独树一帜调整不平衡无功补偿技术.doc

独树一帜的调整不平衡无功补偿技术独树一帜的调整不平衡无功补偿技术 WSBC-TZ系列调整不平衡无功补偿装置，具有在补偿系统无功的同时调整不平衡有功电流的作用。其理论结果可使三相功率因数均补偿至1，三相电流调整至平衡。实际应用表明，可使三相功率因数补偿到0.95以上，使不平衡电流调整到变压器额定电流的10以内。技术原理：原理1：在相线与相线之间跨接电阻，具有在相线与相线之间转移无功的能力。原理2：在相线与相线之间跨接电容或电感，具有在相线与相线之间转移有功的能力。调整不平衡有功电流技术说明：1、如果不平衡有功电流相当于AB相之间跨接一电阻，这时AB相有电流且电流为I，C相无电流。那么校正这个不平衡电流的方法是在BC相之间接入一电容，选择电容量使其电流为0.58I，在AC相之间接入一电感，选择电感量使其电流为0.58I，于是不平衡电流消失。（见图1）图12、如果不平衡电流相当于A相与中线之间跨接一电阻，这时的系统中只有A相有电流I，BC相均无电流。那么校正这个不平衡电流的方法是在AB相之间接入一电容，选择电容量使其电流为0.67I，在AC相之间接入一电感，选择电感量使其电流为0.67I，在B相与中线之间接入一电感，选择电感量使其电流为0.58I，在C相与中线之间接入一电容，选择电容量使其电流为0.58I，于是不平衡电流消失。（见图2）图2如果不平衡电流相当于不只一个电阻，那么可以分别按各个电阻为准，计算出所需的补偿量，然后利用迭加原理进行计算即可。上述的调整不平衡电流的方法也带来一个问题，就是需要使用电感。在调整不平衡电流的装置里安装大量的电感是一件很麻烦的事情，电感又大又重，成本很高，损耗较大。所幸的是，在实际的系统中，往往拥有大量的感性负荷，正是因为这些感性负荷的存在，才需要进行无功补偿。而负荷中的电感正好可以为我们所利用。理论分析与现场实验均表明：只要恰当地选择电容器的接法，就可以达到即补偿功率因数又调整不平衡电流的目的。下面举一例说明如何连接电容器来达到既补偿无功又调整不平衡电流的目的。设有一用电系统如图3所示：这是一个功率因数很低且三相严重不平衡的例子，三相的功率因数均为0.71。C相电流比A相电流大一倍。由图中可以看到：补偿电容器的总容量恰好等于负荷中的电感总容量，只是由于恰当地选择了电容器的接法，从而使三相的电流平衡，并且三相的功率因数均等于1，零线没有电流。图3独创性的计算理论和控制方法：通过在三相四线低压配电系统中的各相与相之间及各相与零线之间恰当地接入若干电力电容器的方法，巧妙地利用了负荷回路中的电感，不仅使各相的功率因数都得到良好的补偿，同时使各相的有功电流达到平衡。这种计算方法的理论研究是独创性的。由于实际的补偿装置中电容器的容量是固定的，不可能像理论计算过程中那样随意安排电容器容量，因此实现控制目标的计算机算法的研究比理论研究更具有实际意义。实际使用的计算机算法采用了如下几个步骤：1、在不出现过补偿的前提下优先调整不平衡有功电流。2、在改善不平衡度的前提下可以适当过度调整。例如：调整前A相有功电流100A,B相有功电流90A，调整后A相有功电流94A,B相有功电流96A。由于调整前A相电流大于B相，而调整后A相电流小于B相，属于过度调整。但是调整后的不平衡度明显改善，因此是一种有效的过度调整。3、在系统原始功率因数较高即系统电感较少的情况下，如果不能将三相调整至平衡，则优先调整偏离平衡值最多的相。4、在调整不平衡有功电流的计算完成之后，计算所需的无功补偿方式。实际使用的是一种分支迭代算法，可以计算出实际系统的最佳电容器投切方式。虽然计算方法十分复杂，用32位单片机来实现还是没有问题的。这种计算方法的研究也是独创性的。高性能的单片机控制器及软件设计：使用最新型的飞利浦32位ARM高性能单片机进行计算、控制，在最大限度地简化机内控制器复杂程度的同时，获得精确的参数检测结果和精密的控制效果。被检模拟量经分压后直接输入单片机的A/D转换器进行采样，避免了输入处理电路导致的误差。每个输入通道的采样速率高达2万次/秒，6个输入通道（3个电压通道，3个电流通道）的总采样速率高达12万次/秒。高速采样和精心设计的控制软件充分满足了精密测量的要求，不但可以对谐波电压和谐波电流进行检测，而且可以在谐波干扰严重的情况下保证测量的精度。电压检测分辨率可达0.1V，电流检测分辨率可达0.1A，功率因数检测分辨率可达0.001。独有的磁保持同步编组开关设计：为实现每台电容器能够在“相与相”和“相与零”之间的联结，采用磁保持继电器控制电容器的投切及联结方式，因此补偿装置的自耗电降至极小，并且使运行噪音降至极小。同步编组开关使用9只磁保持继电器，其任何编组状态均实现电容器“电压过零投入与电流过零切除”。这样，可以做到投入电容器时没有涌流或过电压的产生，从而可以提高电力设备的寿命和系统的稳定性。也避免了磁保持继电器接点断开时的电弧，提高了磁保持继电器的寿命。同步编组开关由于采用磁保持继电器，因为磁保持继电器只有在接点接通或者断开的瞬间控制线圈耗电，其余时间控制线圈不耗电，因此可以使自耗电降至极小，并且使运行噪音降至极小。同步编组开关采用了独特的电路结构设计，当电容器退出运行时，磁保持继电器均处于断开状态，这样就避免了操作过电压及雷击等情况引起的问题，从而极大地提高了可靠性。适度过补偿功能设计：该微机控制器具有适度过补偿功能设计，可以在低压侧对变压器自身的无