電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制在企業(yè)配網(wǎng)中的應(yīng)用探究
摘 要：隨著企業(yè)的發(fā)展，企業(yè)設(shè)備性能不斷提高，產(chǎn)品工藝過(guò)程對(duì)電能的質(zhì)量要求也就越來(lái)越高，如何在企業(yè)配網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的控制方法，做到企業(yè)電能的良好應(yīng)用，為企業(yè)的發(fā)展打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。本文通過(guò)對(duì)電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制在企業(yè)配網(wǎng)中的應(yīng)用的探究，明白電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制在企業(yè)配網(wǎng)中的應(yīng)用的重要意義。
關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量;企業(yè)配網(wǎng);混雜補(bǔ)償控制
電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制就是通過(guò)利用有源和無(wú)源各自的特點(diǎn)進(jìn)行互相補(bǔ)充，采取一定的互補(bǔ)方案來(lái)保證電能質(zhì)量。電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制要結(jié)合企業(yè)配網(wǎng)的實(shí)際情況，結(jié)合企業(yè)中對(duì)電能質(zhì)量的實(shí)際要求，提出科學(xué)而合理的補(bǔ)償方案。
一、在企業(yè)配網(wǎng)中電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制的原理
電能質(zhì)量的好壞直接影響企業(yè)整個(gè)電力系統(tǒng)的問(wèn)題，企業(yè)設(shè)備的安全以及企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，從而保障企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。電能質(zhì)量的控制就是對(duì)電能的電壓質(zhì)量.電流質(zhì)量.供電質(zhì)量和用電質(zhì)量的控制。
對(duì)于電能質(zhì)量的控制主要針對(duì)的就是主要就是無(wú)功功率和諧波的問(wèn)題，在現(xiàn)代企業(yè)配網(wǎng)中采用的治理電能質(zhì)量的產(chǎn)品主要包括：固有電容補(bǔ)償器(FC).晶閘管投切電容器(TSC).晶閘管控制電控器(TCR)靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG).有源電力濾波器(APF)等。而電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制就是對(duì)各種治理產(chǎn)品進(jìn)行綜合利用，采用就地平衡.分區(qū).分層的原則，結(jié)合各種補(bǔ)償裝置的性能，從而研發(fā)出一個(gè)多種補(bǔ)償裝置相結(jié)合的混雜式動(dòng)態(tài)無(wú)功和諧波的治理系統(tǒng)，利用有源的快速響應(yīng)特點(diǎn)和無(wú)源的廉價(jià)大容量的特點(diǎn)建立一個(gè)低成本高性能的電能質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)。
在傳統(tǒng)電能質(zhì)量補(bǔ)償控制使用的固定電容補(bǔ)償器雖然對(duì)功率有一定的補(bǔ)償，但是對(duì)電壓的波動(dòng).嬗變和諧波等的作用很小。因此在企業(yè)配網(wǎng)中的電能質(zhì)量控制的主要方法是利用電力電子技術(shù)就地提供所需的功率支撐和吞吐諧波電流來(lái)實(shí)現(xiàn)限制無(wú)功功率和諧波電流等注入電網(wǎng)。就成本而言，對(duì)于每一個(gè)負(fù)載進(jìn)行就地補(bǔ)償是很難的，宜采用分層集中補(bǔ)償?shù)脑瓌t，對(duì)于每一個(gè)變電器的出線端進(jìn)行集中的治理，這樣就可以解決多個(gè)電壓等級(jí)之間的無(wú)功功率和諧波的互相滲透，從而提高每一個(gè)變壓器的利用率，改善整個(gè)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
二、在企業(yè)配網(wǎng)中的電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制
1.在企業(yè)配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制的具體應(yīng)用
企業(yè)的電能質(zhì)量控制要以實(shí)際的情況設(shè)計(jì)具體的控制方案。我們以某企業(yè)為例，其供電主要來(lái)源于由110KV給2臺(tái)30MVA的變壓器供電，接線的的方式采取的是YNyn0d11，其電壓的變比為110KV/35KV/10KV，容量為30000KVA/30000KVA/15000KVA。其具體的供電及補(bǔ)償如圖1.
圖1 某企業(yè)供電及補(bǔ)償示意圖
依照負(fù)載和治理裝置的特點(diǎn)，可以確定圖1中的A.B.C.D點(diǎn)為電能的補(bǔ)償點(diǎn)。A處為35KV母線，其負(fù)載為6和12脈波的整流負(fù)荷，所以在這點(diǎn)可以裝置TCR+FC型的SVC，將FC兼作3.5.7.11次的濾波器;B處是10KV的電弧爐所在的母線，為了抑制閃變且容量大，所以應(yīng)該鏈?zhǔn)?0KV直掛SVG才能滿足補(bǔ)償?shù)乃俣龋歉鶕?jù)實(shí)際情況，考慮電弧爐工作每天只有8小時(shí)，不同的冶煉階段對(duì)無(wú)功需求具有很大的差異，所以為了減少運(yùn)行損耗和節(jié)省有源部分容量，可以將其和多組的TSC兼FC相結(jié)合，其中FC兼作2次濾波支路，而兩條TSC支路兼作3次和5次的濾波器。C點(diǎn)是低壓動(dòng)力變壓器，其主要的負(fù)載是焊機(jī)，具有瞬多諧波.瞬變.和補(bǔ)償容量大，而且搖搖補(bǔ)償整個(gè)10KV系統(tǒng)的諧波的特點(diǎn)，所在C點(diǎn)要采用多重化SVC兼FC直接進(jìn)行并聯(lián)，這樣可以降低有源容量，從而降低成本;D處的生活變壓器采用箱變內(nèi)多組低壓TSC補(bǔ)償，要作3次濾波支路和進(jìn)行自動(dòng)的分級(jí)補(bǔ)償。
2.企業(yè)配網(wǎng)中電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制的原理和通用控制器設(shè)計(jì)
2.1電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制的原理
基于專家規(guī)則SVG兼TSC協(xié)同控制。因?yàn)門(mén)SC屬于分級(jí)可調(diào)，而SVG能在容性和感性范圍內(nèi)快速連續(xù)的可調(diào)，而負(fù)載是感性，所以通過(guò)對(duì)兩種裝置的容量的合理分配就可以實(shí)現(xiàn)較大范圍的容性連續(xù)輸出。分級(jí)TSC對(duì)無(wú)功進(jìn)行粗調(diào)讓補(bǔ)償后的無(wú)功處于SVG的調(diào)控的范圍之內(nèi)，在依靠SVG補(bǔ)償剩下的或者由于補(bǔ)償過(guò)多的無(wú)功功率，這樣就可以做到低成本的無(wú)功的連續(xù)調(diào)整。
分時(shí)變頻多重化SVG兼FC的綜合控制。由于企業(yè)中有獨(dú)自的工作規(guī)律，所以各個(gè)時(shí)間段對(duì)電能的質(zhì)量的要求也不一樣。所以在低壓動(dòng)力線的補(bǔ)償裝置要采取不同的時(shí)間段變開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制，來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率和諧波的大小，充分利用有源容量，同事滿足諧波治理和低壓動(dòng)力線無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康模_(kāi)關(guān)頻率的控制要依靠變載波的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。在補(bǔ)償諧波的時(shí)候，采用分頻補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)防止有源和無(wú)源的耦合，而分頻補(bǔ)償就是指有源不補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候線路可以有相應(yīng)的濾波支路的諧波。
2.2電能質(zhì)量控制裝置的通用控制器設(shè)計(jì)
由于TSC.TCR.SVG.SPF對(duì)于控制有著不同的要求，所以要實(shí)現(xiàn)控制平臺(tái)的通用化以及軟件的模塊化，開(kāi)發(fā)了基于雙DSP2812與雙FPGA相結(jié)合為控制板的通用變流器控制平臺(tái)，采用10層板布線。根據(jù)對(duì)不同的控制采取不同的方式，具體的控制設(shè)計(jì)如圖2.
圖2 控制器設(shè)計(jì)圖
用作TSC.TCR和SVC的控制，由DAP2進(jìn)行AD采集，并完成出發(fā)控制盒電能質(zhì)量分析計(jì)算，F(xiàn)RGA2完成脈沖的產(chǎn)生和回報(bào)的讀取;DSP1通過(guò)DRAM與DSP1通訊，然后將相關(guān)的信息依靠通訊反饋把信息反饋給監(jiān)控系統(tǒng)。
用作鏈?zhǔn)絊VG控制，用DSP2進(jìn)行AD進(jìn)行采集，計(jì)算出母線需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功電流的等量。接收FPGA2通過(guò)光纖與高壓側(cè)每個(gè)模塊的控制器進(jìn)行高速串行通訊得到的直流電壓，計(jì)算補(bǔ)償器所要輸出的電壓的幅值和相角并送給FPGA2。FPGA2根據(jù)接收的幅值和相角產(chǎn)生多路帶死區(qū)和移相的PWM信號(hào)。同時(shí)FP-CA2還完成相應(yīng)的保護(hù)功能;DSP1通過(guò)DRAM與DSP2.FPGA2通訊，將相關(guān)信息壁通過(guò)通訊反饋給臨控系統(tǒng)。
用于多重化SVG和APF的控制。用DSP2進(jìn)行AD采集，完成各重參考電壓的計(jì)算，然后通過(guò)總線將計(jì)算的瞬時(shí)值傳輸給FPGA2，F(xiàn)PGA2接受到參考數(shù)據(jù)并與三角波進(jìn)行比較后產(chǎn)生相應(yīng)的處罰脈沖，F(xiàn)PGA2完成相應(yīng)保護(hù)功能，DSP1通過(guò)DRAM和DSP2通訊，將相關(guān)信息反饋給控制系統(tǒng)。
三、電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制在企業(yè)配網(wǎng)中的應(yīng)用效果
通過(guò)以上對(duì)企業(yè)配網(wǎng)中電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制的原理.在企業(yè)配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制的具體應(yīng)用以及電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制的原理.電能質(zhì)量控制裝置的通用控制器設(shè)計(jì)等方
面的分析，對(duì)我們更好地了解電能質(zhì)量混雜控制在企業(yè)配電網(wǎng)中的運(yùn)用有一定的指導(dǎo)作用，這對(duì)于電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制在企業(yè)配網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用效果提供了參考性的意見(jiàn)，而在工業(yè)或者企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中可以運(yùn)用到工業(yè)或者企業(yè)各個(gè)用電或者供電系統(tǒng)中，它的延展性是很高的，應(yīng)用領(lǐng)域也較廣泛。比如電力機(jī)車方面的應(yīng)用，還有電氣化鐵道.電容器方面的電能補(bǔ)償應(yīng)用等。這種電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制在工業(yè)或企業(yè)的配網(wǎng)中可以發(fā)揮良好的運(yùn)用效果，為了驗(yàn)證工業(yè)或企業(yè)各個(gè)用電和供電系統(tǒng)的補(bǔ)償效果，筆者對(duì)混合裝置的投入運(yùn)行后的圖中示例的各點(diǎn)的電能質(zhì)量進(jìn)行了24小時(shí)的對(duì)比測(cè)試，測(cè)試表明，各個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)的電能質(zhì)量都有明顯的改善，而且電能損耗也有較大的降低，同時(shí)其他各項(xiàng)指標(biāo)都有明顯的改善，這說(shuō)明配電網(wǎng)對(duì)于工業(yè)或企業(yè)的電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了就地補(bǔ)償，而且沒(méi)有對(duì)外網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，達(dá)到了節(jié)能的目的，工業(yè)或企業(yè)的電能利用率也提高了，電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制提高了平均功率不平衡因素，使得有功出力明顯的增加，提高了變壓器的利用率，也減少了實(shí)際的用電成本，這些都可以說(shuō)明電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制在工業(yè)或企業(yè)配網(wǎng)中的良好應(yīng)用效果和它在供電系統(tǒng)中的多領(lǐng)域應(yīng)用，因此在企業(yè)配網(wǎng)中應(yīng)該更好地應(yīng)用電能質(zhì)量混雜控制方法并進(jìn)行科學(xué)合理的運(yùn)用，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，根據(jù)分層.分區(qū).就地平衡的原則，對(duì)企業(yè)的配網(wǎng)負(fù)載實(shí)況進(jìn)行實(shí)際了解，提出科學(xué)而合理的電能質(zhì)量混雜補(bǔ)償控制方案，合理的應(yīng)用治理裝置，從而有效的對(duì)企業(yè)電能質(zhì)量的控制。企業(yè)良好的電能質(zhì)量，將幫助企業(yè)進(jìn)行良好的生產(chǎn)，降低產(chǎn)生成本，為企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和壯大提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。
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