品閘管可控電抗器補(bǔ)償無功功率的電子電力系統(tǒng)

引言

如何降低網(wǎng)損，提高電力樂統(tǒng)的輸電效率，保證電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是電力系統(tǒng)面臨的實(shí)際問題，也是電力系統(tǒng)研究的主要方向之一。目前，由于各種新型的電力電于整流裝置的投入使用使電網(wǎng)無功功率大量增加，最終導(dǎo)致功率因數(shù)的下降，網(wǎng)損增加。因此，進(jìn)行無功功宰補(bǔ)償.提高輸電效率.勢在必行。

1、控制系統(tǒng)總體框圖

基于McR的無功電壓綜合補(bǔ)償控制裝置采集兩路電壓、電流信號，根據(jù)兩表法計算系統(tǒng)的有功功率及無功功率，快速跟蹤電壓及無功功率的變化，動態(tài)地調(diào)節(jié)各相投入的補(bǔ)償電抗，調(diào)節(jié)無功及電壓。即：根據(jù)檢測量的自動調(diào)整MCR的各相電抗的大小和相應(yīng)的晶閘管出發(fā)延遲覺，自動調(diào)節(jié)投入各相的補(bǔ)償電抗?？刂蒲b置主要需要以下八部分電路：

(1)數(shù)據(jù)采集電路 撿測負(fù)載的電壓和電流。

(2)同步信號檢測電路 獲取三相同步信號。

(3)控制電路根據(jù)相應(yīng)的策略，對檢測信號進(jìn)行計算.給出控制信號。

(4)品閘管控制電路 根據(jù)控制電路輸出的控制信號產(chǎn)生相應(yīng)的晶閘管觸發(fā)脈沖。

(5)鍵盤、顯示電路 通過鍵盤控制顯示當(dāng)前電抗器投入角度、電流值、有功功率、無功功率等。故障時顯示出錯信息。

(6)開關(guān)量輸入電路 將表征有載變壓器分接頭位置的數(shù)字量輸入至單片機(jī)。

(7)開蘭量輸出電路 將由控制策略所得的控制量以開關(guān)量的形式輸出到外部控制電路中去，以控制變壓器分接頭的升降，達(dá)到無功電壓綜合補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

(8}通信電路 根據(jù)實(shí)際需要.采集各個裝置的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的集中控制。

整個控制系縫框圖如同1所示。

圖1 控制裝置框圖

2硬件電路設(shè)計

2.1控制電路

控制電播的核心是單片帆，系繞的采集、控制通信等任務(wù)都是通過單片機(jī)來管理和協(xié)調(diào)的，單片機(jī)的選擇非常重要，選用Intel公司的80C196KC單片機(jī)。

2 .2數(shù)據(jù)采集電路

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)，就是采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能識別的數(shù)字信號，然后送人計算機(jī)，根據(jù)不同的需要由計算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計算和處理.得出所需的數(shù)據(jù)。

2 .3同步信號檢測

同步信號是整個電路的時幕，所有的計算都依賴該信號來對時.一旦同步出錯整個運(yùn)行就會出錯。

2 .4晶閘管控制電路

本系統(tǒng)用80C196KC單片機(jī)的高速輸出口HSO來產(chǎn)生觸發(fā)晶閘管的驅(qū)動信號。

2.5鍵盤和顯示電路

為實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，提供一個控制操作平臺，通過操作臺顯示現(xiàn)場參數(shù)，在本控制器中包含顯示鍵盤電路。

2. 6開關(guān)量輸入/輸出電路

CPU在測得變電站二次側(cè)電壓和無功后，參照變電站當(dāng)前運(yùn)行情況，綜合考慮變電站當(dāng)前的運(yùn)行方式、運(yùn)行參數(shù)、分接頭位置和各組電抗器投切狀態(tài)及負(fù)載情況等諸多因素，采用一定控制策略進(jìn)行判決。然后將獲得的最優(yōu)控制以數(shù)字量的形式向外部控制電路輸出去控制變壓器分接頭的升、降，達(dá)到控制變電站無功和電壓的目的。

2 .7通信電路

為便于控制器與PC機(jī)通信，選用MAX232E作為通訊接口芯片，可減少元件數(shù)量，提高集成度。

3.基于MCR的無功電壓綜合補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

下面是基于MCR的無功電壓綜合補(bǔ)償?shù)膶?shí)驗(yàn)電路，如圖2所示。

圖2 MCR的無功電壓綜合補(bǔ)償?shù)膶?shí)驗(yàn)電路

從圖2可知，電源通過電感可控電抗器和電容提供無功。電容通過調(diào)壓器接入可控電抗器兩端。通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器變化來改變電容負(fù)載的無功功率消耗，然后觀測電抗器投入運(yùn)行狀況以及兩端電壓的變化來檢驗(yàn)其補(bǔ)償無功功率及調(diào)節(jié)電壓的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1幾組數(shù)據(jù)。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

結(jié)果表明，投入可控電抗器控制裝置后基本上能夠很好的保持可控電抗器兩端電壓的穩(wěn)定。特別需要說明的是，在最后一組實(shí)驗(yàn)中，電容負(fù)荷太大，消耗無功功率超出了可控電抗器工作范圍，此時電壓僅能回落到225.1V，對應(yīng)的晶閘管觸發(fā)角為設(shè)定的極限2都。但是，在這種惡劣的工作條件下，可控電抗器還是起到了補(bǔ)償無功功率和改善電壓的作用。幾組實(shí)驗(yàn)證明了可控電抗器在實(shí)際中，具有無功功率補(bǔ)償和維持電壓穩(wěn)定的作用。

4、小結(jié)

本文對晶閘管可控電抗器補(bǔ)償無功功率的電子電力系統(tǒng)的硬件部分進(jìn)行了設(shè)計，并驚醒了檢點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而進(jìn)一步證明了晶閘管可控電抗器補(bǔ)償無功功率的可行性，對實(shí)際工作有著實(shí)際的意義。