摘要：文章介紹了無功補(bǔ)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(bǔ)償，采用零電壓觸發(fā)投切方式，設(shè)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(jìn)行電容器投切。

　　無功補(bǔ)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(fù)載和系統(tǒng)的功率因數(shù)、減少設(shè)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(fù)載的功率等。因此，無功功率補(bǔ)償已成為保證電網(wǎng)高質(zhì)量運(yùn)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(bǔ)償技術(shù)是一個值得關(guān)注的實際課題。

　　一、無功補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)問題

　　(一)補(bǔ)償方式問題

　　目前很多部門無功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)點還放在用戶側(cè)，即只注意補(bǔ)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(bǔ)償量、補(bǔ)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(jī)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(bǔ)償裝置的補(bǔ)償控制策略不恰當(dāng)或者各級電容器容量配置不恰當(dāng)都容易引起投切振蕩。不斷完善補(bǔ)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(shè)計的無功補(bǔ)償控制裝置采用雙CPU結(jié)構(gòu)，應(yīng)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(jī)ATMEGA64L作為監(jiān)控CPU負(fù)責(zé)人機(jī)接口控制部分，完成液晶顯示和鍵盤響應(yīng)功能。遵循各插件板功能劃分明確、強(qiáng)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(yùn)行的可靠性，同時使程序設(shè)計思路清晰，簡明。控制器硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示：

　　4.保護(hù)功能。(1)過壓保護(hù)：電網(wǎng)電壓大于高壓保護(hù)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(hù)：電網(wǎng)電壓小于設(shè)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(hù)：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(hù)：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?jǐn)酄顟B(tài);(4)諧波保護(hù)：電網(wǎng)諧波含量超過設(shè)定值時，報警，自動快速切除該相電容器;(5)短路保護(hù)：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(hù)：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(shè)定;動態(tài)投切時，0～30ms;可選投切狀態(tài)。

　　6.自檢復(fù)歸;每次接通電源后，裝置進(jìn)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(shè)置、調(diào)整：可設(shè)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(shè)置、自動/手動投切設(shè)置。可設(shè)置和修正本機(jī)時鐘、通信參數(shù)等。

　　8.運(yùn)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(yùn)行數(shù)據(jù)，通過擴(kuò)展通訊口，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，遠(yuǎn)程傳送運(yùn)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(jī)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(xué)院電氣與信息學(xué)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。