交流电压控制（精选十篇）
交流电压控制 篇1
中原大化集团有限责任公司新建50万甲醇项目在模拟试车期间,发现部分接触器一直处于吸合状态,无法实施停车,对照原理图并没有查出接线问题,结果用表测量出接触器线圈两端线带有117V交流电压,这可能是造成故障的原因。
2 故障
该项目中,低压配电室到现场操作柱的控制电缆是多芯电缆,具体采用的电缆是ZR-KVV-0.45/0.75-14X1.5,配电室到主控制室信号线采用多台电机共用一根多芯电缆集中敷设,控制电缆线采用的是ZR-KVV-0.45/0.75-27X1.5,由于控制线路太长(大概有500m),接触器两端便产生了感应电压,具体分析如下。
图1为交流控制原理图,图2为线间电容的等值电路,由于电缆的电阻和感抗值远小于容抗值Xc,可以忽略不计,其中R、XL分别为接触器线圈的电抗和感抗,U1、U2分别为线间电容电压和接触器线圈两端电压,从图1可以看出该线路通过若干根导线实现对接触器的控制,由于电缆间的电容C与电缆长度成正比,电缆越长,电容C越大,流过电容和接触器线圈的电容电流就越大,线圈两端的感应电压U2与流过的电流成正比,U2值就相应越大,当感应电压U2大于接触器的释放电压时,按钮SB1即便处于断开状态,接触器仍然处于吸合状态,无法停车。
要使接触器分断,可采用以下方法:
1)减小控制电缆长度;
2)选用阻抗小的接触器;
3)选用释放电压限高的接触器;
4)在接触器线圈两端并联电阻来减小接触器线圈上两端的感应电压;
5)在接触器线圈两端并联电容来减小接触器线圈上两端的感应电压。
由于已经施工完毕,方法1)、2)、3)工作量比较大,这几种方案不可取,只好选用方法4)或5),如图3、图4,该两种方法的原理是利用电阻、电容分流来减小流过接触器感应线圈的电容电流,从而降低线圈两端的感应电压U2,达到使接触器分断的目的。当采用方法4)时,由于电容电流很大,当选用电阻太小时,会使电阻烧坏,无法减小接触器线圈两端的电压,选用大电阻时,正常工作时会增加控制回路中的功耗。采用方法5),由于控制电压有时达到400V,只需要选用耐压等级大于400V的容抗较小的电容即可,因此最终采用了方案(5)。
3 结语
交流电压控制 篇2
关键词：交流控制回路；感应电压；消除方法
由于电动机控制电缆越来越长，很容易造成控制线路中出现感应电压。一旦出现感应电压，电动机就会出现误动和拒动，甚至导致安全事故，造成经济损失和人身伤害。本文选取了某电厂电气调试过程中出现的电路隔离开关无法正常控制为例，对交流控制回路中感应电流产生的原因和严重影响进行了简要的分析，并提出了如何消除交流控制回路中感应电压的具体方法。
1 交流控制回路中产生感应电压的原因以及影响
某电厂对2×1000 MW 机组进行电气调试，在对6号机组线路隔离开关5061和5号机组线路隔离开关5051进行远方控制时发现，控制回路交流继电器无法进行复归，这样一来就无法对隔离开关的合闸和分闸进行有效地控制。该电厂对2次回路进行了检查，通过检查发现控制回路中有一根铜芯电缆属于共用状态，其总长度达到了600m，规格为4×2.5mm。该电厂同时对交流继电器线圈两端的感应电压进行了测量，测量结果为96伏。
由于两条平行电缆之间相互靠近，就会出现电容。如果线路的长度较短，那么电容值也相对较小。一般来说，两条较短的平行电缆相互靠近而产生的电容值是可以忽略不计的。但是如果电缆的长度很长，或者作为交流控制回路，那么其产生的电容值就相对较大[1]。由于新型的接触器和继电器具有较小的自身功率消耗、较高的线圈阻抗，在使用新型接触器和继电器时，交流控制很容易受到电缆芯线电容产生的感应电压的影响。在控制远方的交流继电
器或者中间继电器时，要通过继电器接点或者控制开关，例如按钮、转换开关等等，从而控制电气设备的运行。然而交流继电器和控制开关之间的距离越远，就需要越长的连接电缆进行连接。当线缆达到一定的程度时，电缆芯线之间就会产生一定的电容，进而产生感应电压，从而造成交流继电器和接触器不能复归，或者自行吸合[2]。
1.1 交流控制回路产生感应电压的原理
隔离开关的交流中控分和中控合是集控室的分闸控制触点和合闸控制触点，能够进行自动复归。具体情况见图1。
其中分闸控制交流继电器为KM2，合闸控制交流继电器为KM1，C2和C1既是分闸和合闸控制电缆线间的电容，又是KM2的常闭辅助触点。在正常的运转过程中，由隔离开关通过集控室来发出分闸或者合闸的指令，中控分或者中控合的触点就会闭合，从而联通整个控制回路。此时交流继电器KM2和KM1的线圈就会出现励磁后动作，完成隔离开关的分闸或者合闸。在完成分闸或者合闸之后，中控分或者中控合的触点就会自行返回，回路会在KM2或者KM1的控制下自动断开并复位[3]。
再例如在合闸和分闸回路中，容抗值远大于电缆的电阻和感抗值，因此可以忽略电缆的电阻和感抗值，具体情况见图2。
在图2中，分闸或者合闸控制电缆的线间电容用C来表示，继电器线圈的感抗和电抗分别用X1和R来表示，接触器线圈的两端电压和线间电容电压分别用U2和U1来表示。
1.2 交流控制回路受到感应电压的影响
以图1和图2为依据，可以发现电缆的线间电容与控制电缆的长度成正比，而随着电缆电容电压的不断增大，交流继电器KM2或KM1中流过的线圈电流也会随之增大。由于流过线圈的电流与继电器线圈两端的电压成正比关系，因此继电器线圈两端的电压也会增大。一旦继电器的返回电压小于继电器线圈的两端电压，就会使交流继电器KM2或者KM1难以返回，并一直保持动作的状态，而二者的辅助接触点的状态就是保持断开，隔离开关的合闸或者分闸控制回路就会一直处于断线状态[4]。当电缆进一步加长时，线间电容以及电压就会进一步加大，加大线圈两端的电压，直至造成继电器误动，产生误分、误合等问题。
2 消除交流控制回路中感应电压的具体方法
交流控制回路中产生的感应电压会对设备的正常运行造成严重的影响，例如某电厂的隔离开关中的继电器两端感应电压比交流继电器的返回电压大时，就会出现合闸之后的隔离开关难以正常复位的问题。可以采取以下一些措施来解决这一问题。
①为了使接触器线圈上两端的感应电压减小，可以在接触器的线圈两端进行并联电容。
②为了使接触器线圈上两端的感应电压减小，可以在接触器的线圈两端进行并联电阻。
③可以使用具有较高的释放电压限的接触器[5]。
④可以使用具有较小的阻抗的接触器。
⑤如果需要使用较长的交流控制电缆，可以考虑使用不同的芯电缆。
⑥如无必要，不要使用过长的控制电缆，对控制电缆的长度进行控制。
该电厂在处理交流控制回路中产生感应电压时采用了在接触器的线圈两端进行并联电阻的方法，并取得了良好的效果。通过并入电阻进行分流，控制回路的正常工作得到了有效的保障。值得注意的是，因为具有过大的电容电阻，如果使用的电阻过小，则无法有效的分流，也就无法对感应电压进行消除，还会造成电阻的烧毁。如果选用的电阻过大，又会使整个控制回路的功耗加大。因此在选择电阻时要充分的考虑实际情况和现场材料的情况。该电厂综合考虑的各方面的情况，选择了容量为50 W、阻值为 1 kΩ的电阻，将其并入分闸回路，并进了现场实验。实验证明，该方法具有价格低廉、操作便利、维护方便的优点，而且可以使交流控制回路中的感应电压消除，是一种行之有效的消除交流控制回路中感应电压的方法。
3 结语
本文结合实例，对交流控制回路中感应电压的产生原理进行了简要的分析，并分析了交流控制回路中产生感应电压的危害，以此为基础提出了相应的解决方案，并对其中的一种方案进行了实验。交流控制回路中产生感应电压会造成设备的损坏，甚至带来人身伤害问题，在生产的过程中绝不能掉以轻心，必须采取有效的措施进行解决。要综合各项实际因素，选择价格低廉、操作和维护方便的措施来消除交流控制回路中的感应电压。
参考文献：
[1]郑楠，郑彬，班连庚，等.750kV强耦合并行单回架设线路感应电压和电流研究[J].电网与清洁能源，2013（08）.
[2]杜建华，王长水.控制电缆分布电容对控制回路的影响分析及处理[J].自动化技术与应用，2010（09）.
新型交流数字电压表设计 篇3
传统的电压表在测量电压时需要手动切换量程, 不仅不方便, 而且要求不能超过该量程。如果在测量时忘记改变量程, 则会出现很大的测量误差, 甚至有将电压表烧坏的可能。
本文中采用运算放大器和集成多路模拟开关电路设计了电压表量程自动切换技术, 通过单片机检测可实现电压表量程的自动转换。它具有体积小, 驱动电流小, 动作快, 结构简单, 操作方便的优点, 可用于实验教学中。
1 技术要求
电压测量范围:0～500 V;测量精度:0.5%;量程自动切换;采用LED显示;可用现场提供的220 V交流电源。
2 基本原理
基本原理如图1所示, 信号经过衰减处理后通过采样保持器采样保持, 由A/D转换成数字信号, 再由单片机控制和计算后将结果送LED显示。量程的自动切换由单片机通过程序控制多路模拟开关来完成。由于要求采用现场的220 V交流电源, 所以本文设计了电源电路, 将220 V交流电转换成电路可用的低压直流电。
3 硬件系统设计
在硬件电路设计中多次采用了电容滤波来消除干扰信号, 同时采用了跟随器, 跟随器的输入阻抗很大, 可以解决信号传输中的衰减问题。又考虑到单片机的驱动能力很小, 在设计中加入了7407用来驱动LED显示。整个硬件系统主要由以下几部分组成:
(1) 电压信号衰减电路:将输入的0～500 V被测电压信号衰减成0～5 V。
(2) 量程自动切换电路:完成信号量程选择及其小数点位置选择。
(3) 采样保持器:对模拟信号进行采样并保持。
(4) 模数转换及控制电路:完成对采集的数据处理和对系统的控制。
(5) 显示器:由74LS164和数码管组成, 将测量的电压信号显示出来。
(6) 整流电路:将交流电整流成直流电, 作为电源给数字电压表供电。
3.1 电压信号衰减电路
电压信号衰减电路如图2所示[1]。为了在输入大电压时不损坏电压表内部器件先对电压进行衰减, 该设计中用阻抗进行1∶100衰减, 为防止衰减后信号电压过小又通过运算放大电路以及多路开关CD4052进行信号放大, 其中的5.1 V稳压管起过压保护作用。
3.2 量程自动切换电路
量程的自动切换由初设量程开始, 直至选出最佳的量程为止。量程自动切换电路如图3所示[2], 控制开关的闭合和断开都有一个短暂的过程, 为解决这个问题系统中采用软件延时, 然后再进行测量与判断。为了避免相邻两量程交叉点上可能出现的跳动, 在程序中把低量程的上限比较值和高量程的下限比较值之间设计了一定的重叠范围。该单元中运算放大器与多路模拟开关CD4052的其中一组开关执行相应量程的选择, 另一组开关接LED的小数点, 选择不同量程时分别点亮相应LED的小数点位。CD4052的A、B以及INH分别接单片机P21, P20, P22。
3.3 采样保持器
在测量交流电压时, A/D转换器的转换误差与信号的频率成正比。为了提高模拟量输入的频率范围, 故选用采样保持器。在此设计中采用LF398作采样保持器, 采样保持器的原理结构图如图4所示, 保持电容CH 取值和采样频率以及精度有关, 常选510～1 000 pF。一般选用聚苯乙烯, 聚四氟乙烯等高质量的电容器。
3.4 A/D转换电路
A/D转换器是将模拟信号转换成数字信号的器件或装置, 是一种模拟系统和计算机之间的接口, 在数据采集和控制系统中得到了广泛的应用。常用的A/D转换方式有逐次逼近式和双斜积分式, 考虑到前者转换时间短, 因此选用逐次逼近式A/D转换器。AD574为12位逐次逼近式A/D转换器, 分辨率为1/212, 转换时间25 μs。在本系统中的量程选用双极性-5～+5 V, 与AT89C51的接口电路如图5所示[3,4]。AD574的12/8引脚接+5 V, 一次输出12位转换结果, 3, 5脚分别接至单片机控制总线的P3.1, P3.2, CE接单片机的P3.0, 状态引脚 (STATUS) 接单片机的P1.7。AD574的12引脚和10引脚接两个0.1 kΩ的电位器, 分别用于零点调整和满刻度调整。 AD574的数据输出线与单片机数据总线的连接时, 12位分别接单片机的P0.0～P0.7和P1.0～P1.3。
3.5 显示电路
显示电路如图6所示[5], 电路采用了简单的软件译码移位输出的方法, 串行数据经单片机的P3.6输出至74LS164, 四个74LS164将串行数据转换成并行数据送数码管字型口显示, 74LS164的时钟信号由单片机的P3.7提供。数码管选用共阴极型。
3.6 整流电路
数字电压表的设计电路中用到了两个直流电压5 V和12 V, 而设计要求采用现场提供的交流220 V电源, 因此需要经过整流电路把220 V交流电源转化为5 V和12 V直流电源。本系统中采用了单相桥式整流电路, 如图7所示[6], 为了减小纹波以及消除高频谐波电路中加入了电容滤波。
4 系统软件设计
系统的软件由主程序和显示子程序两部分组成。交流电压有效值的计算在主程序中实现, 是根据有效值计算公式通过对一个周期内的采样点计算得到的[7]。离散量电压有效值计算公式如式 (1) 所示。
式中:ΔTm为相邻两次采样的时间间隔;um为第m-1个时间间隔的电压采样瞬时值;N为一个周期的采样点数。若相邻两采样的时间间隔相等, 即ΔTm为常数ΔT, 考虑到N= (T/ΔT) +1, 则有:
根据式 (2) 可以由一个周期内各采样瞬时值及每周期采样点数计算电压信号的有效值。为了提高系统的抗干扰能力, 除了在硬件上采取相应的措施外, 软件上采用冗余计算法即重复重要的指令, 以防止程序跳飞而死机。
系统的程序流程图如图8所示。
5 结 语
本文采用程控放大器实现量程的自动转换。用AT89C51进行数据控制、处理, 送到显示器显示, 硬件结构简单, 软件采用C语言实现, 程序简单可读写性强, 效率高。与传统的电路相比, 具有方便操作、处理速度快、稳定性高、性价比高的优点, 具有一定的使用价值。本设计在超量程时会显示特定的值, 即超量程显示, 如想更直观的显示, 可加入声光报警电路, 在超量程操作时可进行声光报警。
参考文献
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交流电压控制 篇4
关键词 电气连接强度；受端交流系统；静态电压；稳定性
中图分类号 TM712 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0172-01
1 受端交流系统静态电压稳定性的概念
在介绍受端交流系统静态电压稳定性的概念前，有必要了解一下静态稳定的概念，所谓的静态稳定是指电力系统在某一正常运行状态下受到小干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步，自动恢复到原始运行状态的能力。而关于受端交流系统静态电压稳定性的定义至今仍存在分歧，其中普遍比较认可的定义就是指受端交流系统维持电压的能力。即当负荷导纳增大时，负荷功率也随之增大，并且功率和电压都是能控的。
2 受端交流系统静态电压稳定性的分析方法
当前受端交流系统静态电压稳定性的常用分析方法主要包括最大功率法和灵敏度分析方法，以下将分别给予详细的说明。
2.1 最大功率法
当负荷需求超出电力网络传输功率极限时，系统将会出现异常现象，其中包括电压失稳。这是一种朴素的物理观点。把电力网络输送功率的极限作为静态电压稳定临界点正是最大功率法的基本原则。常用的最大功率判据有：任意负荷节点的有功功率判据，无功功率判据以及所有负荷节点的复功率之和最大判据。其中采用最大功率判据作为临界点判据的较多。
2.2 灵敏度分析方法
灵敏度分析方法利用系统中某些量的变化关系来分析稳定问题。常见的灵敏度判据有：
，，，
其中VL，QL，EG，QG分别为PQ节点和PV节点的电压和无功功率注入量，DQ为电网输送给负荷节点的无功功率的总和与负荷需求的无功功率之差。把灵敏度判据推广到复杂系统中，则转化为对某种形式的雅可比矩阵的数学性质的判断。在简单系统中，各类灵敏度判据是相互等价的，且能准确反映系统输送功率的极限能力。但在推广到复杂系统后，则彼此不再总是一致，也不一定能反映系统的极限输送能力。
3 电气连接强度对受端交流系统静态电压稳定性的影响
在电力需求不断增加，受端系统不断扩大，电气连接强度不断增强，而电源又远离负荷中心的情况下，当输电系统带重负荷时，会出现如下所示电压不可控制且连续下降的电压不稳定
现象。
3.1 受端交流系统静态电压稳定性稳定性分析
在给定功率P的情况下，负荷吸收的无功功率越小，受端的电压越高。P增大时，为了维持输电容量和受端电压，必须增加受端系统的无功功率补偿容量。要维持较高电压时，甚至要向系统输入无功功率。
与分析发电机同步运行的功角稳定性相似，在同一负荷情况下，可得到两个不同的负荷端电压值。其中较大的电压值是属于静态稳定的运行方式，另一个较小的电压值则是静态不稳定的。随着负荷的增加， 较大的电压值相应减小，而较小的电压值相应增大。这两个电压值逐渐趋近。
3.2 电气连接强度对受端交流系统静态电压稳定性的影响
3.2.1 电源对负荷点电压稳定性的影响
对于一个可得到两个不同的负荷端电压值，其中较大的是静态稳定的运行方式，另一个较小的电压值是静态不稳定的运行方式。根据负荷特性，节点负荷的功率随电压的变化有很大的增减，特别是无功功率的变化更为显著。其中综合负荷无功功率与电压的关系曲线表明当电压偏离额定值时，电压的增大将使电动机和变压器所消耗的励磁无功功率增加；而电压的下降使铁芯吸收的励磁功率减少，因而负荷的无功功率相应减少。但当电压进一步下降时，在电动机的转差增大直至电动机停转的过程中，电动机将吸收大量的无功功率。
3.2.2 并联电容器对电压稳定性的影响
系统运行中，为了减少无功功率的不合理流动，提高局部地区的电压，在负荷侧的变电所或负荷端并接并联电容器，改善功率因数，减少线损，提高负荷端的电压。并联电容器对电压稳定性的影响要根据具体情况来确定，应该分两种情况来讨论。
1）在接入电容器前电压偏低，接入后不进行任何电压调整。并联电容器的接入使负荷点的无功功率特性发生改变。负荷无功功率特性与供电无功功率特性也随之发生改变。这表明接入电容器后，负荷端电压发生了变化。
2）并联电容器用来提高功率因数，接入电容器后在正常情况下要改变变压器分接头来调整电压。此时，由于改变变压器分接头，相应改变了电容器的特性，使负荷端电压回复到原始电压，接入电容器后，正常电压与极限电压之间的差距减小，对电压稳定性不利。
3.2.3 带负荷自动调分接头对电压稳定性的影响
电压下降时，由于负荷特性，负荷从系统吸取的无功功率要相应减少，这在一定程度上起着自动维持电压的作用，使系统在一个接近初始状态的运行点运行。但是，带负荷调节变压器将根据负荷侧电压的下降程度自动调节变压器的分接头，力图使负荷侧电压恢复到整定值。这使负荷从系统吸取的无功功率也相应增加，恶化系统运行状态，从而使负荷侧电压进一步降低。如此反复循环，直到变压器的分接头达到极限位置。
所以，在接近电压稳定极限时，变压器分接头的调整将使系
统提前进入电压不稳定区域，使原来可以在较低电压水平下维持稳定运行的系统发生电压崩溃。这就是带负荷自动调节变压器分接头在电压崩溃过程中起的副作用。
3.3 控制电气连接强度对受端交流系统静态电压稳定性影响的有效措施
3.3.1 配置必要的发电设备
在搭建新线路或因事故原因而导致变压器投入运行的时间被推迟使，需要将不太经济的发电机投入运行，通过提供电压支持来改变潮流。
3.3.2 串联电容器
串联电容器是减小线路电抗的一种重要方法，进而可以起到降低无功网损的效果。通过串联电容器，可以通过联络线路将无功功率从强系统一端转向无功短缺系统的一端。
3.3.3 并联电容器
尽管采用并联电容器容易导致线路电压的不稳定，但必要时采用并联电容器却能够有效解决电压不稳定的现象，这是因为线路所需要的无功功率大多是就地提供的，而有功功率则是来源于发电机，因此，必要时可以通过并联电容器来有效控制电气连接强度对受端交流系统静态电压稳定性的影响。
3.3.4 静止无功补偿器
控制电压和防止电压崩溃最为有效的一种方法就是要实现静止无功补偿器和同步补偿器的配合使用，同时要充分考虑静止无功补偿器和同步补偿器的配合使用的极限值。如果超过极限值，系统中的电压就极有可能出现崩溃的问题。
3.3.5 低电压甩负荷
避免电压崩溃的有效方法就是减少一定的负荷。在辐射状负荷的情况下，要求甩负荷应该基于一次侧电压。甩掉受端系统的负荷在静态稳定问题中是最有效的解决方法。
3.3.6 低功率因数发电机
在靠近需要大的无功储备或无功短缺区域时，采用功率因数为0.8或0.85的发电机最为合适。因为采用具有无功过负荷能力的高功率因数发电机和并联电容器的组合可能更灵活，更经济。
4 结束语
受端交流系统静态电压稳定性是电力系统维持负荷电压水平的能力。它与电力系统中的电源配置，网络结构及运行方式，负荷特性等因素有关。往往由于电力系统电气连接强度的问题而导致受端交流系统静态电压不稳定。所以，受端交流系统静态电压稳定性作为电力系统稳定性的一个重要组成部分，有效控制电气连接强度对受端交流系统静态电压稳定性的影响，具有非常重要的意义。
参考文献
[1]呈.电网连接强度对交、直流混联系统静态电压稳定影响的研究[J].广东电力,2011,16.
交流电压控制 篇5
关键词：单片机,傅里叶变换,谐波检测
引言
目前, 电力系统的谐波源已出现类型多, 分布广等特点。电力系统中的谐波电压来自大部分非线性用电设备或者外线路, 如不加以实时有效的检测并加以控制将会给谐波治理造成困难[1]。因此进行谐波治理之前, 必须了解电网中谐波的次数及其含量, 即必须进行谐波的测试。近年来国内外学者对此做了大量研究。常规的谐波测量方法有:模拟带通或带阻滤波器测量谐波[2], 基于傅里叶变换的谐波测量[3], 基于瞬时无功功率的谐波测量[4]。本设计是以单片机为核心, 采用傅里叶变换并从软件角度来实现电压的谐波检测, 谐波次数可达到16次, 并采用液晶显示, 可直接应用于电力系统电网电压谐波分析, 有较高的应用价值。
1电压谐波算法分析
傅立叶变换[5]是目前谐波测量仪器中广泛应用的基本理论依据, 它是当今应用最多也是最广泛的一种谐波测量方法。它由离散傅立叶变换过渡到快速傅立叶变换的基本原理构成。使用此方法测量谐波, 精度较高, 功能较多, 使用方便。文章对谐波分量的计算就是采用傅立叶算法。
傅立叶变换是由离散傅立叶变换过渡到快速傅立叶变换的基本原理构成。FFT算法的基本原理是把长序列的DFT逐次分解为较短序列的DFT。按照抽取方式的不同可分为DIT-FFT (按时间抽取) 和DIF-FFT (按频率抽取) 算法。本系统采用了时间抽取FFT算法, 即基2-FFT变换。其主要原理参考文献[6,7]。
2电压谐波检测系统组成
该系统主要由电压采样电路、A/D转换电路、锁相倍频电路、控制电路、Max232电路等组成, 系统总体结构图如图1所示。
其工作原理就是通过电流型电压互感器产生电流值, 再通过电压转换电路把电流信号转换为电压信号, 然后把信号送AD574, 完成A/D转换, 采样数据由单片机读取并对电压数据保存。当采完一周期即32个采样值后, 通过FFT算法就能求到谐波值, 谐波值得到后根据按键进行显示。本设计的数据采样采用同步采样方式实现, 其同步采样信号是电压信号经过变换电路将交流信号变换为方波, 方波经锁相倍频电路倍频32倍, 产生同步采样信号。
3主控电路实现
控制系统是系统的控制和数据处理的核心, 如今作为控制核心的芯片种类很多, 如MCS-51单片机、AVR等等。设计中使用的是PHILIPS公司的P89V51RD, 其最小系统电路如图2。
图2中包括了晶振电路, 复位电路, 按键, 还有串口电路。时钟电路的晶振频率采用20MHz。单片机的复位电路采用人工复位方式, 当按下开关时, 就在RST端出现一段时间的高电平, 使单片机复位。
其他硬件电路设计, 包括电压采样电路、波形变换电路、锁相倍频电路、AD转换及数据显示电路等已在前期的工作中已成功实现, 由于篇幅有限不再阐述。
4系统软件实现
考虑到FFT算法分析计算量较大, 本次设计就选用C语言作为程序的编程语言。软件实现的主要工作是数据采集及处理:当采集32点电压值后, 然后进行数据的计算。当有按键按下时, 根据按键的功能选择要显示的数据。
针对P89V51片内数据存储器资源有限的情况, 作者对内存RAM的具体分配方案为:采样的数据和显示的数据放在RAM区域, 因为对单片机而言内部RAM的存取速度为外部RAM的两倍, 这样单片机的运算能力可以得到最充分的利用, 系统软件进行运算所需的时间可以大大缩短。
4.1系统主程序设计
本软件设计主要是完成电压采样数据的读取与存储, 并对这组数据做FFT分析, 得到谐波值, 再根据按键进行数据显示。初始化包括:显示的初始化 (还有系统的显示主界面设计) , 采样数据存储的初始化, 选择好用哪个中断, 还有采样的记数和键值的初始化等等。开中断主要是得到采样值并保存, 本设计同步采样32个点, 所以就要等待32个中断的之后才能得到32个采样值, 这时应该把中断关上, 做程序的其他功能。采样到32个数值之后, 要把这32个值进行倒序, 才能对它们进行谐波分析。得到了数据各个谐波之后, 就要对这些数据进行显示了, 由于一个显示界面只能显示6个数据, 16个谐波数据要分页显示, 设计中, 用了两个按键对数据的显示进行上下翻控制, 主程序流程图如图3所示。
4.2中断服务程序
中断服务程序主要是把数据从A/D读到单片机, 在此次系统中每周期采样32个点, 所以中断程序的功能就是存储32个采样点, 采样点存储完成后就关闭中断, 返回执行主程序。中断服务程序流程图如图4所示。
4.3采样值读入与保存程序
考虑精度要求, 选用12位A/D574来做数据采样和转换工作, 其时序图如图5所示。
4.4谐波分析子程序
根据谐波分析算法和设计的实际情况, 该系统的谐波分析子程序确定了采用时间抽取FFT算法来实现16次谐波分析功能。该程序计算精度高, 并且易于二次扩展, 如果分析多次谐波, 程序变动不大, 易于维护和升级。其流程图如图7所示。
4.5键盘扫描程序
设计中用了液晶显示, 一个液晶界面能显示6个数据, 所以显示16个数据要分3页显示。由于交流电压谐波分析仪只对电压谐波进行分析, 没有其他的要求, 所以本次设计只用了2个按键, 一个为上翻, 一个为下翻, 通过这两个按键, 就能达到16个数据的翻页循环显示。流程图如图8所示。
4.6液晶显示程序
FM12864I是一种图形点阵液晶显示器, 它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示, 也可以显示8×4个 (16×16点阵) 汉字。液晶显示与数码管显示很多不一样, 唯一相同的就是多要生成代码, 按代码显示。一个界面的显示是有很多个点组成的, 显示时, 要先设置好X的值, 然后设置Y的值, 这样定点发送代码。如此循环, 这样就能确保屏幕上的每个点都能点亮或熄灭。液晶的初始化包括关显示, 开显示, 清屏。液晶显示流程如图9所示。
5实验结果
为了验证谐波分析系统在硬件完好的前提下对软件方法实现的精确性和有效性, 在实验中采用标准方波作为输入信号对其进行测试。大量理论和实践证明:对于一个标准方波信号, 可以将它分解为多个不同周期的正弦波的线性组合。在实验验证中采用上海某电气公司生产的5100m A电能检测校准源产生一个标准方波电压信号其电压幅值为120V, 频率为50Hz, 然后再用该装置进行谐波测量, 实验结果如表1。
由表1可知, 谐波测量误差随着谐波次数的增而有所增大, 当检测到第13次谐波时, 其测量误差最大为4.255%, 不过这个误差完全满足国家规定的不能超过5.0%的误差要求。因此, 本检测系统具有一定的实用性和参考价值。
6结束语
针对电力系统中的电压谐波干扰, 提取了一种电压谐波检测系统软件实现设计方法, 以采集的数据为检测对象, 采用FFT算法进行谐波分析, 得到电压中的各次谐波值, 并用液晶显示。其主要程序有:中断程序, 采样值读入和转换程序, 键扫显示程序及谐波分析程序。其中中断程序实现单片机与AD的数据传送, 键扫显示实现人机通讯, 谐波分析则采用了FFT算法, 具有分析16次谐波的功能。
参考文献
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交流电压控制 篇6
关键词：交流通路,放大电路,微变等效电路,直流电压源
放大电路的特点是在工作时交、直流量并存, 所以一种分析方法是将其分离为直流通路和交流通路, 从而分别计算静态工作点和动态性能指标。在交流通路中, 理想直流电压源要做短路处理。在文献[1]中, 通过实验对这一问题进行了验证和阐述。但是笔者认为, 这种阐述方法并不全面。在此所述只是证明了理想直流电压源对交流信号没有影响, 但是并没有准确说明为什么要在交流通路中将直流电压源进行短路这一问题。在此针对这一问题, 从放大电路特性及分析方法出发, 进行了分析和讨论。
1放大电路转化为线性电路的前提
在模拟电路中由于晶体管的非线性特性, 对放大电路通常采用2种方法分析, 即图解法和等效电路分析法。其中图解法正是考虑晶体管的非线性而利用其输入和输出特性曲线, 通过直接作图的方法求解放大电路的静态工作点和动态性能指标, 这一方法可适用于小信号及大信号分析;而等效电路分析法只适用于小信号的分析, 根据放大电路工作时交、直流量并存的特点, 从原电路中分离出直流通路和交流通路, 通过直流通路求解其静态工作点, 通过交流通路求解动态性能指标。等效电路分析法适用的范围应有以下2个前提:所放大的信号为小信号;放大电路静态工作点是确定的。在这一前提下, 就可近似认为晶体管的特性曲线是线性的, 由此可导出放大器件的线性等效电路以及相应的微变等效参数, 从而将非线性的问题转化为线性问题。于是, 就可以利用电路分析理论中适用于线性电路的叠加定理来进行处理[2,3,4], 在分离交流通路时, 理想直流电压源按短路进行处理, 从而对放大电路进行求解, 如动态性能指标中的电压放大倍数、放大电路输入电阻、输出电阻等。
2交流通路中直流电压源的短路处理
放大电路如图1所示, 该电路由一个直流电压源VCC和一个小信号电压源us构成激励源, 其中直流电压源VCC作用的结果是给放大电路提供合适的静态偏置, 而电压源us是要进行放大处理的时变信号。在放大电路中对所有时间t, 满足|us (t) |<< VCC, 这就是说时变信号 (绝对值) 在所有时刻都远小于直流电压源电压us, 在这样的条件下, 可求出晶体管的h参数微变等效电路[5,6] , 这是一个线性电路。在这个模型中, 在确定的静态工作点下, 晶体管对于工作点而言, 表现为一线性元件。因此, 可依据线性电路的叠加特性进行分析计算。根据激励源的不同, 将其分解为直流通路和交流通路。直流通路是在直流电源作用下直流电流流经的通路, 交流通路是在输入信号作用下交流信号流经的通路。所以, 在分离直流通路时, 要去掉信号源的作用, 在保留其内阻的情况下, 电压源短路、电流源开路;而在分离交流通路时, 要去掉直流电源的作用, 在保留其内阻的情况下, 将理想电压源短路[6]。同时, 放大电路中的电抗元件对直流信号和交流信号呈现的阻抗是不同的, 所以要根据情况进行处理[7,8]。根据以上分析, 得其放大电路的交流通路 (含晶体管h参数微变等效电路) 如图2所示。
图3为两级直接耦合放大电路, 图4为其小信号下的交流通路。从图中可看出, 在进行小信号交流通路分离时, 理想直流电压源VCC按照上述方法处理, 在交流通路中被作短路处理, 二极管两端直流电压恒定, 也作短路处理, 但由于二极管在小信号情况下可等效为一动态电阻, 故保留了其动态内阻rd。
3几点讨论
在此利用典型实例, 对交流通路中理想直流电压源相当于交流短路问题进行了分析。归纳以下几点:
(1) 主要是一个方法问题。放大电路可进行直流通路和交流通路的分离是基于线性电路基础的, 如果晶体管特性不能线性化, 就不能使用这一方法进行分析;
(2) 晶体管的线性化是基于所要放大的信号是小信号, 若所要放大的信号是大信号, 就不能利用这一方法进行分析, 如功率放大电路;
(3) 由于是线性电路, 晶体管等效电路中各电阻不随电流、电压而变, 故各激励源单独作用时和同时作用时, 各电阻是不变的, 这正是利用叠加原理的依据。
4结语
理想直流电压源在交流通路中的短路处理, 是基于线性电路中激励源作用的叠加特性产生的处理方法。其前提是:作为含非线性元件的放大电路只有在小信号及静态工作点确定的情况下, 才能转化为线性电路, 才能用叠加原理进行处理。这一分析和阐述, 在理论上, 与前面提到的文献相比, 更加全面、准确, 有助于更好地理解这一问题。
参考文献
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电压暂降对交流三相电力系统的影响 篇7
一、电压暂降类型
根据引起电压暂降的原因, 可以将电压暂降分成三类:第一类称为FRS, 即与故障有关的电压暂降;第二类称为MSRs, 即与大型电动机的起动有关的电压暂降;第三类称为MRRs, 即与电动机的再加速有关的电压暂降, 也就是大型电动机运行和故障之间的相互作用对电压暂降的特性有重大的影响。这三种类型的电压暂降具有明显不同的特性, 其对交流三相电力系统产生的影响也不相同。
二、电压暂降产生的原因
我国电力工作人员经过多年的研究实践发现使用多相电对电力系统来说效果比较好, 而经过大量的研究实践, 我国最终选择交流三相电作为我国电力系统中主要的模型, 目前交流三相电模型已经被应用在我国各个电力系统中, 该模型的应用效果非常好, 比如功率大、运转更加平稳等, 但是即使是交流三相电力系统, 也存在不利因素, 电压暂降就是其中之一, 所谓电压暂降简单的说就是因为某些原因, 电压在一段时间内出现了暂时性的降低, 而电流却在这一段时间内有所升高, 而产生电压暂降的主要原因如下:
1雷击事故。雷击事故是导致电压暂降出现的一个主要原因, 但是这种原因造成的电压暂降影响并不十分严重, 正常情况下, 不会影响交流三相电力系统的运行。在雷雨的天气中, 电力系统中的某些线路或设备的绝缘子发生了闪络现象, 与此同时某些线路出现对地放电的现象, 进而造成了电压暂降。在交流三相电力系数中, 大部分设备都直接暴露在自然环境中, 在雷雨多发的季节, 及其容易遭到雷电的侵袭, 从相关部门的数据统计中, 我们发现在整个电压暂降事故中, 有六成是由于雷击事故引起, 而且发生次数比较频繁, 持续的时间也比较长, 因此应该对雷击事故引起的电压暂降进行有效的预防。
2系统故障。这是导致三相电力系统电压暂降不可忽视的一个重要原因, 电力系统在正常运行时出现故障, 进而引起了电压暂时的下降, 也有可能是系统某些部分本身就存在着问题, 但是检修人员并没有检查出来, 进而导致其出现了电压暂降。我们以电力系统中的配电系统为例, 配电系需要进行主保护, 通常情况下, 主保护的方式是分段式电流保护, 这种主保护方式在发挥其功能的同时, 也存在比较严重的缺点, 即当配电线路运行时发生故障, 该主保护方式不能立即将故障切除, 即使能够将故障切除, 也需要持续5个作用的周期, 而在这一段时间内, 线路负荷出现不正常情况, 为了有效的控制故障的发生, 相关人员会在配电线路上安装重合闸装置, 但是如果该装置没有起作用, 反而会发生幅度增加电压暂降发生的频率。由系统故障导致的电压暂降幅度比较明显, 通常都是在标准值的三成以下。
三、电压暂降对交流三相电力系统的影响
电压暂降虽然并不是严重的电力事故, 但是如果不能及时的处理, 一样会产生严重的后果, 尤其是对交流三相电力系统而言, 其影响更不能小觑, 其产生的危害主要有以下几点:
1影响电力设备运行。在交流三相电力系统中, 每个设备都有额定的电压, 当发生电压暂降时, 电压不能满足用电设备的需求, 因此导致用电设备不能正常运行, 而电力系统中各个电力设备形成统一整体, 某一设备不能正常运行, 都会影响整体的电力系统, 尤其当电压暂降现象频繁出现, 而没有得到及时的修复, 非常容易出现电压瞬时中断, 这对电力设备而言将产生非常严重的后果。轻者损坏电力设备, 重者将因为电压下降, 而电流升高而产生短路, 进而影响操作人员的安全, 虽然一般情况下, 电压暂降都不会引起十分严重的后果, 但是也需要事先的预防。
2影响动态电能质量。这是电压暂降对交流三相电力系统产生的比较严重的影响, 电能质量是交流三相电力系统获得效益的关键点, 通常情况下, 良好的动态电能质量呈现出来的最佳的形式就是正弦波十分对称, 但是因为电压暂降因素的影响, 使得正弦波出现了偏离, 而不能完全的对称, 进而影响了电能质量, 影响了电力系统的安全稳定运行, 进而影响了人们正常的用电。如果电压暂降比较严重, 甚至会影响到叫停用户电器的使用。
3影响电力数据的传输。在交流三相电力系统中, 如果发生电压暂降, 所有的数据信息传输数据库都会受到影响, 甚至会出现瘫痪的状态, 服务器无法接受与传输数据信息, 而用户端也会出现数据流失会接收等问题, 这时交流三相电力系统的管理人员则不可能根据服务器提供的信息进行规划与决策, 而且检修人员还需要对数据接收设备进行维修, 这就无形中又增加了电力系统维修的成本。
4影响交流调功设备。当发生电压暂降时, 交流调功设备产生的最直接的影响就是停运, 我们都了解交流调功设备主要是依靠可控硅来正常运行, 但是因为与之同时存在的电压突然出现了降低的情况, 而这是交流调功设备会失去控制, 而导致停运, 无法正常工作。电压暂降的方式比较多, 而造成交流调控设备停运的电压暂降则属于波动暂降, 一旦出现这种情况, 交流调功设备中的电压相位角相对应的功能将完全失去作用, 进而使得其中的换流器换相发生问题, 最终使得控制器不能发挥作用而被封锁, 进而使得交流调功设备停运。
结语
综上所述, 可知对电压暂降对交流三相电力系统的影响进行探讨非常必要, 因为电压暂降是一种非常常见的电力事故, 因此对其进行阐释具体一定的现实指导意义, 尤其是在交流三相电力系统发展十分迅速的今天, 任何一个细节问题就会影响其发展, 因此对电压暂降进行介绍意义重大。
摘要：电压暂降是交流三相电力系统中经常发生的一种现象, 虽然这种现象并不是严重的电力事故, 但是其危害性也比较大, 产生电压暂降现象的原因主要有两种, 第一种是雷击事故, 第二种是系统故障, 无论哪种原因造成的电压暂降, 只要及时的进行维护, 都不会造成太大损失。
关键词：电压暂降,交流三相,电力系统,影响
参考文献
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交流电压控制 篇8
绝缘子串电压分布测量仪的产品很多, 且工作原理不尽相同, 这里主要介绍WG-15型绝缘子串电压分布测量仪在交流输电线路中的应用。
1 检测劣质绝缘子的判据
1.1 测量条件
DL/T487—2000《330k V及500k V交流架空送电线路绝缘子串的分布电压》规定:
(1) 现场实测工作必须在晴朗和相对湿度小于70%的气象条件下进行。
(2) 现场测量前, 被测绝缘子表面必须保证是干燥的, 且无严重污秽、无冰雪。
1.2 绝缘子正常电压分布规律
在工作电压下, 沿绝缘子串的表面有着一定的电场分布。对于性能良好的瓷质绝缘子串, 当表面比较洁净时, 在绝缘子本身的电容和杂散电容的共同作用下, 沿绝缘子串表面的电压分布呈马鞍形, 如图1所示。如果绝缘子串中的某一部分因损坏而绝缘电阻急剧下降时, 则表面电压分布会有明显的改变。因此测量瓷绝缘子串表面电压分布可以发现某些绝缘缺陷。
当确证被测绝缘子的分布电压值低于本标准规定的相应序号典型数据的50%时, 或明显地同时低于其相邻二侧绝缘子上的分布电压测量值 (即分布电压曲线在该片绝缘子上出现突然降低而呈现“V”字形) 时, 则判定该被测绝缘子为劣化绝缘子, 应予以更换。
2 绝缘子串电压分布测量仪
WG-15型绝缘子串电压分布测量仪主要用于交流线路1~500k V的带电测量绝缘子串的电压分布值和运行状况。
2.1 工作原理
WG-15型绝缘子串电压分布测量仪为静电式结构, 阻抗高, 对于被测量系统的影响最小。被测出的信号经内部放大处理, 最后以电压值的形式, 由LCD数字显示输出。
2.2 操作关键
参照装配图2, 组装WG-15仪表。用M8螺丝将WG-15仪表装于绝缘操作杆上, 杆的长度应符合带电作业的规定 (500k V绝缘杆有效长度不小于4.0m) 。并在操作杆前端系上绝缘小绳 (长约6m) ;调整接头, 使接触杆与被测绝缘子的悬挂方式对应, 能顺利地接触到被测绝缘子2端的金属部分 (钢帽钢脚) 。连接好插头, 打开检测仪“ON”开关 (有液晶显示便可工作, 读数单位为k V) 。
2.3 使用注意事项
(1) 仪表在使用时用移动红灯代表顺相, 反向移动绿灯代表逆相, 分辨清晰。
(2) 仪表内部设有自动电源开关, 能自动启动、关闭电源。方便、节能。
(3) 将显示盒的前后两部分拉开便可更换电池。
(4) 可以调整显示盒内的调整电位器进行校验调整。
(5) 表头切勿交叉使用。
2.4 绝缘子串电压分布仪检测时技术要求
(1) 进行绝缘子检测过程中, 电压分布检测仪的2根金属接触杆必须同时接触被测绝缘子片上端和下端金属件, 液晶显示数字稳定后读数。
(2) 检测过程中, 发现某绝缘子片分布电压值低于标准推荐的相应序号典型数据的50%时, 应反复重测2~3次以上, 才能最终确定测量数据是否正确。
(3) 检测绝缘子串时, 顺序应由导线侧绝缘子片开始, 逐步向横担侧进行。
(4) 现场测量前, 被测绝缘子表面必须保证是干燥的, 且无严重污秽、无冰雪。
3 现场实测及数据分析
3.1 现场实测
用WG-15型数字显示的检测仪器以检测500k V直线悬垂绝缘子串。本次现场实测塔号为500k V江复I线461号, 记录如表1所示。
(1) 作业前准备。 (1) 人员安排:工作负责人1名, 专责监护人1名, 地电位电工3名 (#1、#2、#3) ; (2) 开出带电作业工作票:作业班组接到工作任务后, 开出带电作业工作票, 并按要求进行审批;作业前向调度办理工作票, 并申请退出线路重合闸。
(2) 现场操作。按“2.2操作关键”组装WG-15型数字显示的检测仪。
(3) 登塔。地电位电工穿好全套合格的屏蔽服 (或静电服) , 经工作负责人检查, 同意后, 1#地电位电工携带绝缘传递绳登塔至铁塔横担位置, 打好安全带、保险绳, 安装好绝缘传递绳。2#、3#地电位电工相继登塔至作业位置, 打好安全带、保险绳。
(4) 绝缘子检测及记录。地面电工通过绝缘传递绳将组装好的检测工具传至塔上;1#地电位电工将检测杆的一端递予2#地电位电工;1#、2#地电位电工开始对绝缘子串进行逐片检测;3#地电位电工对检测结果进行记录。
(5) 作业完毕。作业完成后, 塔上作业人员检查塔上无遗留物及记录数据完整后, 经工作负责人许可后, 将检测工具放至地面, 携带绝缘传递绳下塔;工作负责人向调度办理工作终结, 恢复线路重合闸。
3.2 结果分析
根据DL/T487—2000《330k V及500k V交流架空送电线路绝缘子串的分布电压》规定, 明显地判断出500k V江复I线461号塔中相左串自横担侧起第24片绝缘子为不合格绝缘子。
4 结束语
变电站电压无功综合控制研究 篇9
关键词：无功电压；变电站；综合控制；方式；调节判据
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）12-0075-02
配电网的无功优化对配电网运行安全性、可靠性和经济性等方面有重要影响。目前，各国配电网电压无功控制方式逐步向分层集中综合优化控制模式方向发展。我国虽然有一部分变电站特别是近些年新建的变电站，通过自动控制来实现电压调节和无功平衡，但是其控制效果并不理想，而且大部分变电站仍采用人工调节控制的方式，很难做到对情况进行准确判断并及时调节，不能充分发挥设备的补偿作用和有效保证电压合格率。为此，提出变电站电压无功综合控制方式。
1 变电站电压无功控制方式
目前，变电站电压无功控制方式主要有3种：集中控制方式、分散控制方式和关联分散控制方式。
1.1 集中控制方式
集中控制是指在调度中心根据采集的各项数据，通过遥控装置对各个变电站的调压设备、无功补偿设备统一进行控制。从理论上讲，集中控制方式应该是保持配电网电压合格、无功平衡的最佳方案。但它对调度中心的要求相对较高，在软件方面要求配备实时控制软件，在硬件方面要求配电中心达到“三遥”的水平，最好在各个配电中心针对这一环节配备单独的智能模块。目前，各地变电站的基础设施条件和智能化水平参差不齐：有的地方相对发达一些，设备比较先进，智能化水平较高；有的地方相对落后一些，设备比较陈旧，基本没有自动化装置；有的地方变电站各方面建设虽然比较先进，但是缺少相关操作人才，也难以实现集中控制。因此，当前要想实现整个电力系统全部采用集中控制方式还是比较困难的，只能在相对发达的地区先建设一部分，逐步在其他地区循序渐进地推开。
1.2 分散控制方式
分散控制方式是指在每个变电站专门建设一台电压无功自动控制平台，该装置根据采集的数据，自动调节分接头位置或投切并联电容器组，从而实现对电压调节装置和无功补偿设备的控制，当主变压器负荷发生变化时，保证该变电站供电半径内配电网电压质量合格、无功功率合格。分散控制的优点是控制简易、投入较小，符合当前我国大部分地区的基本情况；缺点是难以实现整个地区大面积的统一操控。随着计算机、通信技术在电力行业的应用越来越广泛，实现对整个地区进行集中控制是大势所趋，分散控制装置由于其自身的条件所限，逐步会被淘汰，但在局部地区其使用还具有一定的优越性。
1.3 关联分散控制方式
集中控制方式理论上能够及时掌握整个地区变电站的相关情况并进行最好的集中控制，但是此控制方式对变电站的软硬条件的要求比较高，需要投入更多资金，并且由于多个变电站在一个调度中心进行集中操作管理，控制系统比较复杂，操作难度较大，一旦发生问题，影响很大。目前，国内大部分地区应用比较广泛的是分散控制方式，但此控制方式不能实现整个地区的集中管理。关联分散控制方式是指在正常运行情况下，由安装在各变电站的控制装置根据编好的控制程序进行调控。在保障整个系统安全可靠运行的前提下，分别计算出正常运行、紧急情况、系统运行方式发生大变动时的调控范围，由调度中心根据采集的数据情况直接进行操作或修改变电站母线电压和无功功率值，以满足辖区内电力系统安全、可靠运行的要求。关联分散控制的最大优点是无论在正常情况下还是在紧急状态下，都能有效保障辖区内的供电可靠性和经济性。关联分散控制装置要求必须满足对受控厂站分析、判断和控制的强大通信功能，以及时将采集到的信息报告给调度中心，并执行好调度中心下达的各项调控命令。
2 变电站电压无功综合控制方式调节判据
变电站电压无功综合控制调节判据分为以下5个方面：1） 按功率因数控制；2） 按电压控制；3） 按电压综合控制有载分接开关和电容器组；4） 按电压和功率因数复合控制；5） 按电压、时间序列复合控制。
2.1 按功率因数控制
根据功率因数的大小，来确定投切并联电容容量。如果功率因数低于确定值则通过自动控制装置投入电容，如果高于确定值则通过自动控制装置切除电容。此办法没有把电容对母线电压的影响考虑进来，并且当变压器负荷较小时，可能存在自动控制装置动作频繁的问题。
2.2 按电压控制
有的枢纽变电站由于对电压质量要求比较严格，采用以电压的变化情况作为判据进行控制调节并联电容自动投切装置，完全不考虑无功问题，这种方式在原理上和补偿效果上都比较差。
2.3 按电压综合控制有载分接开关和电容器组
当母线电压为U≤UT下限时，降低有载分接开关升压；当U≤UC下限时，投入电容器组；当U≥UT上限时，升有载分接开关降压；当U≥UC上限时，切除电容器组。此方式的主要作用在于较好地实现了对电容器组的调节，但没有考虑无功优化的效果，且投切电容器组的过程也不太合理。
2.4 按电压和功率因数复合控制
按电压和功率因数复合控制有两种方式：一是以电压为主，功率因数为辅，只要电压达标，不考虑功率因数，若电压不达标，则根据相关数据自动投切电容器组；二是将电压和功率因数并行使用，电压和功率因数都满足条件才会投切电容器组。第一种判别方式无功补偿效果较差；第二种判别方式存在对频繁误投切并联补偿电容现象。
2.5 按电压、时间序列复合控制
根据变电站的日负荷曲线，将每天分为多个时段，根据不同负荷时段对电压和无功的要求，来调节变压器分接头或投切并联电容器组。此方法适应性较差，只适于负荷较稳定的变电站，且负荷时段的划分必须随季节和负荷的变化进行调整。
3 结语
当前配电网的结构越来越复杂，电压等级也越来越高，在运行过程中产生的无功电压危害也越来越大，如果还单纯依靠发电机自身调节无功电压，已经满足不了要求。因此，必须大力增强电网调控能力，通过合理的无功补偿方式来提高电能质量。
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交流电压控制 篇10
获奖等级:2010年“中国标准创新贡献奖”一等奖
主要完成单位:国家电网公司中国电力科学研究院国网电力科学研究院
主要完成人:刘振亚舒印彪郑宝森孙昕陈维江于永清汪建平孙竹森梁旭明郭剑波
一、项目背景
特高压输电具有输送容量大、送电距离远、线路损耗低、节约土地资源等优势,与目前中国电网骨干网架的电压等级500kV超高压相比,在相同输送距离下输送功率可提高至4～5倍,输电距离和单位走廊容量提高至3倍,损耗仅约1/3。2004年底,国家电网公司研究提出了发展特高压输电技术、建设坚强国家电网的目标。
前苏联、美国、日本、意大利等国也曾开展特高压输电技术研究,但没有形成规模化应用,也未形成系统的技术标准。在中国特高压工程建设之初,既没有成熟的特高压设备,也没有用于指导工程建设的特高压标准。为此,国家电网公司确立了“科学研究、工程建设、标准编制”同步推进的创新思路,力主依托工程、自主创新,通过全面开展关键技术研究,建立全面、系统的特高压标准体系,指导特高压工程建设。
国家标准化管理委员会高度重视并大力支持特高压交流标准化工作。2006年8月国家发改委核准1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程后,2006年底国标委发文同意在国家电网公司特高压试验示范工程建设领导小组下,成立特高压交流标准化技术委员会,根据工程建设实际需要,联合系统、设计、设备、施工、调度、运行等各行业标委会,研究提出了特高压交流标准体系,全面开展特高压交流系列标准的编制工作。
2009年1月6日,特高压交流试验示范工程正式投入商业运行,至今已安全稳定运行超过2年,全面验证了特高压输电的技术可行性、设备可靠性、系统安全性和环境友好性,验证了特高压交流系列标准的科学性和适用性。
二、主要内容
该系列企业标准形成于2006～2009年,共73项,简介如下。
(1)基础通用类:包括4项标准,解决了特高压系统深度限制过电压、无功控制和污秽外绝缘控制等世界性难题。
(2)环境保护类:包括2项标准,规定了线路和变电站主要电磁环境控制指标,保证了特高压工程的环境友好性。
(3)规划设计类:包括5项标准,详细规定了特高压变电站和线路的勘测、设计的各项基本和通用原则,确保了特高压系统设计的安全可靠和经济合理。
(4)设备材料类:包括18项设备标准以及2项监造导则,共20项。这些标准根据系统要求,规定了设备的各项关键技术参数,为成功研制全套特高压设备奠定了技术基础。
(5)工程施工类:包括10项标准,指导并规范了关键施工工艺以及多项重要设备的现场安装技术,解决了特高压工程现场施工难度大、技术要求高、安全保证难度大等问题。
(6)工程验收及调试类:包括11项标准,用于检验和考核工程及设备的主要技术指标,保证了试验示范工程一次投运成功、长期安全运行的建设目标。
(7)测量与试验类:包括4项标准,规范了工程系统测量和试验及其关键设备的技术要求,用于保证特高压系统及设备的可用性和安全性。
(8)运行与检修类:包括17项标准,用于指导和规范特高压交流工程的运行、检修工作,确保工程运行的安全可靠性。
国家电网公司在发布特高压交流系列企业标准的同时,通过特高压交流输电标准化技术委员会,在世界上首次研究形成了由7大类77项标准组成的特高压交流标准体系(其中含41项行业标准和36项国家标准),目前已全部获得立项,其中16项国家标准和1项行业标准已正式发布实施。
三、创新点
(1)该系列标准为国际上首套特高压交流技术标准,来源并实际应用于我国首个特高压工程建设,涵盖系统、设计、设备、施工、试验、调试和运行各方面,填补了世界1,000kV电压等级输电技术标准的空白。
(2)该系列标准完全基于自主知识产权科学研究的创新成果,立足国内、集中国内的优势研究资源,通过建设特高压交流试验基地、高电压强电流试验室以及杆塔试验基地,形成国际领先的特高压试验研究平台;采用产学研用结合的自主研究模式,全面开展了180项特高压交流输电关键技术攻关,申请专利技术400多项,其中近一半为发明专利,为标准的制定提供了扎实可靠的依据;通过工程建设,进一步验证了标准的可行性和可靠性。
(3)研究提出了全套特高压交流设备技术规范,指导国内装备制造业自主研制了具有世界最高水平的全套特高压交流设备。包括世界容量最大的1,000MVA单体式变压器、世界容量最大的320Mvar高抗、世界上开断能力最强的特高压GIS/HGIS设备,以及高性能氧化锌避雷器、复合绝缘子、复合套管、支柱瓷绝缘子、油纸电容式套管、电容式电压互感器及数字型控制保护系统等大批性能指标国际领先的设备。
(4)通过特高压交流系列标准,全面掌握、固化了特高压交流输电关键技术,形成了具有中国特色的特高压交流系统,解决了深度过电压控制等世界性难题,提出了工程电磁环境控制指标,制定了变电站和线路设计标准,将特高压系统的电磁环境有效控制在超高压系统的水平,充分保证了特高压输电技术的环境友好性。
在国家的大力支持下,国家电网公司在试验示范工程建设的同时,大力推行标准化建设,取得了重要成果,为工程建设和标准化工作提供了强有力的技术支撑。
四、对行业、国家和世界的贡献和重要意义
特高压交流系列标准的发布,改变了中国在750kV及以下电压等级直接翻译或引用国际IEC电工标准的传统做法,标志着我国已全面掌握了具有自主知识产权的特高压交流输电核心技术,对中国转变电力发展方式、保障国家能源安全具有重大意义。
特高压设备系列标准的形成,提升了国内设备制造业的水平,推动并引领了中国乃至国际电工装备技术的发展,实现了一系列世界最高电压等级电工产品的国产化设计、制造和运行,带动了超高压设备制造水平的全面提高,为中国制造企业走向世界打下了基础。
国家电网公司计划在未来建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展的坚强国家电网。特高压交流系列标准的形成和体系的建立,有利于固化已有科研和技术成果,发挥标准化节省投资、提高效率、保证质量的经济和社会效益,同时根据工程建设的实际经验,进一步改进并提高标准的质量和水平。
