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摘 要：本文介绍了一种低压无功自动补偿成套装置专业自动测量系统，它由低压无功补偿标准功率源、无功补偿检测仪、接口电路板、无功补偿自动检测控制软件所组成，能够快速测量低压无功补偿成套装置的多项电气功能及其性能，对电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、分组投切、缺相保护、过压保护、欠压保护、谐波测量、动作延迟时间、等十多个项目进行自动检测，同时自动生成报表并打印检测结果。
关键词：无功补偿自动检测 无功补偿标准功率源 无功补偿检测仪
中图分类号：TM93 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0125-05
电网企业为了节能降耗，发展智能、可靠、高效、绿色的电网，大量使用低压无功自动补偿成套装置。而长期以来，由于低压无功补偿成套装置的选型和检测没有相应的专业的自动测量仪器，所以针对低压无功补偿设备所进行的各种测试，往往需要花费几周或者更长的时间，效率低下并且结果不可靠。
本文研究了一种新型低压无功补偿成套装置自动检测系统，能快速检测低压无功自动补偿成套装置的各项电气性能，仅需1小时即能完成电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、分组投切、缺相保护、过压保护、欠压保护、谐波测量和动作延迟时间等十多个项目的全部检测，并能自动生成报表并打印检测结果。该系统很好的弥补了目前低压无功补偿设备自动化测试领域的空白，高效、可靠地检测低压无功自动补偿成套装置，为电网对低压无功自动补偿成套装置的设备选型和功能测试提供依据和便利，为电网降低损失、提高效益，具有较高的应用价值和一定的科研意义。
1 低压无功补偿成套装置自动检测系统
1.1 补偿成套装置自动检测系统的基本结构
低压无功补偿成套装置自动检测系统的结构如图1所示。
低压无功补偿成套装置自动检测系统基本构成包括：低压无功补偿装置标准功率源、低压无功补偿检测仪、系统控制分析软件和电气接口。其中，低压无功补偿装置标准功率源、低压无功补偿检测仪、系统控制分析软件通过各种电气接口连接在一起。低压无功补偿装置标准功率源、低压无功补偿检测仪具备与PC机通讯的功能，满足检测判定要求。
1.2 偿成套装置自动检测系统的内部结构
（1）低压无功补偿装置标准功率源。
低压无功补偿装置标准功率源采用TI信号处理器（DSP）、大规模现场可编程逻辑阵列（FPGA）和高可靠的工控机技术，产品集成度高，智能化高，能实现方便快捷的菜单操作。同时采用大规模集成功放电路，闭环输出，精确稳定，响应迅速，所需状态输出一次到位。三相电压和三相电流之间相位可以任意输出。另外，可输出2-31次谐波，单次谐波及总谐波含量最大可设置到基波的40%。无功补偿装置标准功率源有RS232接口，能接收测控软件发出的控制指令并给出相应的信号输出。低压无功补偿装置标准功率源设计了灵敏可靠的电压、电流过载保护，在电压短路、电流开路的情况下可保护系统免受破坏。
（2）低压无功补偿检测仪。
低压无功补偿检测仪内部结构如图2所示。低压无功补偿检测仪内部嵌有一块电气接口板，通过光电隔离将被检测的无功补偿装置的投切开关两端的触点信号引入到低压无功补偿检测仪。户外检测时要将被测线路的电流信号、低压无功补偿检测仪的CT要与无功补偿成套装置的CT安装在同一位置，由低压无功补偿检测仪进行同步测量和解析。数据测试采集采用高速采集卡，采用采样频率为10M；数据处理速度快，采样精度高、抗干扰能力强。信号接口板上电压信号输入分为高低压输入（AC100V-440V）和低电压输入（DC/AC 3V-48V），电压信号采用光电隔离。接口板信号接入采用插接式接口，操作便捷。
（3）系统控制分析软件。
系统控制分析软件内嵌安装在一台笔记本电脑。低压无功补偿成套装置自动检测系统由一台笔记本电脑作为设备的操作单元，能够实现参数设置、数据测量和生成报告等功能，界面直观，操作简单，存储采用高速硬盘。设备的计算机操作系统要求：Windows XP操作系统，内存要求不低于1G，10寸彩色液晶屏，全中文图形操作界面，操作界面清晰、操作简单方便。
2 低压无功补偿成套装置自动检测系统的功能
本系统主要用于检测低压无功补偿控制器和低压无功补偿装置的性能，可以对低压无功补偿控制器的各项电气性能和测量技术指标给出检验结果。检测低压无功补偿装置是否按照设定的需要进行投切。系统可以控制无功补偿标准功率源给出标准信号，检测被测无功补偿控制器和无功补偿装置的各项电气测量数据和开关控制状态是否准确。无功补偿检测仪的功能要求能够将无功补偿标准功率源给出的各种标准信号值检测和记录下来，并记录被检测的无功补偿装置的投切开关动作前后三相电压、电流的波形。
2.1 低压无功补偿装置标准功率源的功能
低压无功补偿装置标准功率源产生电压、电流、功率、相位、频率、谐波标准测量信号。低压无功补偿装置标准功率源三相电压之间、三相电流之间、各相电压和电流之间可任意移相，可给出标准信号模拟无功功率过补和欠补的状态。低压无功补偿装置标准功率源有过载、短路、欠压等多重保护。
2.2 低压无功补偿检测仪的功能
低压无功补偿检测仪可测量电网频率，电压偏差，3相不平衡率，电压、电流、谐波，有功功率、无功功率、功率因数，电压闪变等IEC61000-4-30所规定的电能质量参数，以及高次谐波功率方向。模数变换部分采用了16位A/D变换器，信号分辨率高达3/100000。可提供CLASS A的电能质量参数测量精度。采用大容量外部闪存卡，可同时记录短时间平均数据（3分钟记录间隔最长可达3个月）和长时间数据（2小时记录间隔最长可达1年）。无功检测仪具有无功补偿开关动作录波功能，在无功补偿装置电容器组开关启动时记录电压电流波形以供解析用途。内置有WEB服务器及WEB人机交互界面，使用个人电脑的标准WEB游览器可实时地监视无功检测仪的参数值，并可对装置进行设定配置，测量数据的管理以及在线解析。 低压无功补偿检测仪在线测试可检测项目包括：相电压、线间电压、电压频率、电压不平衡、相电压谐波、线电压谐波、相电压THD（畸变率）、线电压THD、相电流、有功功率、无功功率、功率因素。可对每个测量电能参数进行相应事件检测和记录。实时将事件信息上传，输出接点信号。
2.3 系统控制分析软件的功能
本系统的控制和分析软件具有以下功能。
（1）控制无功补偿标准功率源发出各种标准信号。
（2）控制无功补偿检测仪检测各种电参数和录波。
（3）自动生成检验报表和结果。
测试项目及所测数据通过电脑用软件控制，软件功能齐全，界面友好。
3 低压无功补偿成套装置自动检测系统的工作过程
低压无功补偿成套装置自动检测系统的工作过程如图3所示。
低压无功补偿成套装置自动检测系统的工作过程如下。
（1）低压无功补偿成套装置自动检测系统由计算机给无功补偿装置标准功率源发出相关命令。
（2）无功补偿装置标准功率源接收到计算机的命令后，给出正确信号和数值。
（3）低压无功补偿检测仪将采集到的标准数值自动传送给计算机。
（4）计算机将采集到的被测无功补偿控制器的数值、投切状态，波形记录下来，并给出检测结果。
（5）符合检测要求或者强行结束检测则可以记录数据和波形，结束检测。不符合检测要求也可以重新开始检测。
（6）检测结束，得到检测结果数据。
（7）检测数据在一个界面上反映，检测合格的数据与检测不合格的数据用不同颜色显示，报表按项目分别打印。
图4是低压无功补偿成套装置自动检测系统操作界面，图5是低压无功补偿成套装置自动检测系统测试状态设置与检测过程。
当电压降低和断电时无功检测仪可触发引起事件数据记录和，或波形数据记录。低压无功补偿检测仪可记录电容器组开关的触发波形数据，可记录三相或单相电压波动的情况，图6是三相电压波动波形记录，图7为单相电压波动波形记录。
4 结语
低压无功补偿成套装置自动检测系统体积小，重量轻，除在室内环境使用外，还可以携带到户外对使用中的无功补偿成套装置进行现场检测。低压无功补偿成套装置自动检测系统的研制成功为检测低压无功补偿成套装置提供了专业测量仪器，在国内属于首创，它标志着在新型的智能化测试仪器研制方面取得了重要成果。也是我国无功补偿装置测试仪器取得的新的技术进步。
参考文献
[1] 康志林.关于低压成套无功功率补偿装置检测的几个问题[J].机械研究与应用，2008，21（5）：95-96.
[2] 夏爱玲，李正明，盛占石，等.智能低压无功补偿控制器的设计[J].Automation&Instrumentation，2006，4：24-26.
[3] 肖洪.低压无功补偿实验装置的设计[J].电工技术，2004，12：50-51.
[4] 王玲，程汉湘.低压无功补偿电容投切装置的设计[J].现代电子技术，2007，22：37-41.
[5] 马桂芬.低压无功功率补偿装置国标的新旧版本差异分析[J].电工电气，2009，9：54-56.
[6] 倪忠富.智能低压无功补偿技术[J].科技创新导报，2010，5：85.
关键词：无功补偿自动检测 无功补偿标准功率源 无功补偿检测仪
中图分类号：TM93 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0125-05
电网企业为了节能降耗，发展智能、可靠、高效、绿色的电网，大量使用低压无功自动补偿成套装置。而长期以来，由于低压无功补偿成套装置的选型和检测没有相应的专业的自动测量仪器，所以针对低压无功补偿设备所进行的各种测试，往往需要花费几周或者更长的时间，效率低下并且结果不可靠。
本文研究了一种新型低压无功补偿成套装置自动检测系统，能快速检测低压无功自动补偿成套装置的各项电气性能，仅需1小时即能完成电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、分组投切、缺相保护、过压保护、欠压保护、谐波测量和动作延迟时间等十多个项目的全部检测，并能自动生成报表并打印检测结果。该系统很好的弥补了目前低压无功补偿设备自动化测试领域的空白，高效、可靠地检测低压无功自动补偿成套装置，为电网对低压无功自动补偿成套装置的设备选型和功能测试提供依据和便利，为电网降低损失、提高效益，具有较高的应用价值和一定的科研意义。
1 低压无功补偿成套装置自动检测系统
1.1 补偿成套装置自动检测系统的基本结构
低压无功补偿成套装置自动检测系统的结构如图1所示。
低压无功补偿成套装置自动检测系统基本构成包括：低压无功补偿装置标准功率源、低压无功补偿检测仪、系统控制分析软件和电气接口。其中，低压无功补偿装置标准功率源、低压无功补偿检测仪、系统控制分析软件通过各种电气接口连接在一起。低压无功补偿装置标准功率源、低压无功补偿检测仪具备与PC机通讯的功能，满足检测判定要求。
1.2 偿成套装置自动检测系统的内部结构
（1）低压无功补偿装置标准功率源。
低压无功补偿装置标准功率源采用TI信号处理器（DSP）、大规模现场可编程逻辑阵列（FPGA）和高可靠的工控机技术，产品集成度高，智能化高，能实现方便快捷的菜单操作。同时采用大规模集成功放电路，闭环输出，精确稳定，响应迅速，所需状态输出一次到位。三相电压和三相电流之间相位可以任意输出。另外，可输出2-31次谐波，单次谐波及总谐波含量最大可设置到基波的40%。无功补偿装置标准功率源有RS232接口，能接收测控软件发出的控制指令并给出相应的信号输出。低压无功补偿装置标准功率源设计了灵敏可靠的电压、电流过载保护，在电压短路、电流开路的情况下可保护系统免受破坏。
（2）低压无功补偿检测仪。
低压无功补偿检测仪内部结构如图2所示。低压无功补偿检测仪内部嵌有一块电气接口板，通过光电隔离将被检测的无功补偿装置的投切开关两端的触点信号引入到低压无功补偿检测仪。户外检测时要将被测线路的电流信号、低压无功补偿检测仪的CT要与无功补偿成套装置的CT安装在同一位置，由低压无功补偿检测仪进行同步测量和解析。数据测试采集采用高速采集卡，采用采样频率为10M；数据处理速度快，采样精度高、抗干扰能力强。信号接口板上电压信号输入分为高低压输入（AC100V-440V）和低电压输入（DC/AC 3V-48V），电压信号采用光电隔离。接口板信号接入采用插接式接口，操作便捷。
（3）系统控制分析软件。
系统控制分析软件内嵌安装在一台笔记本电脑。低压无功补偿成套装置自动检测系统由一台笔记本电脑作为设备的操作单元，能够实现参数设置、数据测量和生成报告等功能，界面直观，操作简单，存储采用高速硬盘。设备的计算机操作系统要求：Windows XP操作系统，内存要求不低于1G，10寸彩色液晶屏，全中文图形操作界面，操作界面清晰、操作简单方便。
2 低压无功补偿成套装置自动检测系统的功能
本系统主要用于检测低压无功补偿控制器和低压无功补偿装置的性能，可以对低压无功补偿控制器的各项电气性能和测量技术指标给出检验结果。检测低压无功补偿装置是否按照设定的需要进行投切。系统可以控制无功补偿标准功率源给出标准信号，检测被测无功补偿控制器和无功补偿装置的各项电气测量数据和开关控制状态是否准确。无功补偿检测仪的功能要求能够将无功补偿标准功率源给出的各种标准信号值检测和记录下来，并记录被检测的无功补偿装置的投切开关动作前后三相电压、电流的波形。
2.1 低压无功补偿装置标准功率源的功能
低压无功补偿装置标准功率源产生电压、电流、功率、相位、频率、谐波标准测量信号。低压无功补偿装置标准功率源三相电压之间、三相电流之间、各相电压和电流之间可任意移相，可给出标准信号模拟无功功率过补和欠补的状态。低压无功补偿装置标准功率源有过载、短路、欠压等多重保护。
2.2 低压无功补偿检测仪的功能
低压无功补偿检测仪可测量电网频率，电压偏差，3相不平衡率，电压、电流、谐波，有功功率、无功功率、功率因数，电压闪变等IEC61000-4-30所规定的电能质量参数，以及高次谐波功率方向。模数变换部分采用了16位A/D变换器，信号分辨率高达3/100000。可提供CLASS A的电能质量参数测量精度。采用大容量外部闪存卡，可同时记录短时间平均数据（3分钟记录间隔最长可达3个月）和长时间数据（2小时记录间隔最长可达1年）。无功检测仪具有无功补偿开关动作录波功能，在无功补偿装置电容器组开关启动时记录电压电流波形以供解析用途。内置有WEB服务器及WEB人机交互界面，使用个人电脑的标准WEB游览器可实时地监视无功检测仪的参数值，并可对装置进行设定配置，测量数据的管理以及在线解析。 低压无功补偿检测仪在线测试可检测项目包括：相电压、线间电压、电压频率、电压不平衡、相电压谐波、线电压谐波、相电压THD（畸变率）、线电压THD、相电流、有功功率、无功功率、功率因素。可对每个测量电能参数进行相应事件检测和记录。实时将事件信息上传，输出接点信号。
2.3 系统控制分析软件的功能
本系统的控制和分析软件具有以下功能。
（1）控制无功补偿标准功率源发出各种标准信号。
（2）控制无功补偿检测仪检测各种电参数和录波。
（3）自动生成检验报表和结果。
测试项目及所测数据通过电脑用软件控制，软件功能齐全，界面友好。
3 低压无功补偿成套装置自动检测系统的工作过程
低压无功补偿成套装置自动检测系统的工作过程如图3所示。
低压无功补偿成套装置自动检测系统的工作过程如下。
（1）低压无功补偿成套装置自动检测系统由计算机给无功补偿装置标准功率源发出相关命令。
（2）无功补偿装置标准功率源接收到计算机的命令后，给出正确信号和数值。
（3）低压无功补偿检测仪将采集到的标准数值自动传送给计算机。
（4）计算机将采集到的被测无功补偿控制器的数值、投切状态，波形记录下来，并给出检测结果。
（5）符合检测要求或者强行结束检测则可以记录数据和波形，结束检测。不符合检测要求也可以重新开始检测。
（6）检测结束，得到检测结果数据。
（7）检测数据在一个界面上反映，检测合格的数据与检测不合格的数据用不同颜色显示，报表按项目分别打印。
图4是低压无功补偿成套装置自动检测系统操作界面，图5是低压无功补偿成套装置自动检测系统测试状态设置与检测过程。
当电压降低和断电时无功检测仪可触发引起事件数据记录和，或波形数据记录。低压无功补偿检测仪可记录电容器组开关的触发波形数据，可记录三相或单相电压波动的情况，图6是三相电压波动波形记录，图7为单相电压波动波形记录。
4 结语
低压无功补偿成套装置自动检测系统体积小，重量轻，除在室内环境使用外，还可以携带到户外对使用中的无功补偿成套装置进行现场检测。低压无功补偿成套装置自动检测系统的研制成功为检测低压无功补偿成套装置提供了专业测量仪器，在国内属于首创，它标志着在新型的智能化测试仪器研制方面取得了重要成果。也是我国无功补偿装置测试仪器取得的新的技术进步。
参考文献
[1] 康志林.关于低压成套无功功率补偿装置检测的几个问题[J].机械研究与应用，2008，21（5）：95-96.
[2] 夏爱玲，李正明，盛占石，等.智能低压无功补偿控制器的设计[J].Automation&Instrumentation，2006，4：24-26.
[3] 肖洪.低压无功补偿实验装置的设计[J].电工技术，2004，12：50-51.
[4] 王玲，程汉湘.低压无功补偿电容投切装置的设计[J].现代电子技术，2007，22：37-41.
[5] 马桂芬.低压无功功率补偿装置国标的新旧版本差异分析[J].电工电气，2009，9：54-56.
[6] 倪忠富.智能低压无功补偿技术[J].科技创新导报，2010，5：85.