臺變綜合電能質(zhì)量治理裝置研究

史文江

摘 要 隨著國民經(jīng)濟的持續(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)運維管控能力和供電服務水平，針對傳統(tǒng)補償方法的不足，需要一種高效、快速檢測、快速調(diào)節(jié)三相不平衡，補償無功和治理低次諧波的設備。采用三電平拓撲結構，以DSP+FPGA數(shù)字處理技術作為控制核心，可實現(xiàn)智能化三相不平衡治理、低次諧濾補償，無功補償。該設備可在網(wǎng)內(nèi)各農(nóng)網(wǎng)和城網(wǎng)變壓器中進行使用，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)達到電力要求或超過要求，可減少重復改造和節(jié)能的重要意義。研發(fā)的平臺系統(tǒng)試點工程得到實際應用，驗證了其良好的運行穩(wěn)定性和功能完善性。

【關鍵詞】電能質(zhì)量 三電平 無功補償 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體橋式變流器來進行無功補償?shù)难b置。SVG按儲能結構的不同分為兩種：電壓型橋式電路和電流型橋式電路.SVG的基本電路結構如圖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)，實際上，由于效率原因目前投入運營的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態(tài)無功補償裝置。

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斷器件（如GTO、IGBT等）開通和關斷控制。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的整體相當于一個電壓大小可控的電壓源。通過控制SVG的開關器件產(chǎn)生相位和幅值與所需補償量一致的電流注入電力系統(tǒng)從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的無功補償。

2 臺變綜合電能質(zhì)量治理簡介

2.1 三相不平衡補償原理

農(nóng)城網(wǎng)臺變綜合電能質(zhì)量治理裝置通過外部專用電流互感器實時感應得到系統(tǒng)電流信號，由檢測電路和控制器計算分析，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 裝置動態(tài)無功補償?shù)膶崿F(xiàn)

農(nóng)城網(wǎng)臺變綜合電能質(zhì)量治理裝置通過電流互感器實時采集負載側(cè)系統(tǒng)的電流信號，經(jīng)過控制器計算，當系統(tǒng)功率因數(shù)低于設定的功率因數(shù)目標值時，裝置發(fā)出感性或容性的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償目的，使系統(tǒng)達到最佳補償效果。

2.3 諧波濾除原理

通過外部互感器CT 實時采集負載電流信號，通過內(nèi)部檢測電路分離出其中的無功功率與諧波電流大小，并自適應輸出ZVPWM 信號給IGBT，通過IGBT 逆變出同負載大小相等相位相反電流，實現(xiàn)諧波濾除。

2.4 通訊功能

農(nóng)城網(wǎng)臺變綜合電能質(zhì)量治理裝置具有RS485接口和modbus標準接口協(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)測系統(tǒng)，方便用戶隨時查看設備運行狀況、測量數(shù)據(jù)和故障報警等信息。

3 總結

基于IGBT配電網(wǎng)臺變綜合電能質(zhì)量治理系統(tǒng)，其運行穩(wěn)定性和功能完善性能夠滿足現(xiàn)場實際工作需求。通過項目研究與成果轉(zhuǎn)化應用，增加配電網(wǎng)的能量傳輸功能，電源設備利用率得到提升。使電源設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備利用率。減小配電網(wǎng)網(wǎng)電源設備容量，節(jié)省建設投資。

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作者單位

1.國網(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