本文研制的新型变电站10kV系统电压无功综合控制装置采用微机分析控制技术,利用同时进行功率因数控制与电压控制的方法,以变压器10kV侧母线电压、功率因数、无功需求为控制目标,通过变压器分极有载调压以及电容器的自动投切将电压、功率因数控制在设定的范围内,弥补了当前无功补偿装置存在的不足。
2 装置的功能和原理
2.1 装置的功能
(1)用于不同运行方式的变电站。如双变压器变电站的2台变压器并列运行,双变压器变电站的1号主变运行、2号主变停运,双变压器变电站的2号主变运行、1号主变停运,单变压器变电站,双变压器变电站的2台变压器分段运行等[4]。
(2)控制方式。以主变10kV侧的电压、功率因数和无功需求为控制目标,可实现分级有载调压,将电压控制在设定范围内;利用电容器的补偿作用,将功率因数控制在设定范围内。
(3)采用分体模块式高压真空专用断路器。5组该断路器任意可选,可根据总补偿容量分组。
(4)进行网络通讯。将运行状态信息、自诊断信息向外传送,并接受调度及当地监控主机发来的命令,实现电容器投切及升压降压的遥控操作。有4种工作方式可选择:调压远动、补偿自动,调压自动、补偿远动,调压远动、补偿远动,调压自动、补偿自动。
(5)实时显示有关参数。包括主变低压侧电压、电流、功率因数及电容器的投切状态等。
(6)具有完善的保护功能。具有PT断线闭锁功能、过电压保护功能、低电压保护功能、测量功能及报警功能。另外,每组电容均设有独立的微机保护,对电容器可实现三段过流及零序电压保护,以取代传统的熔管保护。
2.2 装置的原理
(1)无功补偿控制装置功率因数的算法
该装置首先将输入信号(包括基波分量与谐波分量)分实部、虚部展开,其中,实部与虚部的幅值分别采用傅氏变换求取,然后利用基波分量的实部与虚部求取其幅值和相位,最后根据相位差计算功率因数[5]。
(2)无功补偿与调压原理
无功补偿和调压是根据各变电站实际运行状况而定的。目前,大部分负荷为感性负载,故本装置采用补偿电容的方式补偿感性负载引起的电压与电流的相位差,以降低损耗、提高电能质量。