电压无功综合测控装置设计

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  [摘 要]电压无功综合测控装置广泛应用于电力系统中各类变电站,是电力系统中重要的装置之一。尤其是近年来我国电力资源仍然存在着消耗量大、浪费量大的情况,这对于我国电力资源的可持续发展极为不利。因此,如何根据现有电力资源情况,通过电压无功综合测控装置的合理设计,有效减少电力资源的损耗是促进电力资源可持续发展的重要举措之一。笔者根据电压无功综合测控装置设计的基本原理,提出了有关的具体设计,并且对其设计过程中应该注意的问题做出了总结和分析。
  [关键词]电压无功;综合测控装置;设计
  中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)14-0064-01
  由于我国在电力系统上的线路损耗与发达国家相比仍有很大的差距,电压无功综合测控装置则通过调节电压的调整与控制实现电压的低损耗,实现少投资、高收益,对于促进我国国民经济持续发展有着重要的推动作用。在对电压无功综合测控装置进行设计的过程中,不仅要遵循一定的设计原理,还要关注具体的设计细节,特别是应用过程中问题更应该予以重视。
  1 电压无功综合装置设计原理
  1.1 补偿容量的原理
  无功自动跟踪补偿装置采用固定电容器配合磁控电抗器的方式,当系统无功过剩时,固定补偿电容器发出的容性无功由电抗器吸收;当缺乏无功时,电抗器容量减小,由补偿电容提供容性无功。磁控电抗器控制装置实时测量计算系统有功功率、无功功率、功率因数和母线电压,并调整电抗器的输出容量,使系统在保证母线电压合格的条件下,无功最小。
  1.2 控制回路的原理
  控制器是无功补偿装置的指挥系统。它不仅包括了采样、运算、发出投切信号,而且包含参数设定、测量、元件保护等功能。十几年来无功补偿控制器经历了由分立元件—集成线路—单片机—DSP芯片一个快速发展的过程,其功能也愈加完善。独立无功补偿设备不依赖于其他装置,数据采集和控制输出都是自身功能的一部分,集I/O系统和计算判断于一身。
  1.3 电压无功控制的调控作用
  通过分析电压、有功功率、无功功率、功率因数等系统实时信息,得出投切电容器组、调节变压器分接头开关档位的控制策略,达到保证电压合格和无功就地平衡的目的。电压无功控制的调控作用主要分为以下两个内容,首先是电压与无功功率的关系,即从负荷的无功功率、电压特性可知,要维持系统电压的稳定,就必须使系统中的无功功率保持平衡,即系统中的无功电源可发出的无功功率应大于或等于系统负荷所需的无功功率和电网中的无功损耗。另一方面是电压无功综合测控装置的具体设计功率因数与有功损耗的关系。在电压无功控制中,最直接的信息就是电压和无功功率,但无功功率不能直观地反映出设备的经济运行情况。因此,在分析系统无功补偿问题时,一般用功率因数代替无功功率。
  2 电压无功综合测控装置的具体设计
  2.1 电压无功测控装置的硬件设计
  在对无功测控装置的硬件设计方面,应基于以下的策略和设计方向,即在保证变电所被控母线电压合格的前提下,尽量使无功功率就地平衡,以降低输电线路的电能损耗;同时力争动作准确,保证投切的成功率,降低有载调压变压器分接开关及电容器投切的动作次数。在微机系统的设计方面,则选择具有运行速度快、功能强等诸优点的8GC196KC作为设计作为电压无功综合测控装置的核心内容。另外,除了有采样模块的输入和与上位机的通信有输入/输出外,还有表征变压器分接头位置、补偿电容器组己投/切数的开关量的输入和表征调控策略的开关量的输出。
  2.2 电压无功测控装置的VQC的设计
  VQC调试仪根据电压和无功下限值将运行状态划分9个区域进行调节.并且通过调节主变压器分接开关和投切无功设备来实现调整电压和无功。通常,VQC装置输人量包括:各侧开关位置信息、各无功设备开关位置信息、各主变压器分接开关位置信息;VQC装置输出量包括:各无功设备开关投切控制量、各变压器有载调压分接开关位置调整。此外,VQC装置还需接人能够实时反映出电压和无功变化的数据量来作为其操作判断的依据。采用各主变压器三侧的电压和电流来作为模拟,主要作计算各侧电压和无功功率之用的;由于当前变压器低压侧负荷在24h内波动较大,同时,为限制设备绝缘成本,无功设备多安装于低压侧,宜采用低压侧电压作为VQC装置的电压判据,但是由于中压侧负荷和主變压器也消耗一定的无功功率,故应采用高压侧无功作为VQC装置中该主变压器单元的无功判据。
  3 电压无功综合测控装置设计应注意的问题
  3.1 VQC装置的应用策略
  VQC装置的应用过程中需要注意一些细节问题,比如在安装过程中,装置采用标准机箱,安装在原有的控制保护屏上,无需另外占有屏位;装置的通信采用CAN网,接入变电站综合自动化系统中;所有控制电缆均采用屏蔽电缆,外部开关量输入通过光电隔离器隔离后送入装置。且在运行过程中,该装置控制对象为#1主变有载分接开关10v#电容器;控制依据切换定值区为10kv母线电压合格数值(10kv-10.7kv);控制模式为就地控制;控制原则为无功控制目标;调压及投切电容器原则是分接开关调节分级进行,一次只能调节一档,能有效指示分接开关滑档或拒动行为,电容器投切按轮换方式进行,原则为先投先切。此外,装置运行后,变电站的母线电压和无功控制无需变电运行人员人工控制或调节,同时由于采用了自动装置,避免了人工监控过程中的一些不确定因素的影响。如:运行人员的监视疏忽导致电压越限、运行人员操作失误等情况,确保了控制目标值在合格范围内。
  3.2 VQC装置的控制策略
  实际上,V Q C 装置控制效果的好坏最关键的因素就是它的控制策略。对于有载调压变压器分接头和可投切电容器组的变电站,电压无功控制基本是基于“井”字形的动态 9 区域得出控制策略。通过对电容器组的投切或变压器分接头开关的调整,使系统运行在无功、电压均满足要求。电压无功的控制策略可以大致总结为以下几点:如果电压正常,功率因数越下限,则控制投电容器组,若无电容器组可投,则不动作;反之,如果电压正常,功率因数超上限,则控制切电容器组,若无电容器组可切,则不动作;如若电压高,功率因数超上限,则控制切电容器组,若无电容器组可切,则控制强降分接头开关;反之,电压高,功率因数正常,则控制降分接头开关,若分接头开关处于最低档位,则不动作;电压高,功率因数越下限,则控制降分接头开关,若分接头开关处于最低档位,则不动作电压低,功率因数超上限,则控制升分接头开关,若分接头开关处于最高档位,则控制强投电容器组;电压低,功率因数正常,则控制升分接头开关,若分接头开关处于最高档位,则控制强投电容器组;电压低,功率因数越下限,则控制投电容器组,若无电容器组可投,则控制强升分接头开关;电压及功率因数均正常,则维持不变。灵活掌握电压的变化情况,并且根据具体情况进行分析,是保证电压无功综合测控装置正常运行的的基本。
  4.结语
  总之,本文是本人对VQC装置研究的一个总结,在设计过程中,利用了模糊控制技术,实现了VQC的智能化控制。同时也通过结合科学合理的硬件设计,力求从最大程度上减少电力的损耗。最后,通过对应用过程中较易出现问题的分析,以及VQC装置的控制策略和应用策略的分析和介绍。对电力系统电压无功综合控制实现进行了基本的分析和探讨。
  参考文献
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