变电站10kv系统电压无功综合控制装置的研制

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2、频器高压变频器运动控制机械传动机器视觉传感器现场仪表显示控制仪表分析测试仪表执行机构工业安全低压电器电源纺织机械包装机械塑料机械橡胶机械印刷机械烟草机械起重机械工程机械物流仓储电梯机床冶金汽车电子建材造纸矿业水业石化电力风电太阳能节能铁路轨道交通首页工控论坛专业论文方案与应用海外文摘使用维修资料下载在线教程自动化培训技术研讨会有奖征文专业图书当前位置：首页技术中心专业论文变电站 10kV 系统电压无功综合控制装置的研制作者：出处：阅读：2062 发布时间：2007-8-30 12:10:00供稿：中国工控网1 引言电压无功的最优控制是提

3、高供电质量、减少线路损耗的主要手段。随着电力行业对提高电能质量、降低线损的要求日益迫切，10kV 系统的无功补偿问题受到越来越广泛的关注。目前，无功补偿装置存在如下问题：功能简单、联网能力薄弱1、抗干扰能力差、控制精度低2，投切电容和调节变压器的判据是利用在线测量的功率因数与整定的功率因数相比较的原理来确定的，在这种情况下投切电容器难免会引起电流、电压的波动，既影响供电质量，又降低设备寿命3。本文研制的新型变电站 10kV 系统电压无功综合控制装置采用微机分析控制技术，利用同时进行功率因数控制与电压控制的方法，以变压器 10kV 侧母线电压、功率因数、无功需求为控制目标，通过变压器分极有载调压

4、以及电容器的自动投切将电压、功率因数控制在设定的范围内，弥补了当前无功补偿装置存在的不足。2 装置的功能和原理2.1 装置的功能（1）用于不同运行方式的变电站。如双变压器变电站的 2 台变压器并列运行，双变压器变电站的 1 号主变运行、2 号主变停运，双变压器变电站的 2 号主变运行、1 号主变停运，单变压器变电站，双变压器变电站的 2 台变压器分段运行等4。（2）控制方式。以主变 10kV 侧的电压、功率因数和无功需求为控制目标，可实现分级有载调压，将电压控制在设定范围内；利用电容器的补偿作用，将功率因数控制在设定范围内。（3）采用分体模块式高压真空专用断路器。5 组该断路器任意可选，可根据

5、总补偿容量分组。（4）进行网络通讯。将运行状态信息、自诊断信息向外传送，并接受调度及当地监控主机发来的命令，实现电容器投切及升压降压的遥控操作。有 4 种工作方式可选择：调压远动、补偿自动，调压自动、补偿远动，调压远动、补偿远动，调压自动、补偿自动。（5）实时显示有关参数。包括主变低压侧电压、电流、功率因数及电容器的投切状态等。（6）具有完善的保护功能。具有 PT 断线闭锁功能、过电压保护功能、低电压保护功能、测量功能及报警功能。另外，每组电容均设有独立的微机保护，对电容器可实现三段过流及零序电压保护，以取代传统的熔管保护。2.2 装置的原理（1）无功补偿控制装置功率因数的算法该装置首先将输入

6、信号（包括基波分量与谐波分量）分实部、虚部展开，其中，实部与虚部的幅值分别采用傅氏变换求取，然后利用基波分量的实部与虚部求取其幅值和相位，最后根据相位差计算功率因数5。（2）无功补偿与调压原理无功补偿和调压是根据各变电站实际运行状况而定的。目前，大部分负荷为感性负载，故本装置采用补偿电容的方式补偿感性负载引起的电压与电流的相位差，以降低损耗、提高电能质量。取母线电压信号和主变侧电流信号作为变压器有载调压和无功补偿的模拟输入信号，并计算无功需求量、功率因数。将总柜开关的辅助接点和母联开关的辅助接点作为识别各种运行方式的依据，通过控制装置的逻辑判断、程序运算来确定电压的调整和电容器组的投切，确保电

7、压和功率因数在设定范围之内，实现就地平衡无功、维持母线电压稳定。调压和投切无功电容的理论依据为九区图控制法，如图 1 所示。九区图控制法原理是调节有载调压变压器分接头及投切电容器，使系统尽量运行于区域 06。各区域决定的 9 种运行状态的控制规则分析如下：1）区域 0：电压与无功均合格，为稳定工作区，不调节。2）区域 1：电压越上限，调分接头降压。3）区域 2：电压越上限，无功越上限，先切电容器组，如电压仍越上限则降压。4）区域 3：电压合格，无功越上限，切电容。5）区域 4：电压越下限，无功越上限，先升压，如无功仍越上限，切电容器组。6）区域 5：电压越下限，升压。7）区域 6：电压越下限，

8、无功越下限，先投电容，若电压仍越下限则升压。8）区域 7：电压合格，无功越下限，投电容。9）区域 8：电压越上限，无功越下限，先降压，如无功仍越下限，投电容器组。2.3 装置投切电容和调压的判椐上述条件中，cos 为功率因数实时值，cosdl 为功率因数下限定值，cosdh 为功率因数上限定值，Udl 为低电压保护定值，Uab(或 Ubc、或 Uca)为母线电压，Udg 为高电压保护定值，Q 为无功功率实时值，Qd 为无功需求量定值，T 为投入电容间隔时间，Td 为电容间隔时间定值，Ia 为 10kV 侧总电流，Id 为过载闭锁调压电流定值，t 为调压延迟时间，td 为调压延迟时间定值，Udh

9、为调压上限定值。3 装置的系统结构新型电压无功综合控制装置包括：高压真空专用断路器、避雷器、放电用高压 PT、串联电抗器、高压电容器、控制器、电容器组微机保护单元、柜体及辅助连线，并可提供 RS485 通讯接口。系统结构见图 2。4 新技术在装置中的应用4.1 采用按电容器组装设的新式电容器保护新式保护单元为专门用于无功补偿装置的电容器保护，该保护有两种：三段式过电流保护、零序电压保护。这种保护不仅能够完全取代传统的电容器保护，而且具有原理先进、针对性强、可靠性高的优点。该保护的接线见图 3。4.2 按负荷变化投切电容器解决了以往的开关配置不合理、当负荷变化大时无功补偿不能及时跟踪的问题，利

10、用一个柜中的 5 组开关以及电容器的自动循环投切，使电容投入的数量能自动跟踪负荷的变化，从而提高了无功补偿的精度。4.3 补偿与调压的配合问题控制装置根据母线电压和功率因数来决定有载调压装置的升压、降压以及电容器的投切。当发出升、降压指令时，由主变有载调压装置操作机构来完成；当发出投切电容器指令时，由开关的合与分来实现。调压与补偿的密切配合，提高了变电站的电压指标。4.4 新型的机卡保护机卡保护是解决断路器跳、合闸时，其辅助接点不能按时切断跳、合闸电源而导致起动接点被烧坏的一种保护，它保证了跳、合闸回路的完好率。4.5 电容器自动循环投切电容器的自动循环投切保证了各电容器组的运行时间均等，同一

11、电容器组在小于放电时间内不再次投入，当某组电容器出现故障时可自动闭锁，不影响其它电容器组的正常投切。5 结束语本文研制的新型电压无功综合控制装置采用了以定性分析为基础的九区图控制法，考虑了影响电压无功控制的主要因素，突破了定性分析的框架，研究了电压无功控制效果与系统负荷的关系，控制效果令人满意。而且，控制器采用先进的工业级芯片，具有总线不出芯片的特点，通过电磁隔离和电磁屏蔽的合理设计，使装置的硬件系统具有较好的抗干扰能力和可靠性。参考文献1 催驰（Cui Chi）. 低压配网无功补偿浅析（Preliminary analysis of reactive power compensation i

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13、C 的变电站电压无功综合控制系统（PLC-based integrated control system for voltage and var control of substation）J电力自动化设备（Electric Power Automation Equipment），2003，27（4）：31-334 杜红卫，廖志伟，等（Du Hongwei，Liao Zhiwei et al）.智能型变电站电压、无功综合自动控制装置（Intelligent automatic control equipment for substation voltage and reactive powe

14、r）J. 电力自动化设备（Electric Power Automation Equipment），2001，21（2）：42-445 周邺飞，赵金荣（Zhou Yefei，Zhao Jinrong）.电压无功自动控制软件及其应用（Software for automatic control of voltage and reactive power in substation and its applications）J.电力系统自动化（Automation of Electric Power Systems），2000，24（9）：56-586 孙士民10kV 无功自动补偿装置说明书Z

15、济南迪生电子【未经授权，禁止转载。】【打印本页】热点论文 Top10 历史本年本月今日我国计算机应用的发展现状与趋势 PLC 控制技术在梅溪桥闸的应用 PLC 控制四层电梯毕业设计 GPRS 远程数据采集检测系统浅谈软起动基于 WEB 的化工企业人力资源管理系统用 AT89C51 设计智能流量显示仪以太网与现场总线技术功率因数对软起动的影响转子变频利用 VC+开发的水电站综合自动化系统的几个关键技术 470t-h 大型循环流化床锅炉甩负荷试验研究遥感传感器一类欠驱动机械系统的动态及其稳定控制 3G 和后 3G 时代的多媒体通信无线通信与有线接入的比较消除振铃

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