發(fā)布時間：2022-03-21 11:12:30
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的無功補償技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：功率因數(shù)，并聯(lián)移相電容，諧波，電網(wǎng)，力率調(diào)整金額，浪涌電流
0.引言：
并聯(lián)移相電容提高功率因數(shù)在工廠中廣泛使用，往往結(jié)合諧波治理，實現(xiàn)提高功率因數(shù)及電能質(zhì)量，節(jié)能；保證力率調(diào)整金額為負數(shù)。實現(xiàn)電網(wǎng)安全，經(jīng)濟運行。
1.影響我廠功率因數(shù)，產(chǎn)生諧波主要因素及對策：
1.1 電力變壓器對功率因數(shù)的影響：
電力變壓器的變壓過程是由電磁感應(yīng)來完成，是由無功來建立和維持磁場進行能量轉(zhuǎn)換的，變壓器消耗無功的主要成分是空載無功，與負載大小無關(guān)，為提高變壓器功率因數(shù)，應(yīng)避免變壓器空載運行或長期處理低負載運行狀態(tài)。
1.2 異步電動機對功率因數(shù)的影響：
工廠內(nèi)大部分動力負荷都是異步電動機，異步電動機轉(zhuǎn)子和定子氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素，而異步電機所耗用的無功同空載無功和一定負載下無功增加值兩部分組成，因此提高異步電機功率因數(shù)應(yīng)從兩方面著手：
1.2.1儘量避免電機空載運行；
1.2.2提高負載率。
我們在選購異步電機時，既要注意其機械性能，又要考慮其電氣指標，合理選擇異步電機的型號、規(guī)格和容量，使其處理經(jīng)濟運行狀態(tài)。還有要提高異步電機檢修質(zhì)量，因為異步電機定子繞組匝數(shù)變動和定子，轉(zhuǎn)子間氣隙變動時都會影響異步電機無功大小。
1.3直流調(diào)速電機對功率因數(shù)的影響及諧波治理：
橡膠行業(yè)大量使用密煉機，主要是直流調(diào)速電機，其負荷波動大，變化迅速，也是一個典型的諧波源，採用普通的接觸器投切電容補償柜，容易產(chǎn)生過被及欠補，補償效果差，諧波污染嚴重，電容柜元件容易損壞，必須採用動態(tài)補償裝置，在密煉機出線處加裝叁相叁線有源濾波器（德國IN-POWER產(chǎn)品），效果好。
2.提高功率因數(shù)及治理諧波的主要措施：
2.1 提高自然功率因數(shù)：
提高自然功率因數(shù)主要靠提高變壓器，電動機負載率，優(yōu)化負荷分配，對負荷比較低的變壓器，一般採取“撤、換、并、停”等方法，使負載率達到最佳值；提動電動機檢修質(zhì)量，使功率因數(shù)達到最佳；
2.2并聯(lián)移相電容器提高功率因數(shù)：
2.2.1補償方式的選擇：
根據(jù)電容柜安裝位置，分為“低壓集中補償”和“低壓就地補償”兩種電容補償方案。
1）低壓集中補償：就是將電容補償裝設(shè)在低壓配電房的低壓母線上，這種補償方式可以補償母線前的電力變壓器和廠內(nèi)高壓配電線及前面電力系統(tǒng)無功，補償范圍大，安裝在低壓配電房內(nèi)，運行維護方便。
2）低壓就地補償：又稱個別補償，將電容柜安裝在大型用電設(shè)備附近，這種補償方式能夠補償安裝部位前的所有高、低壓線路和主變壓器的無功，它的補償范圍最大，效果也較好，但設(shè)備投資大，補償柜隨同用電設(shè)備工作，利用率較低。免費論文參考網(wǎng)。
根據(jù)我廠實際情況，我們選擇低壓集中補償和低壓就地補償相結(jié)合的電容補償方式，在低壓配電房集中裝設(shè)電容柜，重點消耗無功機臺就地補償。
2.2.2補償容量的確定：
對於低壓配電房，安裝的容性無功量應(yīng)等於母線上負載按提高功率因數(shù)所需補償?shù)娜菪詿o功和變壓器所需補償?shù)娜菪詿o功之和：
1）負載所需的容性無功（Kvar千乏）按下式計算：
QC1＝P（tanφ1- tanφ2）
QC1→負載所需補償?shù)娜菪詿o功（Kvar）
P→平均有功（KW）
φ1→補償前的功率因數(shù)角
φ2→補償后的功率因數(shù)角
2)變壓器所需補償?shù)娜菪詿o功按下式計算：
QC2＝（UK%/100+I0%/100）Se
QC2→變壓器所需補償?shù)娜菪詿o功（Kvar）
UK%→變壓器阻抗電壓百分數(shù)
I0%→變壓器阻抗電流百分數(shù)
Se→變壓器額定容量（KVA）
3.諧波治理方案：
根據(jù)實測數(shù)據(jù)，低壓配電房配電系統(tǒng)主要以5次諧波為主，採用在電容補償柜中加裝電抗係數(shù)為5.5%的電抗器串聯(lián)電容器組成無源濾波器治理諧波。在主諧波源密煉機出線處加裝叁相叁線有源濾波器，來治理諧波。有源濾波器為德國原裝進口IN-POWER產(chǎn)品，諧波抑制與消除效果達98%以上。免費論文參考網(wǎng)。
4.電容補償設(shè)備的選擇：
選擇電容補償設(shè)備，應(yīng)充分考慮安全性、可靠性、實用性，從工程實際出發(fā)，實現(xiàn)最優(yōu)化。免費論文參考網(wǎng)。
4.1採用微電腦控制，循環(huán)投切電容器，延長電容使用壽命；
4.2移相電容器的選擇：
我廠選用BSMJ0.45-20-3型自愈式移相電容器。該電容器額定工作電壓450V，容量20Kvar，叁相叁角形接法，具有自放電功能，可承受工頻1.1倍額定電壓，和1.3倍額定電流。
電容容量的確定要考慮以下因素：開關(guān)，接觸器容量，補償梯度大小對電氣設(shè)備影響及維修成本，以及工廠實際使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，我廠大都採用20 Kvar電容，補償梯度較合理，設(shè)備費效較高。
4.3接觸器的選擇：
電容器接通時產(chǎn)生瞬態(tài)充電過程，出現(xiàn)狠大合閘涌流，因此投切電容器應(yīng)用選用專用的接觸器，如ABB公司的B25C，B275C系列，使合閘涌流抑制20倍額定電流之下，接觸器及開關(guān)應(yīng)按電容器1.5倍額定電流選型。如果電網(wǎng)電壓波動大，可考慮接觸器線圈由專用穩(wěn)壓器供電，防止接觸器吸合不良，出現(xiàn)抖動，影響接觸器工作壽命。
5.實施效果
通過對全實施綜合電容補償，使公司功率因數(shù)提高到0.95以上，上交供電局的力率調(diào)整金額每月由原來的加2000元以上，轉(zhuǎn)為每月減1500元以上，效果明顯，通過治理諧波降低了電子設(shè)備維修率，節(jié)省了電容柜檢修，維護成本，改善了電能質(zhì)量，減輕了電機發(fā)熱和設(shè)備機械損耗，間接經(jīng)濟效益也十分可觀。
6.結(jié)束語
本文根據(jù)橡膠行業(yè)的特點，從我廠實際出發(fā)，介紹了影響我廠功率因數(shù)的主要因素，并提出了相應(yīng)解決辦法，提供了一種行之有效的諧波治理方案。希望能對廣大橡膠行業(yè)的工程技術(shù)人員有所幫助。
【參考文獻】
[1] 靳龍章,丁毓山.電網(wǎng)無功補償實用技術(shù)[M].中國水利水電出版社. 2004
[2] 謝運祥.諧波與無功補償技術(shù)現(xiàn)狀[J].華南理工大學電力學院.
[論文摘要]低壓電網(wǎng)如何有效保持良好的工作狀態(tài)，降低電能損失，與電網(wǎng)穩(wěn)定工作、設(shè)備安全運行、工安全生產(chǎn)及人民生活用電都有直接影響。分析無功補償?shù)淖饔煤椭饕胧?/p>
無功補償是借助于無功補償設(shè)備提供必要的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低電能的損耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。
從電網(wǎng)無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無功功率，尤其是以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度的減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無功補償設(shè)備的配
置，應(yīng)按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。
一、低壓配電網(wǎng)無功補償?shù)姆椒?/p>
隨機補償：隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。
隨器補償：隨器補償是指將低壓電容器通過低壓接在配電變壓器二次側(cè)，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。
跟蹤補償：跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。
二、無功功率補償容量的選擇方法
無功補償容量以提高功率因數(shù)為主要目的時，補償容量的選擇分兩大類討論，即單負荷就地補償容量的選擇（主要指電動機）和多負荷補償容量的選擇（指集中和局部分組補償）。
（一）單負荷就地補償容量的選擇的幾種方法
1．美國：Qc=（1/3）Pe
2．日本：Qc=（1/4~1/2）Pe
3．瑞典：Qc≤√3UeIo×10-3 (kvar)Io-空載電流=2Ie(1-COSφe )
若電動機帶額定負載運行，即負載率β=1，則：Qo
根據(jù)電機學知識可知，對于Io/Ie較低的電動機（少極、大功率電動機），在較高的負載率β時吸收的無功功率Qβ與激勵容量Qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導(dǎo)線較長，無功當量較高的大功率電動機以較高的負載率運行方式下，此式來選取是合理的。
4．按電動機額定數(shù)據(jù)計算：
Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar)
K為與電動機極數(shù)有關(guān)的一個系數(shù)
極數(shù)：2468 10
K值： 0.70.750.80.850.9
考慮負載率及極對數(shù)等因素，按式（4）選取的補償容量，在任何負載情況下都不會出現(xiàn)過補償，而且功率因數(shù)可以補償?shù)?.90以上。此法在節(jié)能技術(shù)上廣泛應(yīng)用，特別適用于Io/Ie比值較高的電動機和負載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負載運行狀態(tài)下，其補償效果較差。
（二）多負荷補償容量的選擇
多負荷補償容量的選擇是根據(jù)補償前后的功率因數(shù)來確定。
1．對已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù)，其補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm
式中：Km為最大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補償容量計算系數(shù)，可取0.8～0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時數(shù)；tgφ1、tgφ2是指負載阻抗角的正切，tgφ1=Q1/P，tgφ2= Q2/P；tgφ（UI）可由有功和無功電能表讀數(shù)求得。
2．對處于設(shè)計階段的企業(yè)，無功補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)
式中Kn為年平均有功負荷系數(shù)，一般取0.7～0.75;Pn為企業(yè)有功功率之和；tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據(jù)企業(yè)負荷性質(zhì)查手冊近似取值，也可用加權(quán)平均功率因數(shù)求得cosφ1。
多負荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。
三、無功補償?shù)男б?/p>
在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于系統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.70～0.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數(shù)提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。
（一）節(jié)省企業(yè)電費開支。提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費。使用無功補償不但減少初次費用，而且減少了運行后的基本電費。
（二）降低系統(tǒng)的能耗。補償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1，為分析問題方便，可認為U2≈U1從而導(dǎo)出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，這樣線損 P減少的百分數(shù)為：
ΔP%= (1-I2/I1)×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%
當功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時，由上式可求得有功損耗將降低20%～45%。
（三）改善電壓質(zhì)量。以線路末端只有一個集中負荷為例，假設(shè)線路電阻和電抗為R、X，有功和無功為P、Q，則電壓損失ΔU為：
U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 兩部分損失：PR/ Ue輸送有功負荷P產(chǎn)生的；QX/Ue輸送無功負荷Q產(chǎn)生的；
配電線路：X=（2~4）R，U大部分為輸送無功負荷Q產(chǎn)生的
變壓器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 變壓器U幾乎全為輸送無功負荷Q產(chǎn)生的。
可以看出，若減少無功功率Q，則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動機的起動。
（四）三相異步電動機通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下：
S=P/ COSφ1×[（ COSφ2/ COSφ1）-1]
如一臺額定功率為155KW水泵的電機，補前功率因數(shù)為0.857，補償后功率因數(shù)為0.967，根據(jù)上面公式計算其增容量為：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA
四、結(jié)束語
在配電網(wǎng)中進行無功補償、提高功率因數(shù)和做好無功優(yōu)化，是一項建設(shè)性的節(jié)能措施。本文簡要分析了三種無功補償?shù)姆椒ê蛢煞N無功功率補償容量的選擇方法以及無功補償后的良性影響。在實際設(shè)計中，要具體問題具體分析，使無功補償應(yīng)用獲得最大的效益。
參考文獻
關(guān)鍵詞：功率因數(shù)、無功功率、損失、補償裝置
0引言 焦煤自供電網(wǎng)在2002年將東西部聯(lián)網(wǎng)并通過馮營電廠的韓營東線、韓營西線與國網(wǎng)并網(wǎng)。聯(lián)網(wǎng)后自網(wǎng)功率因數(shù)低長期存在倒吸國網(wǎng)無功功率現(xiàn)象。目前集團公司各礦所用的用電設(shè)備絕大多數(shù)都是基于電磁感應(yīng)原理而工作的變壓器、電動機、冶煉爐等，這些設(shè)備除消耗必要的有功功率外，還必須要消耗或占用相當大的無功功率。資料顯示，循環(huán)在工礦企業(yè)電網(wǎng)中的無功功率，一般達到相當于有功功率值的65%――110%，工礦企業(yè)6――10kv母線功率因數(shù)僅有0.65---0.84，無功功率環(huán)流所造成的損耗是極為可觀的。因此提高功率因數(shù)，降低網(wǎng)損勢在必行。
1、現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析
1.1天官區(qū)變電站、九里山變電站現(xiàn)場實際情況如下：
1.1.1天官區(qū)變電站35kv變壓器一臺運行、另一臺備用。加裝無功補償裝置前功率因數(shù)0.85。九里山變電站35kv變壓器一臺運行、另一臺備用。加裝無功補償裝置前功率因數(shù)0.72.
1.2無功補償技術(shù)能夠借助于無功補償設(shè)備為用電系統(tǒng)設(shè)備提高一定的無功功率，以提高用電設(shè)備乃至整個系統(tǒng)的功率因數(shù)，改善供電質(zhì)量，提高供電效率，減少電費開支，降低生產(chǎn)成本，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。例：將1000kvA變壓器的功率因數(shù)從0.8提高到0.98時：
補償前：1000×0.8=800kw；補償后：1000×0.98=980kw。同樣一臺1000kvA的變壓器，功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔180kw的負荷。天官區(qū)變電站、九里山變電站是集團公司整個自供電網(wǎng)架通東西聯(lián)網(wǎng)的110kv樞紐變電站。天官區(qū)變電站、九里山變電站功率因數(shù)低，那么整個自供電網(wǎng)功率因數(shù)也低，嚴重影響礦井安全。鑒于此，對天官區(qū)、九里山變電站展開研究以提高自網(wǎng)功率因數(shù)。詳見圖1。
1.3九里山變電站分析 ： 演九二線路功率因數(shù)0.85，演馬升壓站側(cè)演九二線路功率因數(shù)0.91，但演東線功率因數(shù)0.98，故，九里山變電站需要加裝功率補償裝置。九里山變電站6kv母線側(cè)功率因數(shù)應(yīng)由0.68補償?shù)?.95，實際有功功率為3000kw。（演九Ⅰ線路不考慮補償原因是九九線路功率因數(shù)0.95；九羅線路不考慮補償。）因此，九里山變電站6kv母線側(cè)無功補償為Qc=3000（tgp1-tgp2）=3000（1.078-0.329）=2247kva。九里山變電站加裝TSC+HVC動態(tài)無功功率補償裝置一套；（其中：TSC600kvar，HVC3000kvar）；補償前功率因數(shù)0.68，補償后功率因數(shù)達到0.97。詳見圖2
1.4天官區(qū)變電站分析：天官區(qū)變電站6kv母線功率因數(shù)由0.85補償至0.95，實際有功功率為2000kw。則：天官區(qū)變電站6kv側(cè)補償為：Qc=2000（tgp1-tgp2） =2000（0.484-0.329）=310kvar。因此，天官區(qū)變電站加裝DWZB-2000電壓型無功自動補償成套裝置；該裝置的原理是根據(jù)電容器無功功率輸出與電容量、頻率、電壓參量的關(guān)系，即Q=2πfcu通過調(diào)節(jié)電容器的端電壓來調(diào)節(jié)其無功功率輸出，滿足系統(tǒng)無功功率的需要。達到穩(wěn)定電壓提高功率因數(shù)。容量為1500kvar；加裝無功功率補償裝置后功率因數(shù)達到0.99。詳見圖3
2提高功率因數(shù)的優(yōu)點
2.1通過改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等的容量，因此不但減少了投資費用，而且降低了本身電能的損耗。
2.2減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，可以使負載電壓更穩(wěn)定，改善電能的質(zhì)量。
2.3在補償?shù)耐瑫r可以動態(tài)抑制系統(tǒng)諧波,改善電壓畸變率.
2.4可以提高電氣設(shè)備效率,增加變壓器帶載容量。舉例說明：天官區(qū)變電站：將5000KVA變壓器的功率因數(shù)從0.85提高到0.99時：補償前：5000×0.85=4250KW；補償后：5000×0.99=4950Kw。功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔7000KW的負載。九里山變電站將10000KVA變壓器之功率因數(shù)從0.72提高到0.98時：補償前：10000×0.72=7200KW；補償后：10000×0.98=9800KW。功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔2600KW的負載。
2.5減少了用戶的電費支出；透過上述各元件損失的減少及功率因數(shù)的提高,減少了電費的支出。
2.6改善電能質(zhì)量：電力系統(tǒng)向用戶供電的電壓，是隨著線路所輸送的有功功率和無功功率變化而變化的。當線路輸送一定數(shù)量的有功功率，若輸送的無功功率越多，線路的電壓損失越大。即送至用戶端的電壓就越低。當用戶功率因數(shù)提高以后，它向電力系統(tǒng)吸取的無功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶的電壓質(zhì)量。
3結(jié)論
關(guān)鍵詞 農(nóng)電低壓；無功控制；自動補償；400V以下；功能設(shè)計
中圖分類號TM727 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）55-0058-02
0 引言
電壓質(zhì)量作為衡量電能質(zhì)量的一個指標，受到供電企業(yè)和電力用戶的極大關(guān)注和重視，一方面供電企業(yè)為了電網(wǎng)的安全、可靠和經(jīng)濟運行，需要保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，另一方面電力用戶也需要供電企業(yè)提供符合電壓質(zhì)量標準的電力供應(yīng)，以滿足生產(chǎn)和生活的需要。農(nóng)網(wǎng)的電壓無功管理工作直接影響著供應(yīng)電能電壓的高低，同時影響電能損耗。如能在400kV低壓用戶側(cè)實現(xiàn)就地自動補償電容器來補償無功，可以減少變電站的無功輸送容量，不但改善電壓，也可以大大降低線路損耗。
1 應(yīng)用背景
1.1 低壓無功補償器應(yīng)用現(xiàn)狀
我們首先在河南省市場和各地、縣電業(yè)局進行考察，發(fā)現(xiàn)省內(nèi)雖然有電網(wǎng)低壓無功功率自動補償器的生產(chǎn)廠家和使用單位，但它們一般具有共補功能而不具備分補共補混合功能，據(jù)用戶反映，大部分設(shè)備的自動控制部分故障率較高，并且效果都不甚理想。根據(jù)對上海、南京、煙臺、西安等地的電力部門進行考察，我們發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)情況和使用情況均大體一樣。
1.2 效益分析
低壓無功控制自動補償裝置對低壓用戶可以降低生產(chǎn)用電成本，大大減少用戶電費支出 ：
可以避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。 用戶無功負荷當?shù)陀谝欢ㄖ禃r，會嚴重影響電網(wǎng)的正常運行，需繳納無功貼費。當使用該裝置補償無功后，功率因數(shù)提高，用戶不必繳納無功貼費，為用戶減少費用支出。
可以減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，減少電費的支出。
2 研究方向
通過多方考察和論證后，我們確立電網(wǎng)低壓無功功率自動補償研制方向，就是高度自動化、高可靠性、操作簡便。
其次，我們擬定了產(chǎn)品開發(fā)研制所要達到的目標要求。電網(wǎng)低壓無功功率自動補償器的研制基于以下目的要求：
1）用于380V、50Hz三相電力系統(tǒng)中，根據(jù)電網(wǎng)電壓以及功率因數(shù)自動控制補償電容器；
2）抗嚴重的諧波干擾，不會出現(xiàn)控制電壓誤判并引起誤動作；
3）1min內(nèi)，對同一電容發(fā)出相反指令時，停止控制；
4）電網(wǎng)出現(xiàn)某相電壓過壓、欠壓或缺相運行時，能快速切除補償電容器和實現(xiàn)其他保護；
5）電路故障保護電路保證電子電路本身損壞后切除所有的電容器；
6）故障消失后，控制器可自動復(fù)歸；
7）有動態(tài)自檢功能，微機內(nèi)部控制參數(shù)出錯可閉鎖控制；
8）調(diào)試功能可現(xiàn)場觀測所有外部接入信號和輸出接點；
9）有RS-232通信接口，可傳送遙測、遙控、遙信量；
10）所有設(shè)置或修改后的控制參數(shù)永久保存，不受停電的影響；
11）顯示日期、時間。內(nèi)部的電子鐘可在斷電十年內(nèi)保持準確。各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)不受停電影響；
12）產(chǎn)品應(yīng)具備液晶顯示器、中文界面，便于人員查看信息；
13）產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制、手動控制、循環(huán)測試等功能；
14）產(chǎn)品應(yīng)具備高度的可靠性，不會出現(xiàn)控制電壓誤判或引起誤動作。
研究方向和目標確定之后，我們開始進入產(chǎn)品的開發(fā)研制階段。
3 功能設(shè)計
3.1 硬件設(shè)備的選擇
目前，市場上的電子元器件、電源、電容器等產(chǎn)品很多，著重選擇國內(nèi)外名牌產(chǎn)品，同時進行抗干擾、抗震動、功率消耗等多項測試、比較，應(yīng)選定質(zhì)量較高的名牌硬件設(shè)備。
3.2 模塊設(shè)計
無功補償控制器主要實現(xiàn)對無功補償電容的自動控制。要實現(xiàn)該項功能，該裝置需具備以下功能模塊。
測量信號變換模塊：實現(xiàn)將三相電壓電流信號轉(zhuǎn)化為可供裝置采集的電壓變化信號。
通道選擇及S/D轉(zhuǎn)化電路：實現(xiàn)中央處理器分時采集每一相上的電壓電流信號并將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送給中央處理器進行處理。
輸出控制及驅(qū)動隔離電路：實現(xiàn)中央處理器對電容開關(guān)的控制。
顯示及鍵盤電路：實現(xiàn)人機交互操作，便于對各種參數(shù)進行設(shè)置及各種數(shù)據(jù)查詢。
中央處理器及最小電路：包括CPU、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、地址鎖存器、解碼電路、時鐘電路等。這一部分實現(xiàn)對整個裝置進行控制，是系統(tǒng)的核心部分。
通訊電路：可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)檢測和統(tǒng)計數(shù)據(jù)采集。
3.3 設(shè)計原理
3.4 設(shè)備操作需求分析
設(shè)備針對農(nóng)網(wǎng)低壓用戶，設(shè)計應(yīng)操作簡便，實現(xiàn)全中文顯示，易于理解。測量數(shù)據(jù)、電容投切狀態(tài)完全顯示，使操作人員可以方便地了解電網(wǎng)的運行狀態(tài)。
有多種參數(shù)可以設(shè)置，以適應(yīng)用戶對無功補償箱的不同需求；所設(shè)置的參數(shù)有密碼保護，可以防止非操作人員意外修改參數(shù)。在控制方法上，通過考察電網(wǎng)的功率因數(shù)、電壓、無功功率等各種因素的綜合影響來確定對電容的投切操作，從而有效地避免了某一參數(shù)單獨變化而引起控制器的誤操作；在測量方面采取對電網(wǎng)數(shù)據(jù)直接測量集中處理的方法，減少硬件電路中對測量信號的過多變換，以減少員器件參數(shù)對測量結(jié)果的影響。控制器中設(shè)有數(shù)字補償增益，用于在安裝現(xiàn)場方便地校準測量偏差而無須開機調(diào)節(jié)參數(shù)。
控制器控制出口，應(yīng)可方便地設(shè)置為S相、G相、C相、共補或無效。出口控制容量范圍在1-100KvSr之間任意調(diào)節(jié)，這樣可以靈活地滿足用戶的各種需求。
該控制器設(shè)計可對電網(wǎng)運行質(zhì)量的時間數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計并預(yù)留無線Modem接口，裝配無線數(shù)傳模塊后可以拓展手抄器對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行抄錄的功能。
4 研發(fā)流程設(shè)計
開發(fā)計劃流程
制出PCG板調(diào)試液晶顯示器，編制顯示部分程序調(diào)試并定型模擬電路部分調(diào)試其他器件并編制相應(yīng)程序程序界面部分與控制計算部分連接制定成品PCG板確定整體結(jié)構(gòu)整機調(diào)試
5 結(jié)論
隨著科學技術(shù)日新月異的發(fā)展和社會生活的需要，我們必須加強無功控制自動補償設(shè)備的開發(fā)、改進和換代產(chǎn)品的研制開發(fā)工作，應(yīng)用新技術(shù)，不斷提高設(shè)備質(zhì)量，從硬件上為農(nóng)電低壓400V以下低壓管理水平的提高提供支撐。
參考文獻
[1]中國南方電網(wǎng)有限責任公司.南方電網(wǎng)公司低壓無功補償裝置技術(shù)規(guī)范，2010.
關(guān)鍵詞：電網(wǎng) 節(jié)能 管理
中圖分類號：TE08文獻標識碼： A 文章編號：
從降損節(jié)能的角度考慮電網(wǎng)布局，關(guān)鍵是合理選擇供電半徑和控制最長電氣距離，供電半徑應(yīng)根據(jù)負荷分布并按電壓降進行選擇，以損耗校核。降損節(jié)能是衡量和考核電力行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)營管理水平的一項綜合性經(jīng)濟技術(shù)指標，線損由技術(shù)線損和管理線損組成。在電網(wǎng)中，只要有電流流進，就要消耗電能。電能在電力網(wǎng)輸、變、送、配電過程中產(chǎn)生的電量損耗稱技術(shù)線損。管理線損是指由于電力管理部門和有關(guān)人員管理不夠嚴格，出現(xiàn)漏洞，造成用戶竊電或違章用電，電網(wǎng)元件漏電，電能計量裝置誤差以及抄表人員錯抄、漏抄等引起的電能損失；這種損失既沒有規(guī)律性，又不易測算，所以又稱為不明損失。降損節(jié)能是有效提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益的重要途徑之一。如何降低線損，從兩個方面進行討論：
技術(shù)措施
改善電力網(wǎng)絡(luò)的布局和結(jié)構(gòu)：一個結(jié)構(gòu)布局合理的電網(wǎng)，對客戶能夠提供合格的電能，對電力企業(yè)本身能夠長期以低損、高效的供電方式，實現(xiàn)較高的經(jīng)濟效益。
（1）電源應(yīng)設(shè)在負荷中心，線路由電源向四周輻射。10kv線路供電半徑應(yīng)不大于15km，0.4kv線路供電半徑應(yīng)不大于0.5km。
（2）縮短供電半徑，避免近電遠供和迂回供電。
（3）合理選擇導(dǎo)線截面積。增加導(dǎo)線截面會降低導(dǎo)線電阻，減少電能損耗和線路壓降。導(dǎo)線截面積與電能損耗成反比關(guān)系，但增加導(dǎo)線截面積會增加投資，在增加導(dǎo)線截面積時，要綜合考慮投入與降損的關(guān)系。（二）合理配置變壓器：對于長期處于輕載運行狀態(tài)的變壓器，應(yīng)更換小容量變壓器；對于長期處于滿載、超載運行的變壓器，應(yīng)更換容量較大的變壓器。變壓器容量的選擇，一般負荷在65%～75%時效益最高。配電變壓器應(yīng)盡量安裝于負荷中心，且其供電半徑最大不超過500米。農(nóng)村用電有其自身的特點，受季節(jié)和時間性的影響，用電負荷波動大，有條件的地方可采用子母變供電，在負荷大時進行并聯(lián)運行，一般負荷可采用小容量變壓器供電，負荷較大時可用大容量變壓器供電。無條件的地方一般要考慮用電設(shè)備同時率，可按可能出現(xiàn)的高峰負荷總千瓦數(shù)的1.25倍選用變壓器；轉(zhuǎn)貼于 中國論文下載中心
（三）改善供電電壓水平：“改善電壓水平”就是根據(jù)負荷情況使運行電壓始終處在一個經(jīng)濟合理的水平上。正確的做法是使用電設(shè)備電壓水平控制在額定值允許的偏移范圍內(nèi)。在忙季、高峰負荷和可變損占線損比重大時適當提高電壓使其接近上限運行；在閑季、低谷負荷和固定損占線損比重大時可適當降低電壓使其接近下限運行。可以通過無功補償或在變電所調(diào)節(jié)變壓器分接頭等手段來實現(xiàn)這一目標。 （四）合理配置電力網(wǎng)絡(luò)的無功補償：在有功負荷不變的條件下，提高負荷的功率因數(shù)，可減少負荷的無功功率在線路和變壓器中引起的有功損耗。減少無功功率的輸送不僅對提高農(nóng)電網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量有好處，而且對降低線損有著重要的現(xiàn)實意義。提高功率因數(shù)，首要的辦法是合理調(diào)整負荷和設(shè)備容量，使用電設(shè)備在最佳負載率下運行，以提高線路的自然功率因數(shù)，其次針對農(nóng)電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)較低的特點，開展家電網(wǎng)絡(luò)無功補償工作十分必要。10kV線路一般，可采取分散補償和集中補償相結(jié)合的技術(shù)措施以便獲得經(jīng)濟技術(shù)的最佳綜合效果。當電容器組裝于變電所的10kV母線上時，僅能減少35kV級線損，而當電容器組裝于變電所的10kV線路上時，則可以同時減少35kV和10kV兩級線損。為了提高無功補償?shù)慕?jīng)濟效益，電容器組應(yīng)盡可能地裝在配電線路上是合理的，但在變電所10kV母線集中裝設(shè)部分電容器組亦是必需的，只有采取分散補償與集中補償相結(jié)合的補償方式，才能獲得最佳綜合效果。
（五）加強對電力線路的維護和提高檢修質(zhì)量；定期進行線路巡查，及時發(fā)現(xiàn)、處理線路泄漏和接頭過熱事故，可以減少因接頭電阻過大而引起的損失。對電力線路沿線的樹木應(yīng)經(jīng)常剪枝伐樹，還應(yīng)定期清掃變壓器、斷路器及絕緣瓷件。
二、管理措施
（一）經(jīng)常進行用電普查：用電普查以營業(yè)普查為重點，查偷漏、查電度表接線和準確度以及查私增用電容量。對大用戶戶口表，配備和改進用專用計量箱，合理匹配電流互感器變比，設(shè)二次壓降補償器和斷相監(jiān)視裝置，提高計量準確度。增強檢查力度，利用舉報、頻繁性突擊檢查等各種方式來杜絕違章用電。 （二）加強線損管理：建立健全線損管理工作的目標管理制度，將線損指標分解到線路、配電變壓器臺區(qū)和管理人員，嚴格考核，獎懲兌現(xiàn)，用經(jīng)濟手段來保證降損工作的落實。建立線損分析例會制度，定期開展理論線損的計算工作，以便找出線損管理工作中存在的問題。 （三）開展線損理論計算，明確降損方向。根據(jù)現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)線方式及負荷水平，對各元件的電能損耗進行計算，以便為電網(wǎng)改造和考核線損是否合理提供依據(jù)。不斷收集整理線損理論計算資料，經(jīng)常分析線損變化情況及原因，為制定降損方案和年、季度線損計劃指標提供數(shù)據(jù)。 （四）提高農(nóng)網(wǎng)售電準確性：嚴格抄、核、收制度，加強對抄表員、檢定員、用電監(jiān)查員的管理，防止錯抄、漏抄、少抄、估抄等現(xiàn)象的發(fā)生，對用電量大的用戶要求在每月最后一天的24點、變電所與用戶端同時抄錄用電量，對其它一般用戶分別在逐月的固定日期進行抄錄。
(五）加強對計量工作的管理，確保計量裝置的準確性，要按規(guī)定定期校驗和輪換電能表，以減少計量損失。
加強計量裝置的配置管理，根據(jù)客戶的設(shè)備容量、負荷性質(zhì)和變化情況，使計量裝置在較高的負載率下運行，提高計量的準確性。對農(nóng)村生活用電的計量，應(yīng)采用戶外集中計量的方式，把若干戶的電能表集中在計量箱內(nèi)這樣便于管理和防止竊電。
固定專人安裝電能表。電能表的安裝人員應(yīng)經(jīng)過崗前培訓(xùn)，熟悉各種接線方法和安裝質(zhì)量要求。
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)，電壓崩潰，無功控制，靜止無功發(fā)生器
電力系統(tǒng)是一個非線性動態(tài)系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的一個方面。無功供給不足將導(dǎo)致電壓失穩(wěn)。
一、電壓穩(wěn)定及電壓崩潰的定義
所謂電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)各母線電壓在正常和受擾動后的動態(tài)過程中被控制在額定電壓的允許偏差范圍內(nèi)的能力。在電力系統(tǒng)中，人們把因擾動、負荷增大或系統(tǒng)變更后造成大面積、大幅度電壓持續(xù)下降，并且運行人員和自動系統(tǒng)的控制無法終止這種電壓衰落的情況稱之為電壓崩潰。這種電壓的衰落可能只需幾秒鐘，也可能長達10~20min，甚至更長，電壓崩潰是電壓失穩(wěn)的最明顯的特征，它會導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。而所謂的電壓安全性是指在出現(xiàn)任何適當而又可信的預(yù)想事故或有害的系統(tǒng)變更后，系統(tǒng)維持電壓穩(wěn)定的能力。綜觀國內(nèi)外的電網(wǎng)電壓崩潰事故的發(fā)生和發(fā)展過程，從根本原因看，電壓失穩(wěn)歸因于系統(tǒng)不能滿足無功功率需求的增加。典型的電壓崩潰過程可以描述為：在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動后，因為發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的強勵和負荷需求的減少，系統(tǒng)能夠保持電壓穩(wěn)定之后，有載調(diào)壓變壓器OLTC 的連續(xù)調(diào)節(jié)使負荷電壓和功率得到恢復(fù)，同時OLTC原電壓下降，電流上升，導(dǎo)致發(fā)電機無功功率越限，發(fā)電機無功功率越限的連鎖反應(yīng)使得負荷電壓急劇下降，這又使得補償電容器輸出的無功減少，以及電動機發(fā)生堵轉(zhuǎn)而吸收更多的無功，從而引起附近的電動機堵轉(zhuǎn)以及電容器端電壓的進一步下降，如此惡性循環(huán)最終導(dǎo)致了電壓急劇下降，出現(xiàn)電壓崩潰。
二、防止電壓崩潰的系統(tǒng)設(shè)計
(1)合理選取補償設(shè)備的大小、額定值和補償?shù)攸c；
(2)電網(wǎng)電壓和發(fā)電機無功輸出的綜合控制，在正常運行中要備有一定的可以瞬時自動調(diào)出的無功功率備用容量；
(3)保護控制設(shè)備和電力系統(tǒng)的要求之間協(xié)調(diào)；
(4)正確使用有載調(diào)壓變壓器；
(5)完善低電壓自動聯(lián)切負荷設(shè)備；
(6)運行中保證系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定裕度；
其中：合理選取補償設(shè)備的大小、額定值和補償?shù)攸c和補償方法，電網(wǎng)電壓和發(fā)電機無功輸出的綜合控制，安裝足夠容量的無功補償設(shè)備,這是做好電壓調(diào)整，防止電壓崩潰的基礎(chǔ)。隨時校正正常負荷變化引起的電壓變化，需要一定的調(diào)節(jié)手段，而為了滿足事故緊急控制的需要，所要求的無功補償容量還必須能快速投入使用。在正常運行中要備有一定的可以瞬時自動調(diào)出的無功備有容量。不同的無功補償設(shè)備有不同的調(diào)節(jié)性能要求和不同的用途，如在由受端系統(tǒng)端的短路電流水平很低的電網(wǎng)中，樞紐變電所中裝設(shè)靜止補償器(SVC)往往不能起到預(yù)期的作用，在系統(tǒng)故障后的動態(tài)擺動過程中，支持受端系統(tǒng)側(cè)電壓的作用。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)ACTS 技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，其中新型靜止無功發(fā)生器ASVG，具有響應(yīng)速度快，可以在從感性到容性的整個范圍中進行連續(xù)的無功調(diào)節(jié)，特別是在欠壓條件下仍可有效地發(fā)出無功功率，在系統(tǒng)對稱運行條件下所需儲能電容容量較小，從而可以減小裝置體積等優(yōu)點，得到了電力工業(yè)界越來越大的關(guān)注。發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的負荷補償可調(diào)節(jié)其高壓側(cè)或通過升壓變壓器的一部分無功。在很多情況下，縮短了恒定電壓點同負載的電氣距離，有利于提高電壓穩(wěn)定性。另外，勵磁控制的二級控制也可用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)局部電壓。提高電壓安全性的緊急無功補償電源的最優(yōu)配置地點的選擇，對于事故緊急無功補償控制效果影響很大，根據(jù)電壓崩潰的機理，將電網(wǎng)的電壓弱節(jié)點作為緊急無功補償電源的配置點是比較直接的方法，在無功電源規(guī)劃中應(yīng)用的也較多。當然也有其它選擇配置地點的方法，例如將先導(dǎo)節(jié)點的概念應(yīng)用到電力系統(tǒng)無功配置的規(guī)劃研究中，選擇目標為保證系統(tǒng)受擾動后所有負荷節(jié)點的電壓偏移最小，并給出了易于實現(xiàn)的先導(dǎo)節(jié)點選擇算法。電力系統(tǒng)電壓調(diào)整器(PSVR)的應(yīng)用將明顯提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。
三、典型事例分析
2006 年某煉化公司電站2# 發(fā)電機由于主氣門不正常關(guān)閉無法正常恢復(fù)，被迫緊急停車。8 分鐘后1# 發(fā)電機也因低電壓跳閘。造成兩臺發(fā)電機全部跳閘的嚴重后果。這是一起典型的電力系統(tǒng)無功不足的電壓崩潰事故。電氣微機保護裝置內(nèi)記錄如下:
1.1# 發(fā)電機7UM622（見表一）
表1 分析說明:
（1)1# 發(fā)電機跳車時發(fā)電機發(fā)出69.44MW 有功功率，從系統(tǒng)吸收59.74MVAR 無功功率。
（2)1# 發(fā)電機端口電壓下降至4.23kV(約為正常時的67%，保護定值為75%、35;65V、0.55跳閘)
（3)4、5、6 項保護動作情況說明此時1# 發(fā)電機端口系統(tǒng)發(fā)生了系統(tǒng)振蕩，電流、電壓波動較大。
2.1# 發(fā)電機7UM622 保護內(nèi)波形圖
從波形分析，保護裝置錄波啟動后600ms 時電壓己下降至4.72kV(75％左右)，1100ms 時下降至4.41kV(70%左右)，說明系統(tǒng)電壓波動明顯。
四、系統(tǒng)電壓波動原因分析
（1）說明在2# 發(fā)電機停車后，電站系統(tǒng)無功功率大量不足，從外系統(tǒng)吸收大量無功功率。
（2）2# 發(fā)電機停機時還發(fā)有37.29MVAR 無功功率，瞬時的停機對系統(tǒng)造成較大波動，引起1# 發(fā)電機端口出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩、波動。
（3）1# 發(fā)電機在2# 機停機后，有功功率出現(xiàn)波動，從數(shù)據(jù)顯示最大值達69.44MW，此時1# 機受總視在功率75MVA 限制，無功無法達到最大出力，限制了1# 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的強勵倍數(shù)，所以從1#發(fā)電機功率曲線分析，1# 發(fā)電機無功功率有明顯上揚(均達10MVAR)，但上升后明顯無法維持穩(wěn)定運行。
（4）所以說明在2# 發(fā)電機停機后電站系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率嚴重不足，電壓明顯下降，此時1# 發(fā)電機強勵動作，但受總能力所限，無法維持發(fā)電機端口電壓在正常水平，引起發(fā)電機低電壓保護動作跳閘。
五、解決方案
在電站一臺發(fā)電機跳車情況下，總變兩臺主變壓器電流最大均達到150A(額定電流為316A)，基本達到半負荷運行。有載調(diào)壓機構(gòu)自動閉鎖，無法通過變壓器分接頭優(yōu)化控制達到調(diào)整電壓的目的。由于公司備用無功均采用手動操作的水平，在事故狀態(tài)下，無法及時調(diào)整。由此，采用了新型靜止無功發(fā)生器(ASVG)和電力系統(tǒng)電壓調(diào)整器(PSVR)的無功/ 電壓控制策略，作為提高系統(tǒng)可靠性的改進方案。
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［3］李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[M].中國電力
【摘 要】針對大型變電站以及廠礦企業(yè)配電網(wǎng)等在濾除諧波的同時進行無功功率補償?shù)墓こ桃螅_發(fā)應(yīng)用大功率混合有源濾波器進行諧波治理，動態(tài)地補償無功和諧波抑制以提高電能質(zhì)量成為配電網(wǎng)諧波治理方面研究的重要課題。
【關(guān)鍵詞】諧波；檢測；混合型濾波器；有源濾波器；無源濾波器
1、前言：隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中非線性負荷大量增加，相應(yīng)的各種非線性和時變性電子裝置得以廣泛應(yīng)用，帶來了配電網(wǎng)中電流和電壓波形的嚴重失真，從而取代了傳統(tǒng)的變壓器等鐵磁材料的非線性引起的諧波，成為最主要的諧波源，其負面效應(yīng)是電能質(zhì)量的下降，同時嚴重影響著供、用電設(shè)備的安全經(jīng)濟運行，使供電和用電企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對諧波進行經(jīng)濟、有效地補償是目前急待解決的重要問題之一。消除諧波的方法是加裝濾波裝置，而有源電力濾波器由于具有高度可控性和快速響應(yīng)性，能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，因而受到廣泛的重視，成為目前國內(nèi)外供電系統(tǒng)諧波抑制研究的熱點，有源電力濾波器作為抑制電網(wǎng)諧波、補償供電系統(tǒng)無功功率的新型電力電子裝置得到快速發(fā)展，其中并聯(lián)型有源電力濾波器的使用最為廣泛。本課題通過開發(fā)應(yīng)用大功率混合有源濾波器在大型鋁型材廠的配電網(wǎng)諧波治理中的應(yīng)用，動態(tài)的補償無功和諧波抑制來提高電能質(zhì)量。
2、本論文研究的主要內(nèi)容：鑒于有源電力濾波器在電網(wǎng)諧波抑制中如此重要的地位，人們對有源電力濾波器的研究也越來越深入，新的研究方法和研究理論不斷涌現(xiàn)。本論文針對配電網(wǎng)中諧波源的特征，構(gòu)建了一種基于電壓檢測的混合型有源電力濾波器。該混合方案既可以使無源濾波器的濾波效果更為顯著，又能極大地節(jié)省有源部分的容量。
3、諧波治理方法介紹：目前諧波治理的基本方法有以下三種：（1）減小非線性用電設(shè)備與電源間的電氣距離。通過減少系統(tǒng)阻抗來提高供電電壓等級。（2）隔離諧波。非線性用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波，不僅直接影響到本級電網(wǎng)，而且經(jīng)過變壓器的傳變影響到上級電網(wǎng)。如何把這些非線性用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波不影響或少影響其他幾級電網(wǎng)，這也是諧波治理的一個基本思路。這一思路在電網(wǎng)中廣泛采用，發(fā)電機發(fā)出的電能經(jīng)過Y/、Y0/、Y0/Y等接線組別的變壓器，把發(fā)電機產(chǎn)生的三次等零序分量的諧波與上級電網(wǎng)隔離開來，因此在110kV以上高壓電網(wǎng)上，三次諧波分量很小，幾乎是零。35kV也有少量Y/Y0接線的直配變，因此在35kV系統(tǒng)中三次諧波分量會比高壓電網(wǎng)大。（3）安裝濾波器。目前對配電側(cè)和用戶側(cè)諧波治理的方法，大多采用安裝濾波器來減少諧波分量。濾波器分為有源濾波器和無源濾波器兩大類。有源濾波器的基本工作原理是把電源側(cè)的電流波型與正弦波相比較，差額部分由有源濾波器進行補償，這是諧波治理的發(fā)展方向。現(xiàn)階段由于功率電子元件容量做不大、電壓做不高，而且成本很高，因此在現(xiàn)階段不可能大量推廣應(yīng)用。無源濾波器是通過L、C串聯(lián)或并聯(lián)，使其在某次諧波產(chǎn)生諧振，當發(fā)生串聯(lián)諧振時，使濾波器兩端該次諧波的電壓很小，幾乎接近零，這類濾波器往往接在變壓器的二次側(cè)出口處，從而使變壓器的一次側(cè)該次諧波的分量也很小，達到對該次諧波治理的目的。
4、混合型電力濾波器的選擇
混合型主要指電力有源濾波器與交流無源濾波器的各種組合， 根據(jù)混合的方式不同可分為串-并型混合和并-并型這兩種混合型是基于經(jīng)濟上的考慮， 其目的是綜合兩種濾波器的優(yōu)點， 讓無源LC 濾波器承擔基波無功和低次諧波的靜態(tài)功率， APF 主要用來補償基波無功和低此諧波的動態(tài)功率以及高次諧波，這樣可大大降低APF 的容量， 從而降低了整套濾波裝置的成本， 達到治理效果與經(jīng)濟的統(tǒng)一。
4.1連接方式
混合型電力濾波器視其中有源濾波器和無源濾波器的連接方式及其與電網(wǎng)的連接方式不同而具有多種拓撲方式。常見的主要有：有源電力濾波器和無源電力濾波器同時與電網(wǎng)并聯(lián)方式、有源電力濾波器和無源電力濾波器串聯(lián)后再與電網(wǎng)并聯(lián)方式、有源電力濾波器與電網(wǎng)串聯(lián)而無源電力濾波器與電網(wǎng)串聯(lián)方式等。
4.2電路結(jié)構(gòu)
第一種方式中有源電力濾波器與無源電力濾波器之間存在諧波通道，故影響了整體的濾波特性；第三種方式則適用于直流側(cè)并聯(lián)大電容時的負載；考慮到晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)屬于直流側(cè)串聯(lián)大電感帶反電動勢的諧波源負載，故此處宜采用第二種方式，即有源電力濾波器與無緣電力濾波器串聯(lián)后再與電網(wǎng)并聯(lián)的方式。由此構(gòu)成的混合型有源電力濾波器電路如圖示。
4.3濾波原理
混合型有源電力濾波器的檢測控制部分硬件主要由以下幾部分組成：（1）電流電壓采樣電路；（2）帶通濾波器；（3）過零比較中斷發(fā)生部分；（4）DSP計算控制器。將由電流電壓采樣電路采集得到的信號輸入帶通濾波器以濾除檢測電流電壓時出現(xiàn)的噪聲和畸變。帶通濾波器的中心頻率設(shè)置在50Hz，它是AF系統(tǒng)在公共連接點處存在電壓擾動（畸變、開關(guān)紋波和頻率漂移等）時仍能正常工作所必需的。帶通濾波器的輸出分為兩路，一路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入數(shù)字信號處理器DSP進行FFT分析，然后存儲到一片公用的RAM中，再分析計算控制對象的諧波和無功情況并產(chǎn)生控制信號；另一路則送入過零比較中斷發(fā)生電路，該電路用來每間隔60°產(chǎn)生一個中斷信號。因此，在公共連接點電壓的一個周期內(nèi)將有六個間隔60°的一個脈沖序列從該電路輸入到DSP系統(tǒng)作為中斷信號。每來一個中斷，公共連接點處的電壓電流就被檢測一次，這樣就滿足了控制系統(tǒng)實時性的要求。DSP（采用內(nèi)含PWM產(chǎn)生電路的TMS320F2812）的輸出控制TSF和APF的動作。
5、總結(jié)：混合型有源電力濾波器由無源濾波器和有源濾波器通過不同的連接方式構(gòu)成。根據(jù)配電網(wǎng)諧波源特征，我們選擇了適用的混合型電力濾波器拓撲方式，而針對其中的有源濾波器部分設(shè)計了基于電壓檢測的諧波電流獲取方法，并由此構(gòu)造了電路模型。經(jīng)仿真實驗分析，我們證明該方案具有優(yōu)良的諧波抑制特性，該設(shè)計思路和方法是正確可行的。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：輸電能力；無功功率優(yōu)化；穩(wěn)定性與控制；保護與控制
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.139
0 引言
特高壓交流輸電具有輸送容量大、距離遠、損耗低、占地省等顯著優(yōu)勢，隨著大容量輸電需求的增加，發(fā)電技術(shù)和輸電技術(shù)日新月異，作為資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的先進輸電技術(shù)，發(fā)展特高壓也成為電力工業(yè)發(fā)展的必由之路。世界上很多國家的電網(wǎng)公司都進行了特高壓工程和技術(shù)的研究，如美國的美國電力公司、美國邦納維爾電力局、日本東京電力公司、前蘇聯(lián)、意大利和巴西等國的電力公司分別建設(shè)了開展了特高壓工程、技術(shù)和設(shè)備方面的研究[1]。中國能源資源和負荷需求的逆向分布及能源結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，決定了中國未來的輸電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)必須在送、受端系統(tǒng)以及1000-3000km的輸電系統(tǒng)上有根本性的突破[2]。國家電網(wǎng)正在推進“一特四大”發(fā)展戰(zhàn)略建設(shè)由特高壓交流系統(tǒng)和直流構(gòu)成的大規(guī)模特高壓電網(wǎng)，以期解決電源與負荷中心之間大規(guī)模、遠距離、大容量的電力輸送難題，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置[3]。特高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加之特高壓工程建設(shè)和電源核準中存在的不確定性，一些薄弱環(huán)節(jié)將會給復(fù)雜電網(wǎng)的穩(wěn)定分析、控制和運行帶來了一系列挑戰(zhàn)。
本文概述了特高壓交流系統(tǒng)運行控制關(guān)鍵技術(shù)，在特高壓交流系統(tǒng)功率控制、特高壓交流系統(tǒng)穩(wěn)定性與控制等方面，對特高壓電網(wǎng)輸電能力、無功功率優(yōu)化與控制、穩(wěn)定性與控制、特高壓交流系統(tǒng)保護與控制進行了分析總結(jié)，提出了需要進一步研究和解決的技術(shù)問題，為后續(xù)特高壓電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度、運行和控制提供參考。
1 特高壓交流系統(tǒng)功率控制研究
特高壓工程的投運以及大規(guī)模間歇性可再生能源的接入使原有電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化，對各區(qū)域電網(wǎng)負荷帶來波動，可能造成整個電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)平衡被打破，各區(qū)域電網(wǎng)發(fā)電機結(jié)構(gòu)各有不同，機組的調(diào)節(jié)能力各異，極易出現(xiàn)潮流的協(xié)調(diào)控制出現(xiàn)一定的困難，加之輸電線路運行越來越接近其安全穩(wěn)定運行的極限。因此，從輸電能力、無功優(yōu)化與控制等方面研究特高壓電網(wǎng)的功率控制與優(yōu)化，對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、高效運行有著重要的意義。
1.1 特高壓交流電網(wǎng)輸電能力與控制的研究
特高壓交流輸電技術(shù)可以提電網(wǎng)的高安全性以及經(jīng)濟性，其輸送能力和輸送通道的輸送效率一直備受關(guān)注。其輸送能力也受熱穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、功率穩(wěn)定的限制。特高壓交流輸電系統(tǒng)的輸電能力是指在保持經(jīng)濟合理和系統(tǒng)穩(wěn)定性的情況下，一定距離的輸電線路所具有的最大輸送功率。特高壓的輸電能力受多種因素的影響，文獻[4]分析高壓并聯(lián)電抗、發(fā)電機-變壓器高壓側(cè)電壓調(diào)節(jié)、1000kV升降壓變壓器的短路比、中間開關(guān)站加SVC和串聯(lián)電容補償?shù)雀麟姎饬繉?000kV輸電系統(tǒng)輸電能力影響，研究了能進一步提高1000kV輸電系統(tǒng)遠距離輸電能力的技術(shù)。文獻[5]研究了省際電網(wǎng)輸電極限問題，給出了考慮特高壓接入后穩(wěn)定性的輸電能力分析方法與流程，并對電網(wǎng)的穩(wěn)定性進行了校驗。文獻[6]結(jié)合電網(wǎng)新技術(shù)、新材料、新方法闡述了影響電網(wǎng)輸電能力的因素，從改變電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電氣特性和加裝穩(wěn)控裝置等方面提出了對特高壓電網(wǎng)具有適用性的輸電網(wǎng)絡(luò)方案和提高電網(wǎng)輸送能力的方法。關(guān)于輸電能力的問題，已經(jīng)得到了國內(nèi)外學者較高程度的的研究與關(guān)注，隨著新型電力電子器件的發(fā)展與應(yīng)用，利用補償裝置間的協(xié)調(diào)配合來提特高壓電網(wǎng)的輸送自然功率的技術(shù)有待進一步研究。隨著電力市場的開放，從經(jīng)濟角度對提高特高壓輸電能力以及接收新能源的能力有待進一步研究。
1.2 特高壓交流電網(wǎng)無功優(yōu)化與控制的研究
隨著輸電系統(tǒng)電壓等級的升高和輸電距離的增加，輸電系統(tǒng)的無功特性發(fā)生了根本變化。在特高壓交流輸電系統(tǒng)中，合理配置電抗器和低壓無功補償設(shè)備維持特高壓交流輸電系統(tǒng)的電壓水平，通過系統(tǒng)無功電壓控制實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行具有重要意義。特高壓輸電線路的無功損耗隨電能輸送有很大的有功變動，同時電容效應(yīng)產(chǎn)生很大的充電功率，特高壓輸電線路給變電站無功補償、電壓控制帶來困難。
針對特高壓交流輸電線路電容效應(yīng)給無功補償和電壓控制帶來的問題，文獻[7]通過控制線路電壓不越限的方法研究了變電站的無功控制方式及補償容量，文獻[8]提出了一種基于經(jīng)濟壓差的特高壓電網(wǎng)無功補償運行與控制方法。文獻[9]提出了一種改進的采用65%的固定高壓電抗器加30%的可調(diào)節(jié)高壓電抗器的特高壓輸電系統(tǒng)的無功補償改進方法，提高了特高壓輸電系統(tǒng)的輸電能力和電壓穩(wěn)定性。文獻[10]分析了無功補償設(shè)備投切策略、穩(wěn)態(tài)過電壓措施、應(yīng)用可控高抗調(diào)壓等電壓控制需要考慮的技術(shù)問題，提出了高抗和低壓無功補償配置原則及方法，并結(jié)合實際系統(tǒng)進行了仿真驗證。針對特高壓接入系統(tǒng)使系統(tǒng)的穩(wěn)定控制更加復(fù)雜，對電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化要求越來越高，尋求最佳的無功補償方法稱為亟待解決的重要問題。在以后的研究中，應(yīng)更加側(cè)重于無功補償控制策略方面的研究，提高無功補償裝置的響應(yīng)速度，增強無功補償?shù)挠行浴?/p>
2 特高壓交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和區(qū)域性負荷的增長，遠距離大容量輸電日益普遍，隨之而來的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性問題越來越突出。國內(nèi)外對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題做了大量研究，甚至在某些方面實現(xiàn)了在線安全穩(wěn)定評估及決策分析，同時能對電網(wǎng)中存在的潛在問題提出安全性措施，有效指導(dǎo)了電力系統(tǒng)的調(diào)度決策和安全穩(wěn)定運行。雖然解決了很多技術(shù)上的難題，但是隨著特高壓電網(wǎng)的接入、電力電子器件以及新的控制技術(shù)的應(yīng)用，仍有大量的工作要做，必須要考慮特高壓接入后各種控制措施良好配合等方面的研究。
特高壓交流系統(tǒng)的功角、頻率、電壓穩(wěn)定性研究：
電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機保持同步運行的能力，可以細分為靜態(tài)穩(wěn)定、小干擾動態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、大干擾動態(tài)穩(wěn)定。隨著電能需求的增加和電力系統(tǒng)的規(guī)模擴大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題越來越突出，在典型故障下面臨暫態(tài)功角失穩(wěn)的風險。文獻[11]針對暫態(tài)功角失穩(wěn)風險問題提出了基于典型故障集的電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定近似判別方法，設(shè)計了風險評估流程并且為提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性提出了新的研究思路。文獻[12]提出了一種用于暫態(tài)功角穩(wěn)定的切機控制策略計算方法。目前，所有研究都集中在交直流混合系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性與控制策略研究上，針對特高壓交流電網(wǎng)的功角穩(wěn)定性與控制策略仍需進一步研究。
頻率穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)發(fā)生有功功率擾動后，系統(tǒng)頻率能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生頻率崩潰的能力[13]。基于兩機系統(tǒng)模型及WAMS實測數(shù)據(jù)，，文獻[14]提出了大受端電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定評估采用的模型和分析方法，總結(jié)了受端電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定分析中應(yīng)注意的問題。基于目前頻率穩(wěn)定研究中存在的不足，文獻[15]提出一種電力系統(tǒng)頻率失穩(wěn)風險評估方法，推導(dǎo)了計及旋轉(zhuǎn)備用的頻率動態(tài)特性，建立了考慮低頻減載作用的頻率穩(wěn)定分析模型和考慮發(fā)電方式、網(wǎng)絡(luò)拓撲和負荷水平的隨機模型。國內(nèi)外研究人員對功角穩(wěn)定與電壓穩(wěn)定關(guān)注較多，其中某些領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)在線分析控制，而電網(wǎng)頻率動態(tài)特性及其控制一直是電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究中的一個薄弱環(huán)節(jié)，特高壓交流系統(tǒng)中頻率穩(wěn)定性及控制策略有待深入研究。
電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小的或大的擾動后，系統(tǒng)電壓能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生電壓失穩(wěn)的能力[16]。電力系統(tǒng)越來越朝極限運行方式發(fā)展，其中電源競價上網(wǎng)機制和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱等因素給系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性帶來巨大挑戰(zhàn)，文獻[17]闡述了電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀、理論和研究方法，分析了電壓穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)和薄弱區(qū)域，研究了防止系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的控制策略和電力系統(tǒng)優(yōu)化理論。由于大干擾電壓失穩(wěn)機理的理論和研究方法不完善以及電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓失穩(wěn)與功角特性存在聯(lián)系，如何快速準確判斷電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓失穩(wěn)是電力系統(tǒng)需要解決的一個難題，也有相關(guān)論文通過分析特高壓聯(lián)絡(luò)線潮流和電壓大幅波動的影響因素，總結(jié)了特高壓系統(tǒng)無功和電壓控制策略。
3 特高壓交流系統(tǒng)保護與控制
繼電保護作為維護電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要防線，在電力系統(tǒng)中時刻發(fā)揮著重要作用。與超高壓輸電線路相比，特高壓輸電線路參數(shù)發(fā)生較大變化，1000kV輸電系統(tǒng)對保護的影響主要是由分布電容引起的，因此對特高壓交流輸電線路的保護提出了更高的要求。
文獻[18]介紹了在1000kV輸電線路保護中所關(guān)注的一些重要問題，重點分析了特高壓系統(tǒng)暫態(tài)過程及特高壓保護中的關(guān)鍵技術(shù)問題。文獻[19]根據(jù)特高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行特點，結(jié)合我國繼電保護發(fā)展的具體情況，提出我國特高壓系統(tǒng)保護的配置方案。文獻[20]充分考慮特高壓電網(wǎng)的特點，給出了特高壓線路分布參數(shù)模型，介紹了近年來我國特高壓線路保護的研究成果以及國內(nèi)特高壓主設(shè)備保護方面的進展。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以及新型電子式互感器的研究及應(yīng)用，特高壓系統(tǒng)保護技術(shù)的研究有待進一步發(fā)展。
4 總結(jié)與展望
隨著特高壓輸電線路工程建設(shè)及投運，特高壓電網(wǎng)已成為現(xiàn)代電網(wǎng)的重要組成部分，并對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。本文概述了特高壓交流系統(tǒng)運行控制關(guān)鍵技術(shù)，在特高壓交流系統(tǒng)功率控制、特高壓交流系統(tǒng)穩(wěn)定性與控制等方面，對特高壓電網(wǎng)輸電能力、無功功率優(yōu)化與控制、穩(wěn)定性與控制高壓交流系統(tǒng)保護與控制進行了分析總結(jié)，提出了需要進一步研究和解決的技術(shù)問題，為后續(xù)特高壓電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度、運行和控制提供參考。
為了提高電網(wǎng)輸送能力、新能源并網(wǎng)和消納能力，提高電網(wǎng)運行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，在特高壓電網(wǎng)建設(shè)、運行和控制上需進一步深入研究。
（1）規(guī)劃中的特高壓直流直流輸電和多端直流輸電相關(guān)技術(shù)需要特高壓交流電網(wǎng)提供堅強的網(wǎng)架支撐，含交、直流特高壓的復(fù)雜電網(wǎng)的動態(tài)特性，運行方式，穩(wěn)定性分析、預(yù)測及控制策略等方面需進一步研究。
（2）針對特高壓交直流互聯(lián)電網(wǎng)交直流互濟過程中的動態(tài)無功優(yōu)化與無功配置問題需進行深入研究，并提出合理的控制策略和手段。
（3）大規(guī)模交直流互聯(lián)給系統(tǒng)特性帶來深刻變化，對電力系統(tǒng)的仿真提出了更高的要求。利用全新的仿真技術(shù)，建立特高壓交直流互聯(lián)系統(tǒng)機電-電磁暫態(tài)仿真平臺，準確把握交直流互聯(lián)系統(tǒng)機理以及特性，跟蹤特高壓交、直流工程建設(shè)進度以及新的設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用，提高建模精度、擴大仿真規(guī)模、提高仿真效率需進一步研究。
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