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浅谈低压无功补偿的新技术——智能分相补偿技术

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2009/6/1 10:09:17   

[摘 要]本文从工作原理、技术特点及马鞍山地区配电网应用情况三个方面介绍了一种新型的低压无功补偿技术——智能分相补偿装置。该装置可对三相无功功率进行分相自动投切,采用过零触发的电子开关,同时可以对电能在传输过程中的多路参数进行自动监测、记录、统计并按要求进行各种分析。

[关键词]
低压无功补偿; 智能分相; 统计分析

1概述

 在低压配电系统中,采用低压并联电容器装置在配变或配电线路进行集中或分散就地补偿是降低线损、提高电压质量的有效途径。目前被广泛应用的低压无功补偿装置多为同投同切、采用交流接触器投切电容器组。
 根据我们对马鞍山配电网的实测结果,城区大多存在三相负荷不平衡的现象。如采用这种同投同切的交流接触器式装置,由于三相负荷不平衡,只要一相负荷达到动作条件,接触器则动作,必然会造成接触器频繁投切; 再加上投切过程中涌流大,操作过电压高,这样,接触器触头烧毁严重,影响了电容器的使用寿命和装置的可靠性。
 为此,介绍一种新型的低压无功补偿技术——智能分相补偿技术。该装置主要配备于系统配电变压器或大用户电力变压器上,对三相无功功率进行分相自动投切。装置采用过零触发的电子开关,同时可以对电能在传输过程中的多路参数进行自动监测、记录、统计并按要求进行各种分析。该装置目前已在马鞍山地区配电网应用。

2系统工作原理
 整个无功补偿装置由控制器、显示操作器和执行机构组成。如下页框图所示:


 自动无功补偿控制器采集变压器端的三相电压、电流信号,获得三相电压、三相电流、频率和功率因素等负荷参数值,存储并送至显示操作器或上位计算机,同时根据具体用户决定是否进行功率补偿。补偿的控制物理量为功率因数。执行机构分三组执行回路,每组对应一相  无功功率,实现分相补偿,投切方式采用循环投切。投切闭锁、延时、投切门限可通过显示操作器设定(可分时段)。显示操作器(自带单片机芯片)对传送过来的数据进行实时显示,通过显示器操作器的操作,可获得三相电压、三相电流、三相功率因数及频率的实时数据,并随时以设置的方式将用户的要求传送给控制器。也可通过电卡转送和直接利用RS232通讯方式将数据传送到管理计算机,利用配套管理软件进行查询、统计、打印和传真。

3系统主要特点
 3.1 执行机构
  执行机构的主导思想就是确保装置能够正确、高效、安全、可靠的运行。因此,执行机构采取了以下相关技术措施。
 3.1.1 采取分相补偿技术
  在供电系统中广泛存在三相功率因数不平衡现象,采用传统的三相共补方式(补偿电容采用“Δ”接法),容易出现过补或欠补,因此装置采用分相补偿(补偿电容采用“Y”接法)从而可以在三相不平衡负载的情况路下,保证线路的三相无功平衡。
 3.1.2 采用过零触发电子开关
  从提高装置运行可靠性及电容器寿命的角度考虑,采用交流过零触发投切。这种电子开关无触点、无合闸涌流、无电弧、无噪声、无振动,能够很好地实现上述要求。
 3.1.3 采用干式自放电电容器。
  以避免油浸式电容器因电容器故障而产生的不良后果。
 3.1.4 配备过压、过流、雷击等保护。
 3.2 无功补偿控制器
  无功补偿控制器是该装置的核心部分,它考虑了采样信号的准确性、仪表工作的可靠性、储存数据的可信性以及操作方便、外形美观等各方面因素。同时,利用先进的软件技术来管理配电监测的各类数据。
 3.2.1 真有效值采样
  为了真实地反映被监测的交流信号,控制器采用了国际最先进的AD公司真有效值转换电路、在很宽的工作范围内满足了有效值采样的要求。
 3.2.2 信号的温漂、零漂处理
  控制器采用了基准电源比较法,用一个基本上不受温湿度影响的电压基准,每采样一次信号便采样一次基准,由于对基准信号的采样也经过了运算放大器和AD转换电路,所以采集到的基准信号的变化大致上反映了运算放大器和AD转换电路温湿度的变化,再通过软件的处理,可以最大程度地降低温湿度带来的影响。
 3.2.3 仪表工作的可靠性
  控制器采用WATCHDOG看门狗电路。当工作电源低于4.6伏时,输出一个复位信号,禁止CPU继续工作以避免储存数据被破坏。同时,一旦遇到强干扰信号时,该电路复位迫使程序纳入正常轨道运行,从而极大提高了仪表的可靠性。
 3.2.4 统计数据和时间的准确性及可靠性
  作为一个统计型智能化仪表,统计数据准确性和统计时间的准确性,都是相当重要的。控制器采用了国际上最新的时钟芯片,该芯片集后备电池、晶体振荡器于一体,走时十分准确,功耗相当低,在连续断电的情况下能保证十年的连续准确走时。
 3.2.5 仪表安装的简便性
  考虑到国内同类产品的安装必须在二次回路中串接CT,安装、调试要停电操作,十分不便。本系统可采用钳形互感器采样。安装、调试不停电,而钳形互感器的采样精度由仪表通过软硬件补偿来解决。目前,电压和电流值的精度均达到设计标准。仪表外壳设计为可以露天使用,可以直接安装在配变旁边。

4结论
  该装置充分考虑了城市电网的特点,可以保证城市低压配电网无功补偿的安全、可靠和准确性。马鞍山配电网试用了四台,根据测试数据,功率因素由0.7~ 0.8提高到0.95,节能效果也很明显,装置至今运行正常。

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