1、    臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理裝置研究    史文江摘 要 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和人民生活水平的提高，為有效提升配電網(wǎng)運(yùn)維管控能力和供電服務(wù)水平，針對(duì)傳統(tǒng)補(bǔ)償方法的不足，需要一種高效、快速檢測(cè)、快速調(diào)節(jié)三相不平衡，補(bǔ)償無(wú)功和治理低次諧波的設(shè)備。采用三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以dsp+fpga數(shù)字處理技術(shù)作為控制核心，可實(shí)現(xiàn)智能化三相不平衡治理、低次諧濾補(bǔ)償，無(wú)功補(bǔ)償。該設(shè)備可在網(wǎng)內(nèi)各農(nóng)網(wǎng)和城網(wǎng)變壓器中進(jìn)行使用，可有效提高變壓器帶載容量、使變壓器三相平衡，功率因數(shù)達(dá)到電力要求或超過(guò)要求，可減少重復(fù)改造和節(jié)能的重要意義。研發(fā)的平臺(tái)系統(tǒng)試點(diǎn)工程得到實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了其

2、良好的運(yùn)行穩(wěn)定性和功能完善性。【關(guān)鍵詞】電能質(zhì)量 三電平 無(wú)功補(bǔ)償 諧波治理1 靜止無(wú)功發(fā)生器（svg）的原理svg（靜止無(wú)功發(fā)生器）就是專(zhuān)指由自換相的電力半導(dǎo)體橋式變流器來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置。svg按儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)的不同分為兩種：電壓型橋式電路和電流型橋式電路.svg的基本電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。電流型橋式電路需要在輸出端并聯(lián)上吸收換相過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓的電容器；電壓型橋式電路還需要串聯(lián)上連接電抗器才可以并網(wǎng)，實(shí)際上，由于效率原因目前投入運(yùn)營(yíng)的svg絕大多數(shù)是電壓型橋式電路，因此，svg一般是專(zhuān)指采用自換相的電壓型橋式電路的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。圖1是svg的原理圖，是電壓型svg，其中電容是直流側(cè)的儲(chǔ)能

3、原件，為svg提供直流電壓支撐，而交流側(cè)的電壓大小、頻率和相位都可以通過(guò)控制逆變器的可關(guān)斷器件（如gto、igbt等）開(kāi)通和關(guān)斷控制。逆變單元的輸出電壓通過(guò)連接變壓器變換到系統(tǒng)電壓，使svg裝置并聯(lián)到電力系統(tǒng)中，svg的整體相當(dāng)于一個(gè)電壓大小可控的電壓源。通過(guò)控制svg的開(kāi)關(guān)器件產(chǎn)生相位和幅值與所需補(bǔ)償量一致的電流注入電力系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償。2 臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理簡(jiǎn)介2.1 三相不平衡補(bǔ)償原理農(nóng)城網(wǎng)臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理裝置通過(guò)外部專(zhuān)用電流互感器實(shí)時(shí)感應(yīng)得到系統(tǒng)電流信號(hào)，由檢測(cè)電路和控制器計(jì)算分析，得到系統(tǒng)三相不平衡度數(shù)值及三相平衡轉(zhuǎn)換電流值，發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)igbt模塊投入工作，把不平

4、衡電流從電流偏移量剩余的相轉(zhuǎn)移到電流偏移量不足的相。2.2 裝置動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)農(nóng)城網(wǎng)臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理裝置通過(guò)電流互感器實(shí)時(shí)采集負(fù)載側(cè)系統(tǒng)的電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制器計(jì)算，當(dāng)系統(tǒng)功率因數(shù)低于設(shè)定的功率因數(shù)目標(biāo)值時(shí)，裝置發(fā)出感性或容性的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償目的，使系統(tǒng)達(dá)到最佳補(bǔ)償效果。2.3 諧波濾除原理通過(guò)外部互感器ct 實(shí)時(shí)采集負(fù)載電流信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部檢測(cè)電路分離出其中的無(wú)功功率與諧波電流大小，并自適應(yīng)輸出zvpwm 信號(hào)給igbt，通過(guò)igbt 逆變出同負(fù)載大小相等相位相反電流，實(shí)現(xiàn)諧波濾除。2.4 通訊功能農(nóng)城網(wǎng)臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理裝置具有rs485接口和modbus標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議，就

5、地顯示的所有數(shù)據(jù)信息均能通過(guò)通信接口接入監(jiān)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，方便用戶(hù)隨時(shí)查看設(shè)備運(yùn)行狀況、測(cè)量數(shù)據(jù)和故障報(bào)警等信息。3 總結(jié)基于igbt配電網(wǎng)臺(tái)變綜合電能質(zhì)量治理系統(tǒng)，其運(yùn)行穩(wěn)定性和功能完善性能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作需求。通過(guò)項(xiàng)目研究與成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，增加配電網(wǎng)的能量傳輸功能，電源設(shè)備利用率得到提升。使電源設(shè)備容量不變的情況下，顯著改善功率因數(shù)、提升線(xiàn)路傳輸功率和電源設(shè)備利用率。減小配電網(wǎng)網(wǎng)電源設(shè)備容量，節(jié)省建設(shè)投資。參考文獻(xiàn)1王彩娟.基于級(jí)聯(lián)多電平技術(shù)的靜止無(wú)功發(fā)生器的研究d.太原科技大學(xué)，2013：28-31.2程長(zhǎng)海.基于輔助穩(wěn)壓電路的二極管箝位多電平statcom研究d.西南交通大學(xué)

6、（碩士學(xué)位論文）：2012：33-39.3黃河，韋永忠，金麗莉等.多電平靜止無(wú)功發(fā)生器主電路拓?fù)渚C述j.電工電氣，2012（05）：4-8.4張文.svg動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理裝置的研究與應(yīng)用d.華北電力大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2012：25-29.5石進(jìn)輝，鄭偉，拜潤(rùn)卿.聯(lián)合動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)在風(fēng)電場(chǎng)中的應(yīng)用研究j.電網(wǎng)與清潔能源，2013，05：97-101.6張興，余暢舟，劉芳等.光伏并網(wǎng)多逆變器并聯(lián)建模及諧振分析j.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014.7徐曉靜，孫明燦，陳慶春.同步關(guān)合技術(shù)在無(wú)功補(bǔ)償中的應(yīng)用j.高壓電器，2007，43（05）：333-335.8金立軍，安世超，廖黎明，等.國(guó)內(nèi)外無(wú)功補(bǔ)償研發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)j.高壓電器，2008，44（05）：463-465.作者單位