臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理裝置研究

史文江

摘 要 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和人民生活水平的提高，為有效提升配電網(wǎng)運(yùn)維管控能力和供電服務(wù)水平，針對(duì)傳統(tǒng)補(bǔ)償方法的不足，需要一種高效、快速檢測(cè)、快速調(diào)節(jié)三相不平衡，補(bǔ)償無功和治理低次諧波的設(shè)備。采用三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以DSP+FPGA數(shù)字處理技術(shù)作為控制核心，可實(shí)現(xiàn)智能化三相不平衡治理、低次諧濾補(bǔ)償，無功補(bǔ)償。該設(shè)備可在網(wǎng)內(nèi)各農(nóng)網(wǎng)和城網(wǎng)變壓器中進(jìn)行使用，可有效提高變壓器帶載容量、使變壓器三相平衡，功率因數(shù)達(dá)到電力要求或超過要求，可減少重復(fù)改造和節(jié)能的重要意義。研發(fā)的平臺(tái)系統(tǒng)試點(diǎn)工程得到實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了其良好的運(yùn)行穩(wěn)定性和功能完善性。

【關(guān)鍵詞】電能質(zhì)量 三電平 無功補(bǔ)償 諧波治理

1 靜止無功發(fā)生器（SVG）的原理

SVG（靜止無功發(fā)生器）就是專指由自換相的電力半導(dǎo)體橋式變流器來進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)难b置。SVG按儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)的不同分為兩種：電壓型橋式電路和電流型橋式電路.SVG的基本電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。電流型橋式電路需要在輸出端并聯(lián)上吸收換相過程中產(chǎn)生的過電壓的電容器；電壓型橋式電路還需要串聯(lián)上連接電抗器才可以并網(wǎng)，實(shí)際上，由于效率原因目前投入運(yùn)營(yíng)的SVG絕大多數(shù)是電壓型橋式電路，因此，SVG一般是專指采用自換相的電壓型橋式電路的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。

圖1是SVG的原理圖，是電壓型SVG，其中電容是直流側(cè)的儲(chǔ)能原件，為SVG提供直流電壓支撐，而交流側(cè)的電壓大小、頻率和相位都可以通過控制逆變器的可關(guān)斷器件（如GTO、IGBT等）開通和關(guān)斷控制。逆變單元的輸出電壓通過連接變壓器變換到系統(tǒng)電壓，使SVG裝置并聯(lián)到電力系統(tǒng)中，SVG的整體相當(dāng)于一個(gè)電壓大小可控的電壓源。通過控制SVG的開關(guān)器件產(chǎn)生相位和幅值與所需補(bǔ)償量一致的電流注入電力系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的無功補(bǔ)償。

2 臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理簡(jiǎn)介

2.1 三相不平衡補(bǔ)償原理

農(nóng)城網(wǎng)臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理裝置通過外部專用電流互感器實(shí)時(shí)感應(yīng)得到系統(tǒng)電流信號(hào)，由檢測(cè)電路和控制器計(jì)算分析，得到系統(tǒng)三相不平衡度數(shù)值及三相平衡轉(zhuǎn)換電流值，發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)IGBT模塊投入工作，把不平衡電流從電流偏移量剩余的相轉(zhuǎn)移到電流偏移量不足的相。

2.2 裝置動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)

農(nóng)城網(wǎng)臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理裝置通過電流互感器實(shí)時(shí)采集負(fù)載側(cè)系統(tǒng)的電流信號(hào)，經(jīng)過控制器計(jì)算，當(dāng)系統(tǒng)功率因數(shù)低于設(shè)定的功率因數(shù)目標(biāo)值時(shí)，裝置發(fā)出感性或容性的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償目的，使系統(tǒng)達(dá)到最佳補(bǔ)償效果。

2.3 諧波濾除原理

通過外部互感器CT 實(shí)時(shí)采集負(fù)載電流信號(hào)，通過內(nèi)部檢測(cè)電路分離出其中的無功功率與諧波電流大小，并自適應(yīng)輸出ZVPWM 信號(hào)給IGBT，通過IGBT 逆變出同負(fù)載大小相等相位相反電流，實(shí)現(xiàn)諧波濾除。

2.4 通訊功能

農(nóng)城網(wǎng)臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理裝置具有RS485接口和modbus標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議，就地顯示的所有數(shù)據(jù)信息均能通過通信接口接入監(jiān)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，方便用戶隨時(shí)查看設(shè)備運(yùn)行狀況、測(cè)量數(shù)據(jù)和故障報(bào)警等信息。

3 總結(jié)

基于IGBT配電網(wǎng)臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理系統(tǒng)，其運(yùn)行穩(wěn)定性和功能完善性能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作需求。通過項(xiàng)目研究與成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，增加配電網(wǎng)的能量傳輸功能，電源設(shè)備利用率得到提升。使電源設(shè)備容量不變的情況下，顯著改善功率因數(shù)、提升線路傳輸功率和電源設(shè)備利用率。減小配電網(wǎng)網(wǎng)電源設(shè)備容量，節(jié)省建設(shè)投資。

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作者單位

1.國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司 內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市 010000

2.國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司興安供電公司 內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟烏蘭浩特市 137400endprint