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摘要：文章介紹了無功補償控制器的主要功能以及基于雙CPU結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)總體組成，為實現(xiàn)快速、無沖擊的動態(tài)無功補償，采用零電壓觸發(fā)投切方式，設計了晶閘管過零觸發(fā)驅(qū)動電路，配合控制器投切指令，能有效地觸發(fā)晶閘管進行電容器投切。
無功補償技術(shù)對于提高電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量和挖掘電網(wǎng)的潛力是十分必要的。其主要作用包括提高負載和系統(tǒng)的功率因數(shù)、減少設備容量和功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高供電質(zhì)量，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力，平衡三相負載的功率等。因此，無功功率補償已成為保證電網(wǎng)高質(zhì)量運行的重要手段之一，也是電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域的一個重大課題。因此在配電網(wǎng)改造中推廣無功補償技術(shù)是一個值得關(guān)注的實際課題。
一、無功補償關(guān)鍵技術(shù)問題
(一)補償方式問題
目前很多部門無功補償?shù)某霭l(fā)點還放在用戶側(cè)，即只注意補償用戶的功率因數(shù)，而不是立足于降低電力網(wǎng)的損耗。要實現(xiàn)最有效的降損，必須通過計算無功潮流，確定各點的最優(yōu)補償量、補償方式，才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。
(二)諧波問題
(四)電容器的投切振蕩問題
投切振蕩不僅會影響電容器及其投切機構(gòu)的壽命，同時，對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成很大的影響，必須防止其發(fā)生。若無功補償裝置的補償控制策略不恰當或者各級電容器容量配置不恰當都容易引起投切振蕩。不斷完善補償控制策略，并根據(jù)具體情況配置合適的電容器組才能有效地解決投切振蕩問題。
二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與組成
本文設計的無功補償控制裝置采用雙CPU結(jié)構(gòu)，應用TI公司的數(shù)字處理器TMS320F2812作為主控CPU，用于數(shù)據(jù)采集、計算、歷史數(shù)據(jù)存儲、狀態(tài)判斷、控制決策確定、驅(qū)動輸出和外部通信等主要功能。采用TI公司生產(chǎn)的AVR單片機ATMEGA64L作為監(jiān)控CPU負責人機接口控制部分，完成液晶顯示和鍵盤響應功能。遵循各插件板功能劃分明確、強弱電系統(tǒng)分離的原則，兩CPU間相對獨立，減少了CPU間的數(shù)據(jù)交換量，有利于控制程序的實時執(zhí)行，提高了運行的可靠性，同時使程序設計思路清晰，簡明。控制器硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示：
4.保護功能。(1)過壓保護：電網(wǎng)電壓大于高壓保護值(1.0~1.2NU范圍可調(diào))時，自動快速切除全部電容器;欠壓保護：電網(wǎng)電壓小于設定下限值(0.65～0.95NU范圍可調(diào))時，自動快速切除全部電容器;(2)缺相保護：電網(wǎng)發(fā)生斷路缺相時，自動切除全部電容器;(3)失壓保護：裝置斷電后控制開關(guān)自動切除電容，保證再通電時各電容器組處于分斷狀態(tài);(4)諧波保護：電網(wǎng)諧波含量超過設定值時，報警，自動快速切除該相電容器;(5)短路保護：檢測到電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，自動快速切除電容器并閉鎖系統(tǒng);(6)投切振蕩閉鎖報警保護：控制器判斷出發(fā)生投切振蕩時，系統(tǒng)報警，同時閉鎖投切。
5.電容器延時功能：靜態(tài)投切時，電容器投切延時10～120s，可設定;動態(tài)投切時，0～30ms;可選投切狀態(tài)。
6.自檢復歸;每次接通電源后，裝置進行自檢，并使輸出回路處于斷開狀態(tài)重新判斷是否投電容器。
7.參數(shù)設置、調(diào)整：可設置投切電壓區(qū)間上下限數(shù)值、投切功率因數(shù)上下限數(shù)值、投切延時、電流互感器變比、投入門限無功電流值、切出門限無功電流值、諧波電壓和電流含量切出門限及控制參數(shù)設置、自動/手動投切設置�？稍O置和修正本機時鐘、通信參數(shù)等。
8.運行數(shù)據(jù)采集及傳送功能：實時監(jiān)測、計算和顯示電網(wǎng)三相電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)、諧波含量等運行數(shù)據(jù)，通過擴展通訊口，可實現(xiàn)遠程通信，遠程傳送運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對配電線路的監(jiān)測、統(tǒng)計分析等綜合管理。
四、晶閘管過零觸發(fā)電路
本文采用雙向反并聯(lián)的晶閘管作為電容器的投切機構(gòu)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸器投切，并采用檢測晶閘管兩端電壓的零電壓觸發(fā)方式。為此，需要選擇具有過零觸發(fā)能力的芯片控制晶閘管的通斷。我們選用Motorola公司的過零觸發(fā)控制芯片MOC3083，它由鎵-砷紅外發(fā)射二極管結(jié)合過零電壓硅檢測器組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖3 觸發(fā)驅(qū)動電路
作者簡介：張維俊(1967-)，男，吉林集安人，長春工程學院電氣與信息學院講師，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動化、配電系統(tǒng)自動化。
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