強(qiáng)和動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性?xún)?yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。晶閘管的投切時(shí)刻可以精確控制，能迅速的將電容器接入電網(wǎng)，有力的減少了投切時(shí)的沖擊電流的優(yōu)點(diǎn)。TSC可按電壓等級(jí)或按應(yīng)用范圍劃分。按電壓等級(jí)劃分為：低壓補(bǔ)償方式和高壓補(bǔ)償方式。低壓補(bǔ)償方式適用于1 kV及以下電壓的補(bǔ)償，高壓補(bǔ)償方式（即補(bǔ)償系統(tǒng)直接接入電網(wǎng)進(jìn)行高壓補(bǔ)償）則對(duì)6～35 kV電壓進(jìn)行補(bǔ)償。TSC按應(yīng)用范圍劃分為：負(fù)荷補(bǔ)償方式和集中補(bǔ)償方式。負(fù)補(bǔ)償方式是直接對(duì)某一負(fù)荷進(jìn)行針對(duì)性動(dòng)態(tài)補(bǔ)償以消除對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功沖擊，集中補(bǔ)償方式是對(duì)電網(wǎng)供電采取系統(tǒng)的補(bǔ)償，以解決整個(gè)電網(wǎng)無(wú)功功率波動(dòng)的問(wèn)題。

2 TSC的主電路

目前，TSC只有兩個(gè)工作狀態(tài)：投入和切除狀態(tài)。在投入狀態(tài)下，雙向晶閘管導(dǎo)通，電容器并入線(xiàn)路中，TSC向系統(tǒng)發(fā)出容性無(wú)功功率；切除狀態(tài)下，雙向晶閘管（或反向并聯(lián)晶閘管）阻斷，TSC的支路并不起到任何作用，不輸出無(wú)功功率。TSC主電路設(shè)計(jì)除了滿(mǎn)足分級(jí)快速補(bǔ)償要求外，還應(yīng)考慮限制并聯(lián)電容器組的合閘涌流和抑制高次諧波等問(wèn)題。TSC的關(guān)鍵技術(shù)是如何保證電流無(wú)沖擊，常見(jiàn)的接線(xiàn)方式有兩種：晶閘管與二極管反并聯(lián)接線(xiàn)方式和晶閘管反并聯(lián)接線(xiàn)方式。在TSC系統(tǒng)中，晶閘管反并聯(lián)方式是促使兩個(gè)晶閘管輪流觸發(fā)，接通和斷開(kāi)補(bǔ)償回路。晶閘管反并聯(lián)方式的可靠性非常高，即使是某項(xiàng)損壞了一個(gè)晶閘管，也不會(huì)導(dǎo)致電容器投入失效或錯(cuò)誤。晶閘管和二極管反并聯(lián)方式與晶閘管反并聯(lián)方式相比之下，速率較差，但經(jīng)濟(jì)且操作簡(jiǎn)便。晶閘管閥承受的最大反相電壓對(duì)于晶閘管反并聯(lián)方式是將電容器上的殘壓放掉時(shí)的電源電壓的峰值，晶閘管和二極管反并聯(lián)方式是電源電壓峰值的2倍。TSC系統(tǒng)中，為了限制因晶閘管誤觸發(fā)或事故情況下引起的合閘涌流，主電路中須安裝串聯(lián)電抗器，以抑制高次諧波和限制短路電流。而串聯(lián)電抗器后，電容器端的電壓會(huì)升高，所以額定電壓應(yīng)選擇電容器高于電網(wǎng)的。電抗器的類(lèi)型有空芯電抗器和鐵芯電抗器兩種，其中，而鐵芯電抗器限流效果較差，但造價(jià)低，空芯電抗器的限流效果很好，但造價(jià)也很高。所以選擇時(shí)，應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面比較來(lái)確定。TSC主回路接線(xiàn)方式根據(jù)晶閘管閥和電容器的連接可分為三相控制的三角形接法、星形接法和其他組合接法。其中三角形與星形的組合接法既綜合了前兩種接法的優(yōu)勢(shì)，也可提升補(bǔ)償裝置的運(yùn)行質(zhì)量，因此更為常用。根據(jù)電容器電壓不能突變的特性，TSC系統(tǒng)投切當(dāng)電網(wǎng)電壓和電容器殘壓相差較大的時(shí)候，則很容易產(chǎn)生沖擊電流。當(dāng)沖擊電流與正常穩(wěn)定電流之比小于1.7倍時(shí)，可以認(rèn)為沖擊電流對(duì)晶閘管和電容器的使用無(wú)影響。投切停止后，電容器上有電網(wǎng)峰值電壓，晶閘管在電網(wǎng)電壓和電容器直流電壓的雙重作用下，存在過(guò)零電壓，過(guò)零點(diǎn)觸發(fā)晶閘管是理想狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流。

3 TSC的檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)

TSC的檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)電網(wǎng)與負(fù)載系統(tǒng)的相關(guān)變量，包括相位采樣部分、電壓與電流有效值測(cè)算部分、待補(bǔ)無(wú)功量與無(wú)功功率計(jì)算部分等。目前比較先進(jìn)的技術(shù)則是利用微機(jī)同步相位控制技術(shù)和自適應(yīng)晶閘管觸發(fā)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到電容器兩端電壓與電網(wǎng)電壓大小等同，極致一樣時(shí)，瞬時(shí)投入電容器，電流過(guò)零時(shí)晶閘管會(huì)自然斷開(kāi)，無(wú)需對(duì)電容器預(yù)先充電，也無(wú)需加裝限流電抗器及專(zhuān)門(mén)的放電電阻，則可隨時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)投切電容器。依據(jù)電網(wǎng)與負(fù)載的不同功能和需求，TSC的控制系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制三種?？刂莆锢碜兞堪娏?、無(wú)功功率、電網(wǎng)電壓、全周期時(shí)間、功率因數(shù)角和相位差角等。根據(jù)電信號(hào)參數(shù)，對(duì)電信號(hào)變量分析處理，在電容組合方式中選出最接近且不會(huì)過(guò)補(bǔ)償?shù)慕M合方式，對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。由控制系統(tǒng)發(fā)出投切指令，當(dāng)補(bǔ)償系統(tǒng)所需容量不小于最小一組電容器容量時(shí)，可快速、平穩(wěn)、高效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。

4 晶閘管投切電容器的研究動(dòng)向

目前，采用TSC裝置的缺點(diǎn)是：①補(bǔ)償電容器的投切可靠性低，容易引發(fā)諧振；②功率損耗過(guò)大；③電容器過(guò)電壓；④裝置的制造成本增加、復(fù)雜程度提高及故障率大等；⑤晶閘管投切具有誤觸發(fā)等問(wèn)題。但由于TSC具有動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)膬?yōu)良性能，近年來(lái)該技術(shù)還是在低壓配電網(wǎng)中得到很好的廣泛應(yīng)用。而針對(duì)TSC使用中的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了相應(yīng)的研究，研究?jī)?nèi)容主要針對(duì)以下方面：（1）尋找無(wú)功參量的快速檢測(cè)及控制新方法；（2）研制兼具補(bǔ)償無(wú)功和抑制諧波的多功能產(chǎn)品，控制振蕩問(wèn)題；（3）探尋高壓系統(tǒng)中的TSC 技術(shù)；（4）提高TSC 產(chǎn)品可靠性，并降低其成本等。

5 結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)TSC技術(shù)進(jìn)行了探討，重點(diǎn)對(duì)TSC系統(tǒng)的主電路和檢測(cè)及控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，并對(duì)該技術(shù)的不足進(jìn)行了探討，指出了目前的研究動(dòng)向。TSC裝置具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償性能，特別適合于具有經(jīng)常沖擊性負(fù)荷和波動(dòng)性負(fù)荷的場(chǎng)所。隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的進(jìn)步，TSC 技術(shù)將會(huì)有更大的發(fā)展應(yīng)用空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 鞏慶.晶閘管投切電容器動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)及其應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007，12（增2）.

[2] 牛飛.利用單相晶閘管投切電容器實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償[D].中南大學(xué)，2010.

第5篇：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償范文

【關(guān)鍵詞】無(wú)功補(bǔ)償；TMS320LF2407；控制特性；功率因數(shù)

0 引言

在交流供電電網(wǎng)中，功率分為有功功率、無(wú)功功率和視在功率[1]。其中，有功功率為一個(gè)周期內(nèi)的瞬時(shí)功率的平均值，即P有=∫P瞬dt/T，瞬時(shí)功率為電流瞬時(shí)值i和電壓瞬時(shí)值u的乘積，即P瞬=iu，其中，電流瞬時(shí)值為i=√2Isin（ω1t-φ），電壓瞬時(shí)值為u=√2Usinω1t。無(wú)功功率為供電電路里能量交換過(guò)程中瞬時(shí)消耗功率的振幅值，即P無(wú)=UIsinφ，其中，U為電壓有效值，I為電流有效值，φ為電流滯后電壓相位角。視在功率為有功功率與相位角φ的余弦值的比值[2-3]，或者定義為供電電網(wǎng)端口處電壓有效值和電流有效值的乘積，即S=P有/cosφ或者S=UI。由此可見(jiàn)，當(dāng)有功功率P有一定時(shí)，提高功率因數(shù)cosφ勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致視在功率S的減小，由于P總=P有+P無(wú)+S中消耗總功率不變，因此，視在功率S的減小又勢(shì)必導(dǎo)致無(wú)功功率P無(wú)的增加，這就意味著供電電網(wǎng)要承受更多的無(wú)功損耗，大量的無(wú)功損耗勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷加重、電路投資加大、電子設(shè)備利用率降低等問(wèn)題。因此適當(dāng)增加用電設(shè)備的有功功率，降低用電設(shè)備和輸電線(xiàn)路的無(wú)功功率損耗，可以提高電網(wǎng)功率因數(shù)，增加供電電網(wǎng)效率和可靠性。

1 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制器存在無(wú)功補(bǔ)償慢、浪涌電流大、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高和電容器投切反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題[4-5]，其無(wú)功補(bǔ)償效率低，設(shè)備利用率低，且很容易造成投切電容的過(guò)流損壞。采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償方式可以有效地防止上述現(xiàn)象的發(fā)生。本文采用以TMS320LF2407為核心控制器的智能低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，配以檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和電容器投切模塊等電路，輔之以AT89C51單片機(jī)為控制器的顯示模塊，構(gòu)成以TMS320LF2407為核心控制器，AT89C51單片機(jī)為輔助控制單元的雙控電路結(jié)構(gòu)。

1.1 TMS320LF2407核心控制器

TMS320LF2407核心控制器采用TI公司生產(chǎn)的DSP芯片[6]，其具有全自動(dòng)智能投切功能、U盤(pán)讀取CDMA通訊功能、友好的人機(jī)交流界面和精確的控制單元等，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)浪涌投切，在檢測(cè)電路的配合下還可以與上位機(jī)時(shí)刻保持通訊，以便及時(shí)獲取控制動(dòng)態(tài)和相關(guān)參數(shù)。

1.2 電路

檢測(cè)模塊采用電流傳感器和電壓傳感器，用于檢測(cè)補(bǔ)償電路中負(fù)載的電流和電壓，然后將檢測(cè)到的電信號(hào)傳輸至A/D轉(zhuǎn)換器，在A/D轉(zhuǎn)換器中經(jīng)信號(hào)整形后轉(zhuǎn)換為PWM數(shù)字方波信號(hào)，然后再輸送給TMS320LF2407核心控制器，經(jīng)過(guò)邏輯判斷和數(shù)據(jù)分析之后，控制器發(fā)出控制指令，控制電容器投切電路中IGBT開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)刻和關(guān)斷時(shí)刻，從而可以快速準(zhǔn)確地進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。在電容器投切模塊中，電壓、電流信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)整形、同步周期測(cè)量、相位測(cè)量等計(jì)算后，把所得數(shù)據(jù)送入TMS320LF2407核心控制器中進(jìn)行邏輯分析、判斷，并得出被測(cè)電路的功率因數(shù)。這種設(shè)計(jì)既簡(jiǎn)化了功率因數(shù)測(cè)量電路的結(jié)構(gòu)，又增強(qiáng)了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和快速性。

顯示模塊采用以AT89C51單片機(jī)為控制器、1602A雙排液晶為顯示器的顯示電路，上排顯示檢測(cè)到的負(fù)載電壓值，下排顯示檢測(cè)到的負(fù)載電流值。液晶顯示采用總線(xiàn)方式，利用51單片機(jī)的讀寫(xiě)外部RAM功能，將1602A液晶顯示器掛在單片機(jī)總線(xiàn)上，使其統(tǒng)一按類(lèi)似讀寫(xiě)外部RAM功能的指令方法操作。

目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制器一般采用單變量控制（按電壓變量、功率因數(shù)變量和無(wú)功功率變量三種控制方式）、復(fù)合變量控制（功率因數(shù)和電壓復(fù)合、電壓和無(wú)功量復(fù)合兩種控制方式）、人工智能控制（模糊控制、遺傳算法和專(zhuān)家系統(tǒng)等人工智能控制方式）三種控制方式，根據(jù)不同的電路和控制精度要求，采用不同的控制策略，目前人工智能控制方式雖然控制程序復(fù)雜、研究成本較高，但是其正在成為現(xiàn)代社改善低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制器的研究方向。本文采用按功率因數(shù)變量控制的單變量控制方式。

2 設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新點(diǎn)

本文是以TMS320LF2407為主控制器的智能低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，主要設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新點(diǎn)如下：

（1）在分析有功功率、無(wú)功功率和視在功率的基礎(chǔ)上，提出出本文的目的是通過(guò)提高電網(wǎng)功率因數(shù)來(lái)增加電網(wǎng)利用率和可靠性，并通過(guò)介紹靜止無(wú)功補(bǔ)償控制器的缺點(diǎn)，來(lái)突出動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾浴?/p>

（2）針對(duì)低壓電網(wǎng)的特點(diǎn)，采用基于IGBT開(kāi)關(guān)器件的電容器投切電路和PWM方波控制方式，并且利用最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獲得最大的無(wú)功補(bǔ)償效果。

（3）主控制器采用TMS320LF2407高性能控制芯片，能夠全面提升電路的控制精度，縮減電容器投切時(shí)間，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

基于TMS320LF2407主控制器的智能低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，是針對(duì)傳統(tǒng)靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制器控制精度不高、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、功率因數(shù)低等問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。在供電電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中的結(jié)果表明，其不僅可以大幅提高控制精度、縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，而且可以提高電網(wǎng)利用率，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。以TMS320LF2407芯片為核心控制器的補(bǔ)償電路和以AT89C51單片機(jī)為控制器的顯示電路完美地配合，保證了無(wú)功補(bǔ)償裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和電容器投切模塊等電路，在測(cè)試過(guò)程中配合良好。本設(shè)計(jì)適合在供電電網(wǎng)中廣泛地推廣運(yùn)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]邱軍，王楚迪.電力系統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展研究[J].電氣開(kāi)關(guān)，2015，01：49-53.

[2]梁青華.配電網(wǎng)中基于DSP的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，05：132.

[3]劉雄軍.關(guān)于一種新型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)用的研究與探討[J].科園月刊，2008（6）.

[4]高長(zhǎng)偉，王華梁，律德財(cái)，鄭偉強(qiáng).高可靠性智能低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)[J].電器與能效管理技術(shù)，2015，03：27-30+34.

第6篇：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償范文

關(guān)鍵詞： 兩路編碼 柱上 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償 單片機(jī) RS-232

Abstract: Reactive power compensation is an effective method to reduce the loss of power grid and raise the efficiency of transmission. This paper analyses the actuality of reactive power compensation on 10 kV power line on pole and designs an equipment of dynamic reactive power compensation which based on a two-path coding control. This equipment applies the new technology of single-chip computer and wireless， can measure the real-time power factor and reactive power， and can dynamically compensate for the reactive power to rather high accuracy. There is also a function of four- remote control with this equipment， which can store two months of the history-data and can set and transmit the parameter and data by way of wireless. This equipment is of high value for increasing the power factor and reducing the loss of power grid .

Key words: two-path coding control; on pole; automatic reactive-power compensation; single-chip computer; RS-232 interface

1. 引 言

功率因數(shù)和無(wú)功平衡是衡量電網(wǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)志。我國(guó)農(nóng)網(wǎng)普遍存在供電半徑長(zhǎng)、電壓質(zhì)量差、功率因數(shù)低的狀況。如果無(wú)功能得到有效的平衡，不僅能大大降低電網(wǎng)的損耗，而且對(duì)提高電壓質(zhì)量具有重要的意義。但是，目前我國(guó)大部分城鄉(xiāng)電網(wǎng)功率因數(shù)偏低，無(wú)功很不平衡。因此提高電網(wǎng)功率因數(shù)、平衡無(wú)功、提高電壓質(zhì)量、降低線(xiàn)損，是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要課題?，F(xiàn)今國(guó)內(nèi)大部分的無(wú)功補(bǔ)償裝置都是并接電容器固定補(bǔ)償，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。另還有一部分是一路動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，級(jí)數(shù)太少，不能做到精補(bǔ)細(xì)補(bǔ)。因此，如何實(shí)現(xiàn)無(wú)功多路補(bǔ)償，仍是國(guó)內(nèi)外同行關(guān)注的熱點(diǎn)。

本文設(shè)計(jì)了一種基于兩路不等容編碼控制投切的無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，它能隨電網(wǎng)無(wú)功的變化，實(shí)現(xiàn)四級(jí)補(bǔ)償，基本能達(dá)到精補(bǔ)細(xì)補(bǔ)的目的，使得電網(wǎng)的無(wú)功平衡更科學(xué)合理，因而在農(nóng)網(wǎng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。

2. 設(shè)計(jì)思想

本文主要探討基于兩路不等容編碼投切無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制原理以及實(shí)現(xiàn)的方法。在動(dòng)態(tài)跟蹤無(wú)功補(bǔ)償裝置中，如果是單組的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，就可根據(jù)電網(wǎng)無(wú)功以及電壓的狀況進(jìn)行投切;如果是多組等容量投切補(bǔ)償，可根據(jù)循環(huán)投切的原理去設(shè)計(jì)控制策略;如果是多組不等容投切，其控制策略就要復(fù)雜得多。森寶公司之所以研發(fā)該產(chǎn)品，主要是以下兩方面的原因：

1) 降低成本。眾所周知，單組無(wú)功補(bǔ)償裝置不能做到精細(xì)補(bǔ)償，而多組等容的裝置雖能做到相對(duì)精細(xì)的補(bǔ)償，但是其電容器的組數(shù)要多，每組電容器都要配備相應(yīng)的開(kāi)關(guān)和保護(hù)設(shè)備，這就大大增加了設(shè)備的成本，使節(jié)能降損的先期投入成本較大，也使節(jié)能降損的效益降低。如果使用不等容投切，就可大大減少設(shè)備成本，使用戶(hù)的效益最大化。舉例說(shuō)明，要補(bǔ)償300kvar的電容，級(jí)差為100kvar，如果采用等容投切，就需要3臺(tái)電容器和3臺(tái)開(kāi)關(guān)，而如果采用不等容投切，采用補(bǔ)償一個(gè)100kvar和一個(gè)200kvar的方法，就只需要兩臺(tái)電容器和兩臺(tái)開(kāi)關(guān)，這就節(jié)省了1臺(tái)開(kāi)關(guān)和1套保護(hù)裝置的費(fèi)用，并且減少了故障點(diǎn)。 信息來(lái)自:輸配電設(shè)備網(wǎng)

2) 使裝置的體積減小，節(jié)省了空間，也減少故障點(diǎn)。高壓電容器的體積相對(duì)比較龐大，而且對(duì)絕緣距離有一定的要求，電容器的組數(shù)越多，那么體積就會(huì)大大增加，這就增加了施工成本和施工難度。而且，組數(shù)越多，裝置的故障點(diǎn)越多，使裝置的維護(hù)成本增加。使用不等容投切就可以減少這些問(wèn)題。

基于以上思考，本文設(shè)計(jì)了兩路不等容投切的戶(hù)外高壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置。

3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及控制器工作原理

圖 1 系統(tǒng)工作原理圖

如圖1，控制柜內(nèi)裝有兩臺(tái)高壓電容器和高壓真空接觸器，通過(guò)單片機(jī)控制高壓真空接觸器的開(kāi)合，完成投切動(dòng)作。采用高壓熔斷器為電容提供保護(hù)。PT采樣高壓電網(wǎng)的B、C相之間的線(xiàn)電壓，除了提供電壓信號(hào)，還為控制器和控制回路提供電源。CT采樣線(xiàn)電流，為控制器提供電流采樣信號(hào)。CT1-CT4采樣電容器電流，電容器的過(guò)流保護(hù)和缺相保護(hù)提供硬件支持?？刂破鲗⒉杉降木€(xiàn)電壓、線(xiàn)電流、電容器電流的信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算，經(jīng)過(guò)判斷，輸出控制信號(hào)，控制真空接觸器關(guān)合和開(kāi)斷。

4. 控制策略

在控制方式上，裝置采用了按無(wú)功投切和按功率因數(shù)投切兩種方式。用戶(hù)可以根據(jù)需要來(lái)選擇。單就補(bǔ)償?shù)淖罱K目的而言，筆者推薦使用無(wú)功來(lái)控制比較科學(xué)合理。

兩組電容器由于其容量不等，在投切時(shí)就要考慮兩個(gè)電容器的協(xié)調(diào)問(wèn)題，大致來(lái)說(shuō)，分為如下幾個(gè)情況：

1) 兩組都未投入。那么則根據(jù)所選控制方式，根據(jù)實(shí)際參數(shù)量來(lái)投入合適的容量。

2) 小容量電容器已投入。如果過(guò)補(bǔ)，則切電容;如果需要投入的容量大于小電容器而小于大電容器，那么切電容器;如果需要投入的容量大于大電容器，那么投大電容器。

3) 大容量電容器已投入。如果過(guò)補(bǔ)，那么切電容器;如果需要投入的容量大于小電容器，那么投小電容器。

4) 兩個(gè)都已投入。如果過(guò)補(bǔ)，那么根據(jù)過(guò)補(bǔ)的多少，來(lái)選擇切除哪一組電容器。

5 控制器硬件電路設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，通常的做法是利用微控制器或處理器對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，判斷，然后再對(duì)對(duì)象進(jìn)行控制。在本設(shè)計(jì)中為了使采集數(shù)據(jù)更精確，軟件編程更簡(jiǎn)潔，使用新型的智能電表芯片替代了傳統(tǒng)的ADC和部分MCU的工作。在軟硬件設(shè)計(jì)中注重了對(duì)動(dòng)態(tài)電容器的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了10分鐘保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、缺相保護(hù)、延時(shí)保護(hù)等多種保護(hù)功能，使得系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定有效。

圖2 硬件結(jié)構(gòu)圖

如圖2，整體電路由AD，CPU，外圍IC器件組成。使用專(zhuān)用測(cè)量芯片CS5460替代了原先的ADC和部分單片機(jī)的工作，通過(guò)芯片內(nèi)的硬件算法得到Irms、Vrms、P。主CPU使用51系列芯片，其內(nèi)部自帶20K字節(jié)的FLASHROM和512字節(jié)的RAM，設(shè)計(jì)中，全部采用其內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。外圍IC器件主要包括外部擴(kuò)展的一片E2PROM存儲(chǔ)器，它擁有32K字節(jié)的存儲(chǔ)空間，用來(lái)存儲(chǔ)參數(shù)設(shè)定值及歷史數(shù)據(jù);時(shí)鐘芯片為系統(tǒng)工作提供時(shí)間參考;另外，人機(jī)接口模塊選用了ZLG7289BP鍵盤(pán)顯示管理芯片。該芯片可以同時(shí)管理8個(gè)數(shù)碼管和64個(gè)按鍵，采用SPI總線(xiàn)接口，便于進(jìn)行級(jí)聯(lián)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)還有RS-232串行通訊接口，可以上傳下傳數(shù)據(jù)，進(jìn)行遙控遙測(cè)。

6.軟件實(shí)現(xiàn)

本裝置主要是實(shí)現(xiàn)按實(shí)時(shí)無(wú)功來(lái)控制電容器的投切，具體軟件流程圖如3 所示

圖3 控制器軟件流程示意簡(jiǎn)圖

6.1 功能實(shí)現(xiàn)。

軟件必須做到以下功能：采集數(shù)據(jù)并傳給CPU，然后進(jìn)行算法運(yùn)算并處理，發(fā)控

制命令，另外還必須有顯示，通信的功能。

本裝置控制器的軟件通過(guò)匯編和C語(yǔ)言混合編程實(shí)現(xiàn)了以下功能：

1) 采集調(diào)理后信號(hào)，計(jì)算出線(xiàn)路電壓、電流、功率因數(shù)、有功、無(wú)功。

2) 通過(guò)繼電器控制真空接觸器可按照無(wú)功的實(shí)時(shí)情況對(duì)補(bǔ)償電容進(jìn)行合理控制?？刂破鬟€具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、速斷、10Min、動(dòng)作次數(shù)、缺相等保護(hù);

3) 提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘，并能存儲(chǔ)必要的電量數(shù)據(jù)。

4) 數(shù)碼管顯示電量數(shù)據(jù)，并可通過(guò)按鍵調(diào)整參數(shù)。

5) 通過(guò)RS-232串口通信模塊實(shí)現(xiàn)通信。通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信能調(diào)出控制器中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。其中歷史數(shù)據(jù)包括近兩個(gè)月的整點(diǎn)數(shù)據(jù)和近100次的動(dòng)作記錄。

6.2 算法實(shí)現(xiàn)

(1) 運(yùn)算算法

運(yùn)算算法結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

控制器只采集線(xiàn)路上的一個(gè)線(xiàn)電壓和一個(gè)相電流來(lái)對(duì)線(xiàn)路的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率以及功率因數(shù)進(jìn)行計(jì)算。電壓和電流的有效值由CS5460進(jìn)行硬件計(jì)算。在線(xiàn)路的電壓和電流都為三相對(duì)稱(chēng)的情況下，系統(tǒng)的無(wú)功功率為其中φ為功率因數(shù)角。又因?yàn)?比 超前900，幅值相差 倍，所以可得

由上式可知，只要采集Ucb和Ia，并將它們送入CS5460里，按照有功功率的方法進(jìn)行計(jì)算，再乘以 ，就得到實(shí)際線(xiàn)路的無(wú)功功率。有了無(wú)功功率，就可以求出系統(tǒng)的有功功率為功率因數(shù)為φ角的正負(fù)由無(wú)功功率的正負(fù)來(lái)判斷，當(dāng)Q>0時(shí)，φ>0，負(fù)載為感性;當(dāng)Q

(2) 保護(hù)算法

保護(hù)算法如圖5所示，程序按順序依次判斷是否執(zhí)行各保護(hù)。其中，過(guò)流保護(hù)和過(guò)流速斷保護(hù)判斷的是電容器的電流，當(dāng)電容器中任一相電流超過(guò)保護(hù)設(shè)定值時(shí)，即啟動(dòng)保護(hù)。 信息請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)

過(guò)壓保護(hù)和欠壓保護(hù)以過(guò)壓值和欠壓值來(lái)判斷是否需要啟動(dòng)保護(hù)。缺相保護(hù)是判斷當(dāng)有一相電容器電流為零時(shí)，就啟動(dòng)保護(hù)。當(dāng)電容器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)時(shí)，裝置推出控制。其中過(guò)流和缺相保護(hù)還設(shè)置了保護(hù)位，當(dāng)保護(hù)位被人工清除時(shí)，裝置才可重新進(jìn)入控制狀態(tài)。

圖5 保護(hù)算法

第7篇：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償范文

關(guān)鍵詞：功率因數(shù) 無(wú)功 補(bǔ)償 供電

中圖分類(lèi)號(hào)：TD8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0091-01

1 立項(xiàng)背景

顯德汪礦隨著大量大容量感性設(shè)備的投入，功率因數(shù)遠(yuǎn)低于國(guó)家功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法中0.90以上的規(guī)定，月平均增交39.8萬(wàn)元無(wú)功罰款。其大功率提升設(shè)備等頻繁啟動(dòng)引起無(wú)功沖擊，造成了電網(wǎng)電壓波動(dòng)與閃變。同時(shí)電子設(shè)備整流裝置使用中產(chǎn)生的諧波，造成了配電網(wǎng)繼電保護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)以及檢測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)誤測(cè)、誤報(bào)。使配電網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)一步惡化，供電的可靠性、安全性降低。無(wú)功沒(méi)有就地補(bǔ)償，大量無(wú)功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，增加了線(xiàn)路和變壓器因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗。因此，如何提高功率因數(shù)，改善供電質(zhì)量。安全供電，經(jīng)濟(jì)供電成為我礦急待解決的問(wèn)題。

2 調(diào)研與選型設(shè)計(jì)

為了達(dá)到較好的無(wú)功補(bǔ)償效果，保證電網(wǎng)供電質(zhì)量?？紤]系統(tǒng)諧波、電壓波動(dòng)與閃變達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，并保證系統(tǒng)總功率因數(shù)達(dá)標(biāo)并且系統(tǒng)輕載時(shí)不過(guò)補(bǔ)。針對(duì)無(wú)功變化較快的情況，在現(xiàn)有治理方案中，以SVG為最佳方案。SVG系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間≤10 ms，可以快速跟蹤負(fù)荷的變化，追補(bǔ)無(wú)功尖峰，實(shí)現(xiàn)理想的實(shí)時(shí)補(bǔ)償。而本身不產(chǎn)生諧波，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)諧波與背景諧波具備治理能力。是當(dāng)今無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域較為先進(jìn)的補(bǔ)償裝置，技術(shù)成熟。經(jīng)多方調(diào)研、論證，決定與山東泰開(kāi)電力電子有限公司合作，對(duì)6 kV系統(tǒng)進(jìn)行基于柔性技術(shù)的SVG靜止同步動(dòng)態(tài)無(wú)功集中補(bǔ)償改造。

我礦35 kV變電站6 kV供電系統(tǒng)，是雙回路、雙母線(xiàn)分段加聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)輻射供電方式。正常運(yùn)行方式，合母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，一回路運(yùn)行，一回路備用。經(jīng)測(cè)算6 kV母線(xiàn)平均功率因數(shù)0.51，功率因數(shù)提高到0.98需要無(wú)功功率3.4Mvar，最終確定無(wú)功補(bǔ)償容量為3.7 Mvar。為保證補(bǔ)償?shù)倪B續(xù)性、不間斷性，故選用SVG-6/3.7 Mvar靜止動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置兩套，6 kV母線(xiàn)Ⅰ、Ⅱ段各安裝一套。正常時(shí)一套運(yùn)行，一套備用。

3 SVG的工作原理

SVG-3.7 Mvar靜止同步動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置主要由連接電抗器、控制屏、啟動(dòng)柜和功率柜等組成。它以三相大功率電壓源型變流器為核心，其輸出電壓通過(guò)電抗器接入6kv系統(tǒng)，與系統(tǒng)側(cè)電壓保持同頻、同相，通過(guò)調(diào)節(jié)橋式電路其輸出電壓幅值與系統(tǒng)電壓幅值的關(guān)系來(lái)確定輸出功率的性質(zhì)與容量。當(dāng)其幅值大于系統(tǒng)側(cè)電壓幅值時(shí)輸出容性無(wú)功，小于時(shí)輸出感性無(wú)功。串聯(lián)電抗器的主要作用是將SVG與電網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)能量的緩沖，同時(shí)減少SVG輸出電流的諧波含量。

4 應(yīng)用效果

兩套SVG-3.7Mvar靜止同步動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，于2011年8月安裝調(diào)試運(yùn)行，正常運(yùn)行狀態(tài)下補(bǔ)償效果較好，功率因數(shù)達(dá)0.98以上，電網(wǎng)諧波、電壓波動(dòng)與閃變等電能質(zhì)量經(jīng)測(cè)試均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。使用中發(fā)現(xiàn)存在如下幾個(gè)問(wèn)題，需進(jìn)一步改進(jìn)。

（1）功率柜中功率單元控制板故障率較高，停機(jī)維護(hù)次數(shù)多，時(shí)間長(zhǎng)。

（2）整套裝置發(fā)熱量大而通風(fēng)散熱效果不佳，夏季超溫停機(jī)頻繁。對(duì)此我們?cè)谑覂?nèi)安裝空調(diào)解決了此問(wèn)題。

（3）功率柜內(nèi)各功率單元的IGBT工作中發(fā)熱量較大，散熱采用柜頂安裝大功率抽風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)道排出室外。由于風(fēng)機(jī)抽風(fēng)的原因，將大量灰塵吸入室內(nèi)和SVG功率柜，因此，定期更換功率柜門(mén)的防塵過(guò)濾棉，定期清掃功率柜內(nèi)功率單元上的灰塵，經(jīng)常打掃動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償室成為一項(xiàng)準(zhǔn)常態(tài)工作。否則超溫停機(jī)，建議改進(jìn)散熱方式。

5 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益

（1）減少電能損失。

高壓6 kV母線(xiàn)無(wú)功就地補(bǔ)償，降低線(xiàn)路和變壓器因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗，其中：主供365線(xiàn)路年節(jié)約線(xiàn)路損耗電費(fèi)：補(bǔ)償后流過(guò)線(xiàn)路電流減少量ΔI=（P/√3×U×cosφ1）-（P/√3×U×cosφ2）=8000/1.732×35×0.51-8000/1.732×35×0.98=124.1 A。線(xiàn)路損耗有功功率減少P損=3I2R=3×128.652×0.2345Ω/km×7.8 km/1000=90.8 kw。年節(jié)約電費(fèi)：90.8×24小時(shí)×365天×0.7元/kwh=55.68萬(wàn)元。

（2）減少礦電費(fèi)支出。

未補(bǔ)償前，電力設(shè)備從電網(wǎng)吸取過(guò)多的無(wú)功電力，沒(méi)有達(dá)到無(wú)功就地平衡，按供電局頒發(fā)《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》，月平均增收無(wú)功罰款39.8萬(wàn)元。安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置后每月不僅無(wú)罰款，而且還獎(jiǎng)勵(lì)0.95～1.2萬(wàn)元。

（3）減少主變壓器增容投資。

我礦主變?nèi)萘?2500 kVA，用電高峰期經(jīng)常出現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，計(jì)劃增容改造。無(wú)功就地補(bǔ)償后，功率因數(shù)提高，視在功率S值相應(yīng)下降。也即主供變壓器實(shí)際使用容量減少，相對(duì)容量增加了ΔS=S1-S2=P（1/cosφ1-1/cosφ2）。變壓器潛力得到充分挖掘，節(jié)約了變壓器增容一次性資金投入。同時(shí)節(jié)約了每月支付給電業(yè)部門(mén)按變壓器容量收取的增容部分基本電費(fèi)。

第8篇：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償范文

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 能量損耗 無(wú)功功率補(bǔ)償 MTSC裝置

為提高供電設(shè)備效率，減少供電線(xiàn)路電能損失，國(guó)內(nèi)外自上世紀(jì)50 年代初就開(kāi)始進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的研究工作，其方法主要有兩種：一種是在電網(wǎng)上并聯(lián)電容器，通過(guò)提高電網(wǎng)的功率因數(shù)達(dá)到減少線(xiàn)路電壓損耗，提高供電設(shè)備利用率的目的;另外一種是在電網(wǎng)上并入同步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)改變同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的方法來(lái)改變電路負(fù)載特性。其中前一種方法適用于居民、商業(yè)及小型工廠的低壓供電系統(tǒng)，而后一種方法適用于大型工廠中的無(wú)功功率補(bǔ)償。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于電路特性是隨時(shí)變化的，為了達(dá)到較好的補(bǔ)償效果，就必須動(dòng)態(tài)跟蹤電路特性的變化，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路中U 與I 的相位差角，根據(jù)角的大小決定并聯(lián)電容器的值?；镜墓β室驍?shù)cosφ補(bǔ)償電路如圖1 所示。

電路中的K1～Kn在自動(dòng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置中可采用雙向可控硅，在電路工作時(shí)，一般保證cosφ< 0.95，避免電路出現(xiàn)諧振現(xiàn)象，損壞電網(wǎng)供電設(shè)備和用電器。具體的方法是通過(guò)對(duì)電壓U和電流I的相位檢測(cè)來(lái)判斷是否并入補(bǔ)償電容器，并入幾個(gè)，這些都是通過(guò)控制裝置自動(dòng)完成的，這就是動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的工作原理。

2 　現(xiàn)有補(bǔ)償裝置存在的問(wèn)題及解決方法

上面所述的方法只局限于某一段電路，并沒(méi)有從整個(gè)電力網(wǎng)的角度來(lái)分析。為了彌補(bǔ)這一缺陷，就有必要對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)中的各段電路功率因數(shù)補(bǔ)償裝置進(jìn)行集中調(diào)控，使整個(gè)系統(tǒng)處于協(xié)調(diào)工作狀態(tài)。由于現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)整網(wǎng)連調(diào)，所以，有必要增加動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置的數(shù)據(jù)通訊功能，將其工作狀態(tài)及相關(guān)的電流、電壓、功率因數(shù)、工作溫度、環(huán)境狀態(tài)等參數(shù)發(fā)送到總調(diào)室，總調(diào)室中的主控微機(jī)則根據(jù)前端工作狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整控制參數(shù)達(dá)到整網(wǎng)均衡運(yùn)行的目的。

另外，在分析補(bǔ)償過(guò)程中所提到的電容器，是按理想電容器來(lái)分析計(jì)算的，實(shí)際的電容器可等效為電阻R與電容器C并聯(lián)電路，如圖2所示，電路的矢量圖如圖3所示。

由矢量圖可列

式中：tgδ———為介質(zhì)損耗系數(shù)；δ———為介質(zhì)損

耗角

由式可見(jiàn)：電阻R減小，電容器介質(zhì)損耗增加，電容器發(fā)熱，電解液易枯竭使電容量減小，補(bǔ)償不足。同時(shí)，電容器在密閉較嚴(yán)時(shí)易出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決這一問(wèn)題，也應(yīng)對(duì)電容器的工作溫度、電容量等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果及時(shí)發(fā)送給控制終端，便于及時(shí)維修更換，避免事故的發(fā)生。

對(duì)于功率因數(shù)補(bǔ)償問(wèn)題，多年來(lái)，人們一直在變壓器輸出端或工廠電力入口等前端上進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，補(bǔ)償方案如圖4所示。

由圖可見(jiàn)，前端補(bǔ)償只補(bǔ)償了10 kV以上供電網(wǎng)的無(wú)功電流，400 V低壓輸電網(wǎng)下端的無(wú)功電流并沒(méi)有得到補(bǔ)償，而現(xiàn)今居民和商業(yè)用電戶(hù)，多采用節(jié)能型日光燈照明，電路功率因數(shù)低，且得不到補(bǔ)償圖5為了解決這一問(wèn)題，有必要開(kāi)發(fā)研制一種造價(jià)低、性能好的小型動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置(MTSC) 。將此裝置安裝于居民(或商業(yè)) 用戶(hù)的集中供電箱中，這樣就構(gòu)成了新的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制方案，如圖

由圖可見(jiàn)，采用這種方式后，對(duì)于變壓器至用戶(hù)集中配電箱這段電路的線(xiàn)路損失也得到了補(bǔ)償，其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)可觀的。

3 　動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置數(shù)據(jù)采集、傳輸控制方案的實(shí)現(xiàn)

3.1 　采集傳輸參數(shù)

(1) 變壓器工作溫度T1 ～ T6

(2) 各相電源電壓　UA UB UC

(3) 各相電流　IA IB IC

(4) 功率因數(shù)　cosφA cosφB cosφC

(5) 無(wú)功電流　I rA I rB I rC

(6) 負(fù)荷饋電處電壓　V a V b V c

(7) 切入補(bǔ)償通道號(hào)　Ac1～4 Bc1～4 Cc1～4

(8) 電力電容器工作溫度　t1 ～ t12

(9) 可控硅功率組件溫度　tk1 ～ t k12

(10) 有功功率　PA PA PA

(11) 無(wú)功功率　QA QB QC

(12) 視在功率　S A SB S C

(13) 臺(tái)區(qū)用戶(hù)電量　最多為30 個(gè)單元720戶(hù)

3.2 　采集傳輸控制參數(shù)

(1) 電力電容投切保護(hù)控制　12 路開(kāi)關(guān)量

(2) 可控硅過(guò)流保護(hù)控制　12 路開(kāi)關(guān)量

(3) 可控硅過(guò)壓保護(hù)控制　12 路開(kāi)關(guān)量

(4) 用戶(hù)竊電、欠費(fèi)停/ 供電控制　最多720個(gè)開(kāi)關(guān)量

3.3 　采集傳輸控制系統(tǒng)方塊圖及各部分的作用

采集傳輸控制系統(tǒng)方塊圖如圖6 所示。

3.3.1 　傳感器部分

傳感器部分將現(xiàn)場(chǎng)的電流、電壓、溫度、功率等參數(shù)變成采集傳輸控制器所能識(shí)別的信號(hào)(一般為0～5 VDC輸入) ，以便采集傳輸控制器對(duì)其進(jìn)行分析、計(jì)算，根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果，發(fā)出相對(duì)應(yīng)的控制信息，控制系統(tǒng)正常工作。

3.3.2 　電量采集控制器

電量采集控制器是集電量采集、傳輸、控制用戶(hù)停/供電以及防竊電功能為一體的前端設(shè)備，安裝于用戶(hù)各單元配電箱中，能實(shí)時(shí)采集用戶(hù)的用電信息，并具有防竊電功能，當(dāng)用電戶(hù)有竊電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，通過(guò)低壓電力線(xiàn)載波傳輸給采集傳輸集中控制器，采集傳輸集中控制器再將信息通過(guò)傳輸媒體發(fā)送給終端接收控制設(shè)備(或控制竊電戶(hù)停電) 。

3.3.3 　采集傳輸集中控制器

采集傳輸集中控制器是裝于變壓器臺(tái)區(qū)內(nèi)的一臺(tái)主控機(jī)，它能同時(shí)采集64 路信號(hào)(模擬量或數(shù)字量) ，并能與30 臺(tái)電量采集傳輸控制器通訊，進(jìn)行電量計(jì)量、遠(yuǎn)程供/ 停電控制、竊電報(bào)警等操作。同時(shí)還能與現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置相配合，將該裝置的工作狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)通過(guò)傳輸媒體傳輸給終端計(jì)算機(jī)，達(dá)到全局網(wǎng)無(wú)功功率平衡補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

3.3.4 　動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償控制器

動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償控制器是根據(jù)電網(wǎng)電壓與電流的相位差來(lái)控制電力電容器組是否投切、投切極數(shù)的一種控制器，通過(guò)改變投切極數(shù)來(lái)改變無(wú)功電流大小而達(dá)到改變的目的。

3.3.5 　電力電容器組及可控硅開(kāi)關(guān)組件

電力電容器組及可控硅開(kāi)關(guān)組件是與動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償控制器相配合，完成動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)囊环N附屬組件，它能根據(jù)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置所發(fā)出的控制信息完成相關(guān)的投切動(dòng)作。

以上簡(jiǎn)述了系統(tǒng)組成及部分作用，其中，前端電量采集控制器是為今后推廣應(yīng)用遠(yuǎn)程電量管理而設(shè)置的，可根據(jù)實(shí)際情況決定取舍。

4 　結(jié)論

通過(guò)以上闡述，不難看出在原有的無(wú)功功率補(bǔ)償產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，配置數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制系統(tǒng)，能使整個(gè)輸電網(wǎng)有效地聯(lián)調(diào)，并得到很好的無(wú)功功率補(bǔ)償效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 　諸俊偉。電力系統(tǒng)分析[M] 。北京：水利電力出版社，1995。

第9篇：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償范文

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償；諧波治理

1.引言

電壓和諧波是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。電壓水平直接反映為無(wú)功的平衡程度。機(jī)械式投切電容器和電抗器為代表的第一代靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置以及同步調(diào)相機(jī)為代表的第一代動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)方便的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外獲得廣泛應(yīng)用。由于機(jī)械開(kāi)關(guān)響應(yīng)速度（10-30s）無(wú)法跟蹤負(fù)荷無(wú)功電流的快速變化，且易引起沖擊涌流和操作過(guò)電壓，70年代晶閘管等電力電子器件取代機(jī)械開(kāi)關(guān)，誕生了第二代無(wú)功補(bǔ)償裝置，代表設(shè)備有晶閘管投切電容器TSC、晶閘管控制電抗器TCR和磁控電抗器MCR。第二代裝置在調(diào)節(jié)響應(yīng)速度上大大提升，但仍屬于阻抗型裝置，補(bǔ)償性能受制于系統(tǒng)參數(shù)，且TCR/MCR本身就是諧波源，易產(chǎn)生諧波振蕩放大等嚴(yán)重問(wèn)題。70年代末，通過(guò)大功率電力電子器件高頻開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)無(wú)功能量變換的第三代無(wú)功補(bǔ)償裝置—自換相技術(shù)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置（Static Var Generator，SVG）誕生，實(shí)現(xiàn)了無(wú)功補(bǔ)償功能的飛躍。

智能電網(wǎng)（Smart Grids）是應(yīng)用智能傳感和測(cè)量技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、控制方法及決策支持系統(tǒng)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全為目標(biāo)的電網(wǎng)智能化，其主要特征包括自愈、激勵(lì)用戶(hù)、抵御災(zāi)害、滿(mǎn)足用戶(hù)高電能質(zhì)量需求、容許各種不同發(fā)電形式的接入、資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行等。無(wú)功補(bǔ)償和諧波問(wèn)題在智能電網(wǎng)環(huán)境下面臨了新挑戰(zhàn)：1）電力電子器件和智能組件大量應(yīng)用，使得無(wú)功補(bǔ)償和諧波問(wèn)題更加復(fù)雜；2）電力負(fù)荷對(duì)電壓和諧波指標(biāo)提出了更高要求；3）智能電網(wǎng)特性要求無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理設(shè)備更智能、更快速響應(yīng)、更高效。因此，研究智能電網(wǎng)環(huán)境下典型行業(yè)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

本文選取了智能電網(wǎng)最具代表性的風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)和軌道交通3個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，對(duì)其發(fā)電或負(fù)荷特征、需求分析、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析3個(gè)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)討論。分析結(jié)果表明，SVG型無(wú)功補(bǔ)償裝置和APF型諧波裝置在綜合性能和經(jīng)濟(jì)性上的平衡優(yōu)勢(shì)，是建設(shè)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵組件。

2.風(fēng)力發(fā)電

2.1 發(fā)電特征

風(fēng)速、風(fēng)向的不確定性以及風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性（風(fēng)電機(jī)組類(lèi)型復(fù)雜多樣，其中感應(yīng)異步電機(jī)型風(fēng)電機(jī)組數(shù)量眾多），使得風(fēng)電機(jī)組輸出功率是隨機(jī)波動(dòng)的，導(dǎo)致并網(wǎng)功率因數(shù)不合格、電壓波動(dòng)和穩(wěn)定性差等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓暫降。輔助組件大量采用電力電子器件，產(chǎn)生大量諧波電流。

2.2 智能電網(wǎng)環(huán)境下的需求分析

風(fēng)力發(fā)電是世界各國(guó)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一。智能電網(wǎng)環(huán)境將極大促進(jìn)各類(lèi)型、各規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)快速發(fā)展（發(fā)電容量比重超過(guò)10%），因此目前風(fēng)力發(fā)電的低效、脆弱和低可靠性問(wèn)題必須得以解決，使得：

1）滿(mǎn)足風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求，補(bǔ)償傳輸線(xiàn)路、升壓變壓器和風(fēng)電機(jī)組無(wú)功損耗，保持功率因數(shù)在0.95以上；

2）減少系統(tǒng)電壓的波動(dòng)對(duì)風(fēng)機(jī)的影響，減少切機(jī)次數(shù)；

3）使風(fēng)電場(chǎng)具有較好的低電壓穿越能力；

4）配套裝置成熟高效、維護(hù)簡(jiǎn)單、成本適中。

2.3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

可供風(fēng)電場(chǎng)選擇的無(wú)功補(bǔ)償裝置主要有以下幾類(lèi)：①分組電容器；②串聯(lián)電抗器；③TCR型或MCR型可調(diào)式電容器組（SVC）；④SVG；⑤SVG+FC（補(bǔ)償電容器組）5種類(lèi)型。此5種類(lèi)型無(wú)功補(bǔ)償裝置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析對(duì)比如表1所示。在目前工程實(shí)際中，通常取方案②或取經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)折中的方案⑤，進(jìn)而根據(jù)需要合理設(shè)計(jì)補(bǔ)償裝置容量：

1）對(duì)于接入節(jié)點(diǎn)為電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的風(fēng)電場(chǎng)或大型風(fēng)電場(chǎng)，須以潮流計(jì)算為依據(jù)，并充分考慮系統(tǒng)現(xiàn)有補(bǔ)償能力和風(fēng)機(jī)無(wú)功調(diào)節(jié)能力，以確定無(wú)功補(bǔ)償容量，目前我國(guó)西北風(fēng)電基地常用的補(bǔ)償方案為SVC+FC，SVC單獨(dú)運(yùn)行。

2）對(duì)于中小型風(fēng)電場(chǎng)，考慮到其對(duì)電網(wǎng)影響相對(duì)較小，可按以下原則設(shè)計(jì)：對(duì)于恒速恒頻風(fēng)電機(jī)，補(bǔ)償容量可按風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的50%-60%設(shè)計(jì)；對(duì)于變速恒頻風(fēng)電機(jī)，補(bǔ)償容量可按風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的30%-40%設(shè)計(jì)；對(duì)于直驅(qū)同步風(fēng)電機(jī)，補(bǔ)償容量可按風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的20%-30%設(shè)計(jì)；補(bǔ)償方案通常選較經(jīng)濟(jì)的MCR型SVC。

3.電動(dòng)汽車(chē)

3.1 負(fù)荷特征

主要負(fù)荷為電動(dòng)汽車(chē)充電機(jī)和充電站系統(tǒng)。其負(fù)荷特征主要有：

1）電動(dòng)汽車(chē)充電機(jī)和充電站系統(tǒng)為非線(xiàn)性負(fù)載，充電過(guò)程中將給電網(wǎng)注入較大諧波電流，諧波次數(shù)主要為次，1，2，3，…，即5次、7次、11次、13次等奇次諧波，次數(shù)越高，諧波幅值越小。

2）諧波與基波關(guān)系不固定，負(fù)載越輕，則諧波越大，基波越??；濾波電感越大，則諧波越小，基波越大。

3）大規(guī)模保有量的電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際充電行為是隨機(jī)的，導(dǎo)致電力系統(tǒng)多個(gè)變電站負(fù)載率隨機(jī)波動(dòng)，常規(guī)無(wú)功補(bǔ)償難以應(yīng)對(duì)。

3.2 智能電網(wǎng)環(huán)境下的需求分析

目前常用電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備主要有以下兩類(lèi)：

1）不控整流設(shè)備+DC/DC變換器。優(yōu)點(diǎn)是體積小、直流側(cè)電壓紋波小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、高頻隔離，缺點(diǎn)是變換效率低、電網(wǎng)側(cè)電流總畸變率大（在30%左右），5次、7次、11次和13次等奇次諧波超出國(guó)標(biāo)要求。

2）PWM整流設(shè)備+DC/DC變換器。優(yōu)點(diǎn)是體積小、輸出紋波低、動(dòng)態(tài)性能好、功率因數(shù)高、變換效率高、電網(wǎng)側(cè)電流總畸變率低，不需要配置的諧波治理裝置，但由于目前價(jià)格昂貴，應(yīng)用較少。

電動(dòng)汽車(chē)是世界各國(guó)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一。電動(dòng)汽車(chē)與智能電網(wǎng)相互影響、共同推動(dòng)。智能電網(wǎng)環(huán)境極大促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)以及各規(guī)模充電機(jī)（站）快速發(fā)展（我國(guó)規(guī)劃目標(biāo)是2020年電動(dòng)汽車(chē)保有量達(dá)到500萬(wàn)輛以上）；電動(dòng)汽車(chē)充放電特性可有效平抑電網(wǎng)負(fù)荷峰谷波動(dòng)、接納間歇性能源以及提高電網(wǎng)利用效率。因此目前電動(dòng)汽車(chē)充電的低效、低可靠性、對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量影響大、造價(jià)昂貴等問(wèn)題必須得以解決。

3.3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

可供電動(dòng)汽車(chē)充電機(jī)（站）選擇的諧波防治裝置主要有以下幾類(lèi)：①無(wú)源濾波器；②有源濾波器（APF）；③無(wú)源+有源混合性濾波器3種類(lèi)型。此3種類(lèi)型諧波防治裝置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析對(duì)比如表2所示。

在目前工程實(shí)際中，基于經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能的綜合考慮，通常取方案②或取經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)折中的方案③，進(jìn)而根據(jù)需要合理設(shè)計(jì)補(bǔ)償裝置容量，其容量設(shè)計(jì)公式為：

（式2-1）

式中：為可靠系數(shù)，取1.05-1.20；為充電機(jī)充電效率；為充電機(jī)在交流電源輸入端產(chǎn)生的諧波電流含有率；為單臺(tái)充電機(jī)功率。

對(duì)于充電容量較大的充電站，還需考慮電力系統(tǒng)周邊電容性補(bǔ)償容量引發(fā)5次、7次諧振的可能，在規(guī)劃工作中需做進(jìn)一步做測(cè)試分析，必要時(shí)需考慮對(duì)電容性補(bǔ)償容量進(jìn)行改造（改為4.5%或6%電抗率）。

4.軌道交通

4.1 負(fù)荷特征

主要負(fù)荷為軌道交通的牽引和輔助供電系統(tǒng)。其負(fù)荷特征主要有：

1）行車(chē)頻率的不連續(xù)性引起牽引負(fù)載率變化大，主變無(wú)功損耗和負(fù)荷電流變化大，因此，主變所需補(bǔ)償容量變化范圍大，需采用可靠的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。

2）在負(fù)載率較輕時(shí)（行車(chē)間隙），無(wú)功功率過(guò)剩，功率因數(shù)低；在負(fù)載率較重時(shí)（行車(chē)期），無(wú)功功率不足，功率因數(shù)同樣低。

3）列車(chē)在行車(chē)過(guò)程中加速、制動(dòng)、乘客人數(shù)、坡度、操作等因素亦使得牽引負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)。

4）軌道交通普遍存在多條線(xiàn)路由同一變電站供電的現(xiàn)象，受各條線(xiàn)路規(guī)劃先后影響，供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和供電線(xiàn)路長(zhǎng)度逐年增長(zhǎng)，供電網(wǎng)絡(luò)充電功率變化導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償需求變化。

5）城市軌道交通供電系統(tǒng)通常采用環(huán)網(wǎng)方式，且運(yùn)行方式復(fù)雜，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償要求高。

4.2 智能電網(wǎng)環(huán)境下的需求分析

軌道交通是電動(dòng)汽車(chē)在有軌公共交通領(lǐng)域的延伸，在歐洲、美國(guó)和我國(guó)有著重要戰(zhàn)略地位。近年來(lái)，我國(guó)城市軌道交通迅猛發(fā)展，截止2012年，城市軌道線(xiàn)路五十余條，運(yùn)營(yíng)里程約1600公里，預(yù)計(jì)到2015年全國(guó)22個(gè)城市擁有79條城市軌道線(xiàn)路，運(yùn)營(yíng)里程2259.84公里。因此軌道交通的高速發(fā)展、高速大牽引力機(jī)車(chē)對(duì)電網(wǎng)的影響、合理控制造價(jià)等問(wèn)題必須得以解決，使得：

1）經(jīng)濟(jì)且合理地補(bǔ)償軌道交通的牽引和輔助供電系統(tǒng)的無(wú)功需求；

2）不對(duì)接入的城市電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染；

3）運(yùn)行損耗小，節(jié)能降耗效果顯著；

4）占地、電磁干擾等滿(mǎn)足城市設(shè)施建設(shè)指標(biāo)。

4.3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

可供軌道交通選擇的無(wú)功補(bǔ)償裝置主要有以下幾類(lèi)：①分組電容器；②TCR型或MCR型SVC；③SVG；④SVG+FC；⑤有源電力濾波器（APF）5種類(lèi)型，類(lèi)型①-④的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析詳見(jiàn)表1-1，類(lèi)型⑤是一種特殊的SVG，經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能可參考③。

在目前城市軌道交通工程實(shí)際中，由于SVG占地面積小、布置和擴(kuò)展靈活、無(wú)需配套加裝濾波設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，使得采用SVG設(shè)備的方案在施工建設(shè)總投資費(fèi)用上要優(yōu)于采用SVC設(shè)備方案。

此外，SVG具有不產(chǎn)生諧波；運(yùn)行損耗小；運(yùn)行噪聲低；電磁干擾??；具有快速電壓支撐能力，可以充分提高牽引供電能力、提高牽引變壓器等設(shè)備的利用率等突出優(yōu)點(diǎn)，因此，不同于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域補(bǔ)償方案選擇的多樣化，采用SVG設(shè)備的方案是城市軌道交通領(lǐng)域的最優(yōu)選擇。

5.結(jié)論

本文選取了智能電網(wǎng)最具代表性的風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)、軌道交通3個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，對(duì)其發(fā)電或負(fù)荷特征、需求分析、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析3個(gè)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)討論。分析結(jié)果表明，非線(xiàn)性、隨機(jī)型負(fù)荷大量涌現(xiàn)是智能電網(wǎng)重要特征，現(xiàn)有傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置和諧波治理裝置難以應(yīng)對(duì)，SVG型無(wú)功補(bǔ)償裝置和APF型諧波治理裝置在響應(yīng)速度、可靠性等綜合性能以及土地和空間占用、損耗、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)上的具有更好的平衡優(yōu)勢(shì)，可作為智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵組件。

本文目前僅就典型行業(yè)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理中的負(fù)荷特征、需求分析、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析等問(wèn)題進(jìn)行了綜述。事實(shí)上，在行業(yè)規(guī)模（如不同規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的差異、電動(dòng)汽車(chē)充電站規(guī)模差異）、設(shè)計(jì)差異（如周邊電容性補(bǔ)償容量對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電站諧波治理裝置容量設(shè)計(jì)的影響、城市空間對(duì)軌道交通補(bǔ)償設(shè)備土地和空間的限制）、需求差異（如電動(dòng)汽車(chē)分散式充電樁和集中式充電站）等問(wèn)題上，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作存在差別，其研究對(duì)于工程實(shí)際具有重大價(jià)值，本文因篇幅問(wèn)題留作后續(xù)詳細(xì)討論分析。

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