电压无功控制装置的制作方法

专利名称：电压无功控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力自动控制设备技术领域，涉及一种用于电力 系统、变电站的电压无功控制装置，特别是一种适合两台并列运行有 载调压变压器的电压无功控制装置。
背景技术：
在供电系统中，电压稳定是考核供电质量的一个重要指标，也是 系统运行的重要参数。系统无功功率的传输不仅会降低系统的传输容 量，而且会造成增大线路损耗，使供电系统的电力设备工作效率下降， 造成电力浪费和供电质量下降。
近年来，为了提高电力系统电力的供电质量，稳定电压，合理补 偿无功功率，在各种电压等级的变电站中普遍安装了有载调压变压 器，并安装了适当容量的电力电容器组。如何合理调节控制有载调压 变压器和电力电容器组，已成为提高供电质量和输变电效率、减少线 路损耗的关键。
目前采用的有载调压变压器控制主要有两种形式， 一种是VQC 控制器，另一种是专用的变压器有载调压控制器。实际应用中，当在 一个变电站中两台变压器分列运行时,采用上述两种控制器对变压器 进行电压调节控制基本可以实现，但当两台变压器并列运行(特别是 当两台变压器的调压抽头不一致)时，由于该两种控制器是分别对两 台变压器进行控制的，调节控制过程不易同步，这样可能在两台变压 器之间产生环流，所以，现有的有载调压控制器在两台变压器并列运 行一般不采用自动投入，只能手动运行，难以适应无人值班或少人值 守变电站的运行要求。而就系统补偿无功功率方面而言，随着无功补偿技术的发展，目前各种补偿方式，从静止补偿到动态补偿，从有触 点补偿到无触点补偿，虽都已取得了一定的运行经验，但依然还存在 有一些实际问题，如无功倒送问题、谐振波问题、补偿方式问题、控 制装置的可靠性及准确性问题等等,这些问题仍有待于本领域技术人 员加以进一步地研究解决。
实用新型内容
本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一 种结构合理、运行可靠、配置安装灵活方便、可实现有载调压变压器 并列运行时自动调压的电压无功控制装置。
为实现上述发明目的而设计的电压无功控制装置为一个联接在 两台变压器有载分接开关自动调节器和投切电容器组的投切控制端 之间的电压无功补偿控制装置，由电量转换单元、电量采集单元、中 央控制单元、开关量输入单元、开关量输出单元、控制、报警输出单 元和电源组成，电量转换单元的输出端经电量采集单元后通至中央控 制单元的数字信号输入端，中央控制单元的开关量输入端与开关量输 入单元的输出端联接，中央控制单元的开关量输出端与开关量输出单 元的输入端和控制、报警输出单元的输入端联接。实际控制过程中， 实时参数采集采用电量转换单元(电量变送器)实现对各种工频量进
行变换，再通过电量采集单元(高速A/D转换模块)进行数据采样，综 合现场各种运行状态，采用可编程计算机控制器(中央控制单元，采 用B&R公司的PP41可编程计算机控制器，简称PPC)进行快速分析运 算和智能决策，最后通过开关量输出单元对控制、报警输出单元进行 控制。
采用该装置对变压器进行有载调压控制的原理是变压器在非并 列运行方式时，为分立控制，采用按电压控制的方法；变压器在并列 运行方式时，其控制思路为保持两台变压器在尽可能相同的变压比下运行，在调节过程中，先调节级差小的变压器，后调节级差大的变压 器，继而再调接级差小的变压器，在调节时保持最小级差；当第一台 变压器经调节后并不再执行第二台变压器在发出调节指令时，第一台 变压器应回到原有的档位。与之相应，投切电容器组的投切控制按照 系统无功功率缺额和无功发展趋势相结合的原则，考虑电压和功率因 数的影响，确定电容器组的投切。为了保证补偿装置运行的可靠性， 在控制装置中，设置投切时段控制、闭锁控制、故障报警等功能。考 虑到补偿装置运行的灵活性，在控制装置中，设置就地手动控制和自 动控制闭锁切换功能以及状态数据显示功能和数据通讯功能。 与现有技术相比，本实用新型所述装置主要有以下特点
一、 本实用新型针对本领域存在有两台调压抽头不一致的变压器 要求并列运行的要求和无功补偿装置的实际情况,在不改变变压器运 行状态和电容器组的情况下，使其充分发挥调压、无功补偿作用，达 到最佳的效果，对提高供电质量，降低线路和主要电力设备的损耗， 具有特别重要的作用和意义，同时也具有广泛的推广应用价值。
二、 该装置在系统设计上首次引入面相对象的设计思想，以各种 组件模型为基础，采用先进的PCC技术进行电压无功控制装置的开 发，不但使开发的电压无功控制装置可靠性大大提高，同时使该装置 组态简单方便并具有较强的适应性和灵活性，可适合具有两台有载调 压变压器典型接线和运行方式的变电站，输出控制量可根据电容器组 数的多少扩展。
三、 引入将电压调节和无功补偿控制分开实施、协调配合的控制 思想，符合危险分散的设计原则，提高了变电站设备运行的可靠性和 运行的灵活性。
四、 采用实时运行参数和设备参数进行电压预测，运用运行方式 自适应和运行状态自适应的智能控制方案，提高变电站设备运行灵活性，有效减少了调压装置、电容器投切的动作次数，提高了装置的可 靠性。
五、具有多种标准通讯接口，可与远方或本地通讯网络连接，可 实现调压、无功的网络化控制，实行电压、无功优化。

图1是本实用新型的系统结构图。
图2是本实用新型一个具体实施例的原理结构框图。
具体实施方式

以下结合附图对本实用新型结构功能内容、投切电容器组的投切 控制原理以及自动适应变电站的运行方式做进一步说明
一、该装置中各组件的实际结构组成和作用
参见附图，本实用新型涉及一个联接在同一变电站两台变压器 Bl、 B2有载分接开关自动调节器和投切电容器组Cu、 Ci2、 Ci3、 Ci4
的投切控制端之间的电压无功补偿控制装置，其硬件设计主要由电量 转换单元、电量采集单元、中央控制单元(PPC)、开关量输入单元、 开关量输出单元和控制、报警输出单元、电源等组成。组件联结结构 上，电量转换单元的输出端经电量采集单元后与中央控制单元的数字 信号输入端联接，中央控制单元的开关量输入端与开关量输入单元的 输出端联接，中央控制单元的开关量输出端与开关量输出单元的输入 端和控制、报警输出单元的输入端联接。各工作单元的结构组成及功 能分别如下所述。
1、电量转换单元
电量转换单元主要用来实现将被测电量转换成线性比例直流电 压输出的功能，该装置采用中外合资海盐普博电机有限公司的GP系 列电量变送器，包括图1中所示的电压变送器和功率变送器，用于完 成电压、有功功率和无功功率的转换。GP系列电量变送器采用了 ASIC技术制造的大规模变送器特制芯 片，具有优异温度特性和长期稳定性，良好的抗电冲击性能和过载性 能，高水准的精确度和线性度，不需要经常效验和维护，完全符合 IEC、 ANSI、 BEAMA等标准要求。
2、 电量采集单元
电量采集单元是将模拟量信号转换为数字信号的单元,该单元采 用两块B&R2000系列的AI354模拟量输入模块，该模块输入信号为 +/-10V ， 12位分辨率，线性误差〈0. 1%，输入阻抗> 20兆欧，每个 模块具有4个输入通道。
3、 中央控制单元(PPC)
中央控制单元是该装置的核心，用来实现各种数值运算，逻辑运 算和控制算法，该单元采用B&R公司的PP41可编程计算机控制器， 可编程计算机控制器(PPC)代表着一个全新的控制概念，它集成了可 编程控制器(PLC)的标准控制功能和工业计算机的分析运算能力，安 装实时多任务操作系统，采用高级编程语言进行模块化编程，为实现 各种智能化控制算法提供了良好的开发基础。PCC还具有先进的现场 总线通讯系统，可通过CAN、 RS232、 RS485、 PROFIBUS、 ETHERNET 等可组成各种网络，是一种较完美的自动控制设备，用它开发的电压 无功控制装置，不但可靠性高，而且功能强大，完全满足电压无功优 化控制的要求。该装置产品中的CPU具有多任务处理功能，具有硬件 看门狗电路，其指令周期0.8微秒，实时时钟分辨率为1秒，提供 RS232和CAN两个标准通讯接口 。
4、 开关量输入单元和开关量输出输出单元 开关量输入和输出单元是将状态或事件信号转换为数字信号输
入PPC或将PPC输出的数字信号转换成开关量输出的单元，两单元均 采用B&R PP41系列自带模块，该模块具有16个开关量输入通道和20个开关量输出通道。
5、 控制、报警输出单元
控制、报警输出单元采用继电器输出，继电器采用欧姆龙继电器。 由控制和报警输出单元驱动的投切控制回路采用GU型，技术参数
为触点容量30A,电气寿命10万次，安规认证UL E141060;
信号输出回路采用MI 2ploes型，技术参数为触点容量5A，电 气寿命IO万次，安规认证UL E141060。
6、 电源
电源采用AC/DC 24V开关电源，允许输入电压范围180V—240V。
二、 电容器投切控制原理
按照系统无功需求量和电压变化预测值相结合的原则，进行综合
判断控制电容器投切。电压分为6档 第一档电压〉Umax强切电容器。 第二档电压〈Umax并且电压^Umax-UD只切不投。 第三档电压〈Umax-UD并且电压^Umin+UD正常投切。 第四档电压〈Umin+UD并且电压^Umin只投不切。 第五档电压〈Umin并且电压^7.5KV强投电容器。 第六档电压〈7.5KV强切电容器。 UD:电容器投入或切除后，电压的变化值。 电容器投入动作条件当电压在第三档、第四档时，测量无功功
率大于整定投入无功功率值、装置发出电容器投入指令。当电压在第
五档时，装置发出电容器强投指令。
电容器切除动作条件当电压在第二档、第三档时，测量无功功
率小于整定切除无功功率值、电容器切除。当电压在第一档、第六档 时，装置发出电容器强切指令。
三、 自动适应变电站的运行方式A. 母线分段运行母联断路器100处于断开状态，101断路器闭合，根据测量值U101、 Ql控制Cll、 C12的投切；102断路器闭合，根据测量值U102、 Q2控制C21、 C22的投切。
B. 母线不分段运行(一)母联断路器100闭合，IOI断路器闭合，102断路器断开，此时根据测量值U101、U102、 (Q1+Q2)控制C11、C12 、 C21、 C22的投切。工作中注意UIOI、 U102两个电压的配合如其中一个小于0. 75Ue时另一个电压为正常值，则认为一侧母线出现电压回路断线，正常值的电压为控制量。
C. 母线不分段运行(二)母联断路器100闭合，102断路器闭合，101断路器断开，此时根据测量值U101、U102、 (Q1+Q2)控制C11、C12 、 C21、 C22的投切。工作中注意UIOI、 U102两个电压的配合如其中一个小于0. 75Ue时另一个电压为正常值，则认为一侧母线出现电压回路断线，正常值的电压为控制量。
D. 母线不分段运行(三)母联断路器100闭合，101和102断路器都闭合，此时根据测量值UIOI、 U102、 (Q1+Q2)控制C11、 C12 、C21、 C22的投切；工作中注意UIOI、 U102两个电压的配合如其中一个小于0. 75Ue时另一个电压为正常值，则认为一侧母线出现电压回路断线，正常值的电压为控制量。
四、变压器进行有载调压控制的原理变压器在非并列运行方式时，为分立控制，采用按电压控制的方法；变压器在并列运行方式时，其控制思路为保持两台变压器在尽可能相同的变压比下运行，在调节过程中，先调节级差小的变压器，后调节级差大的变压器，继而再调接级差小的变压器，在调节时保持最小级差；当第一台变压器经调节后并不再执行第二台变压器在发出调节指
令时，第一台变压器应回到原有的档位。
权利要求1、一种电压无功控制装置，包括一个联接在同一变电站两台变压器(B1、B2)有载调压开关自动调节器和投切电容器组(C11、C12、C13、C14)的投切控制端之间的电压无功补偿控制装置，其特征在于它由电量转换单元、电量采集单元、中央控制单元、开关量输入单元、开关量输出单元和控制、报警输出单元组成，电量转换单元的输出端经电量采集单元后通至中央控制单元的数字信号输入端，中央控制单元的开关量输入端与开关量输入单元的输出端联接，中央控制单元的开关量输出端与开关量输出单元的输入端和控制、报警输出单元的输入端联接。
2、 根据权利要求l所述的电压无功控制装置，其特征在于所说 的中央控制单元以及开关量输入和输出单元采用自带开关量输入、输 出模块的PP41可编程计算机控制器。
3、 根据权利要求l所述的电压无功控制装置，其特征在于所说 的电量转换单元由GP系列电量变送器构成，包括电压变送器和功率 变送器。
专利摘要本实用新型涉及一种适合两台并列运行变压器有载调压的电压无功控制装置，包括一个联接在同一变电站两台变压器有载调压开关自动调节器和投切电容器组间的电压无功补偿控制装置，由电量转换、电量采集、中央控制、开关量输入输出及控制、报警输出等单元组成，电量转换单元经电量采集单元与中央控制单元联接，中央控制单元的开关量输入端与开关量输入单元的输出端联接，中央控制单元的开关量输出端分别接至开关量输出单元和控制报警输出单元的输入端。采用该装置可实现在变压器并列运行或分列运行时均能准确可靠地调节变压器的分接头，保证变电站稳定可靠的运行，同时该装置还具有无功补偿控制等功能。
文档编号H02J3/16GK201286016SQ20082022208
公开日2009年8月5日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者唐小娜, 艳 王, 王锁川, 白亚为, 解建宝, 郭怀德 申请人:西安电力高等专科学校