淺談電力設(shè)計(jì)中無功補(bǔ)償自控方案的應(yīng)用

摘 要：隨著社會(huì)科技的迅速發(fā)展，我國(guó)的電力行業(yè)也因此取得了十分顯著的發(fā)展成就。在高新科技的帶動(dòng)下，電力行業(yè)為了能夠不斷提升自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，開始不斷引用先進(jìn)的電力設(shè)備與技術(shù)，而大型的電力設(shè)備的應(yīng)用卻帶來了新的問題，使電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性堪憂，由此，無功補(bǔ)償自控方案應(yīng)運(yùn)而生。本文對(duì)典型無功補(bǔ)償自控方案進(jìn)行了較為相近的說明和介紹，主要包括電子式自動(dòng)補(bǔ)償控制方案、單片機(jī)控制技術(shù)的無功補(bǔ)償方案以及基于PLC控制的無功補(bǔ)償自控方案這三大類別；接下來，又對(duì)這些無功補(bǔ)償自控方案加以比較，得出基于PLC控制的無功補(bǔ)償自控方案效果最優(yōu)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)計(jì) 無功補(bǔ)償 補(bǔ)償方案

中圖分類號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（b）-0109-01

近幾年來，快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力行業(yè)的科技進(jìn)步提出了更高的要求。在科技創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)下，許多電力企業(yè)開始大規(guī)模使用異步電動(dòng)機(jī)和變壓器來協(xié)助完成電力系統(tǒng)的運(yùn)行。目前，大型可控硅裝置已走上應(yīng)用軌道，而大量存在的沖擊性負(fù)荷功率又極大，這就導(dǎo)致了電力系統(tǒng)的因數(shù)降低，同時(shí)電壓變得不穩(wěn)定。針對(duì)這一情況，可采取功補(bǔ)償自控方案來解決上述問題，提高功率因數(shù)，降低設(shè)備損耗，使電壓波動(dòng)趨于平穩(wěn)，在長(zhǎng)距離輸電工作中維持其較高的供電質(zhì)量。

1 典型無功補(bǔ)償自控方案

1.1 電子式自動(dòng)補(bǔ)償控制方案

電子式自動(dòng)補(bǔ)償方案已經(jīng)有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，這種方案所完成的無功補(bǔ)償工作是由分立元件組合而成的自動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)控制系統(tǒng)是由相位、電流檢測(cè)單元、無功運(yùn)算、比較單元、投切單元以及電容器設(shè)備組裝得來。其中，投切單元所配備的開關(guān)使用了交流接觸器，反應(yīng)靈活。但這一系統(tǒng)的不足之處也很明顯，由于整體設(shè)備的零部件過多，造成其體型笨重，因而在面臨檢修工作時(shí)會(huì)帶來一定的不便，使得檢修過程更加復(fù)雜。同時(shí)，龐大的體積也會(huì)使安全可靠指數(shù)下降，并嚴(yán)重影響其反應(yīng)速度[1]。在投切的過程當(dāng)中，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊力，從而縮短其使用壽命。更為嚴(yán)重的是，有些企業(yè)的設(shè)備不能完成修復(fù)，而只能依靠人工操作來實(shí)現(xiàn)控制。

1.2 單片機(jī)控制技術(shù)的無功補(bǔ)償方案

此方案主要包括兩種控制技術(shù)，即基于ATmega16單片機(jī)控制技術(shù)的無功補(bǔ)償方案及基于ADμc812單片機(jī)控制技術(shù)方案。其中，基于ATmega16單片機(jī)的控制技術(shù)的系統(tǒng)的組成包括信號(hào)調(diào)理模塊、控制補(bǔ)償模塊、液晶顯示模塊以及鍵盤等多個(gè)部件組成。部件中的芯片ATmega16是一種結(jié)構(gòu)較強(qiáng)且消耗功率較低的微型控制器。這種控制器的指令集十分先進(jìn)，且單位時(shí)間內(nèi)完成的指令效率極高，其數(shù)據(jù)吞吐率可達(dá)1MIPS/MHZ，這樣就有效緩解了系統(tǒng)在功率消耗和速度維持這兩方面的矛盾[2]。與此同時(shí)，ATmega16單片機(jī)的AVR內(nèi)核中設(shè)置的指令集十分全面，擁有32個(gè)常用工作寄存器，這些寄存器均與運(yùn)算邏輯單元進(jìn)行一次性連接，使得一條指令在一個(gè)單位周期內(nèi)完成對(duì)兩個(gè)獨(dú)立寄存器的訪問成為可能。這種結(jié)構(gòu)的合理性在于對(duì)提升代碼效率方面作用極大，并能夠達(dá)到10倍于普通控制器的數(shù)據(jù)吞吐率。這些優(yōu)勢(shì)主要得益于芯片運(yùn)算能力強(qiáng)和完善的快速檢測(cè)、實(shí)時(shí)補(bǔ)償及配變檢測(cè)等實(shí)用功能。

AVR對(duì)信號(hào)的處理流程為：首先對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器向外輸送的信號(hào)進(jìn)行樣本采集，并將樣本信號(hào)實(shí)施FFT算法的運(yùn)算處理，主要是計(jì)算功率因數(shù)、電壓及電流等指數(shù)；接下來對(duì)電壓情況進(jìn)行判斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓過大或電壓虧欠的問題，避免電流低于零的現(xiàn)象；然后將得出的結(jié)果作為依據(jù)，認(rèn)真分析，從而對(duì)電容器的去留做出判斷；最后要計(jì)算出無功功率應(yīng)獲得補(bǔ)償?shù)念~度，從而發(fā)出投切或輸出等相應(yīng)指令。

1.3 基于PLC控制的無功補(bǔ)償自控方案

PLC控制技術(shù)是一種新興的以微機(jī)技術(shù)為依托的電力控制設(shè)備。這一設(shè)備以傳統(tǒng)的續(xù)電器及觸器自控系統(tǒng)為基礎(chǔ)框架，其技術(shù)核心在于PLC控制技術(shù)。這一技術(shù)支持下的無功補(bǔ)償自控方案沿襲了原系統(tǒng)的主回路、相角檢測(cè)回路、輸出電路及供應(yīng)電源，而采用PLC控制技術(shù)的部分則主要包括加減法電平轉(zhuǎn)換、延時(shí)電路、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、可逆計(jì)數(shù)器、清零電路以及譯碼器等硬件設(shè)備。相角檢測(cè)電路的輸出信號(hào)不強(qiáng)，因而難以成功驅(qū)動(dòng)PLC的輸入。因此要對(duì)此信號(hào)進(jìn)行放大處理，使其成為PLC能夠識(shí)別的信號(hào)。按照系統(tǒng)指示，使用PLC軟件進(jìn)行自動(dòng)化控制。應(yīng)注意的是，原有電路中的三極管開關(guān)電路會(huì)受到輸出點(diǎn)容量的制約，因此應(yīng)將其置于中間做為輸出電路使用。

2 無功補(bǔ)償自控方案比較

經(jīng)過上述的一系列分析，可以看出，各類自動(dòng)補(bǔ)償方案都有其各自的局限性。其中，傳統(tǒng)電子式自動(dòng)補(bǔ)償控制方案具有較復(fù)雜的電路線路，響應(yīng)速度較差，運(yùn)行可靠性不夠；而單片機(jī)控制下的無功補(bǔ)償方案在面對(duì)外界干擾時(shí)的防控能力不足，用于中高壓無用功補(bǔ)償領(lǐng)域時(shí)缺乏安全保障。另外，變電站的輻射區(qū)域與電壓等級(jí)息息相關(guān)，等級(jí)越高，輻射的范圍越大，故障的嚴(yán)重程度也就越大；最后是基于PLC控制技術(shù)的補(bǔ)償方案，不但組態(tài)快捷便利，又極易擴(kuò)展，運(yùn)行中會(huì)更加可靠，同時(shí)又能最大程度地防止干擾[3]。由于其線路比較簡(jiǎn)單，因此在進(jìn)行檢修時(shí)也更加便于操作。因此可以說，基于PLC控制技術(shù)的無功自動(dòng)補(bǔ)償方案是目前所有補(bǔ)償技術(shù)中的最佳方案。

3 結(jié)論

本文通過對(duì)電力設(shè)計(jì)中無功補(bǔ)償自控方案進(jìn)行分析，對(duì)多種典型無功補(bǔ)償自控方案分別進(jìn)行了研究和對(duì)比，總結(jié)出其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。在對(duì)這一系列方案進(jìn)行分析之后，指出基于PLC控制技術(shù)的無功自動(dòng)補(bǔ)償方案具有最為明顯的優(yōu)勢(shì)，理應(yīng)成為電力企業(yè)的首選方案。

參考文獻(xiàn)

[1]盧玉錦，謝運(yùn)祥，陳坤鵬，等.基于87C196實(shí)現(xiàn)的快速無功電流檢測(cè)[J].國(guó)外電子元器件，2014，13（8）：211-212.

[2]李新宇，鄧先明，吳響，等.基于VO-DPC的STATCOM究[J].電測(cè)與儀表，2010，12（17）：289-290.

[3]儲(chǔ)健，田靜毅.諧波和無功電流補(bǔ)償?shù)姆治雠c實(shí)驗(yàn)[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2011，15（4）：367-368.