概述

     电压优化精细补偿装置是结合福建省多山区，线路较长，线路末端电压较低而专门研发的一套无功补偿装置，具有优化线路及末端电压，提高功率因数的功能，该产品在整体福建省属首创技术。而且在福建省已有几千套的使用业绩。

一常规低压无功补偿柜工作方式及其特点

    常规电容补偿柜是主要通过普通无功补偿控制器和投切开关,和电力电容器组合,根据功率因数的高低,来投切电力电容器,来提高功率因数,其投切的原理是根据功率因九的高低或无功功率无功率的大小,来判断是否要投切,起到补偿的目的.

常规电容补偿柜缺点也很明显,单一的判断模式,容易形成频繁投切,如在投切的临界点,不投入电容器就会欠补偿,投入电容器就会过补偿,因此会形成频繁投切,形成投切震荡,形成电压拨动,从而不能够正常用电,另一个问题,一些线路较的用电区域,存在这样一种情况,线路的功率因数很高,但是线路的电压却很低,这时依靠功率因数或无功功率就无法再补偿.通过我司研发的基于电压优化精细补偿装置,可以很好的解决这些问题.

基于电压优化精细补偿装置的设计理论:

      a)参考指标包括:电压,功率因数,无功功率.

      b)补偿类型包括:电压型补偿,无功功率型补偿.

      c)优化电压型补偿: 通过终端采集电压电流信号,经FFT变换得到三相电压. 当三相电压低于下限电压,则进行电容投入,当电压高于上限电压则停止投入,这时形成一个投切稳定区,也就是过补偿可调,在不允许过补偿时,出现过补就会切除投入电容,在允许过补偿时,当负无功功率大于设定的门限时则切除投入电容.当电压高于极限电压上限时则切除投入电容. 当谐波大于设定门限值,则切除投入电容.当出现缺相也切除投入电容.

     d)无功功率型补偿:终端采集到电压电流信号,算出无功功率及功率因数,从而综合判断.当三相无功功率高于设置电容容量,则进行电容投入,等容投切按先投后切,先投共补后投分补,先切分补后切共补,不等容按无功功率先投小的,再投大的,切除时先切除大的再切除小的. 过补偿可调,在不允许过补偿时,出现过补就会切除投入电容,在允许过补偿时,当负无功功率大于设定的门限时则切除投入电容..当谐波大于门限值,则切除投入电容.当出现缺相也切除投入电容.

 

二系统构成及实现

  “基于电压优化精细补偿装置”有以下四个单元组成：系统软件管理单元;测量控制单元;无线通讯模块;无功补偿单元。 

各部分功能：

     1、主站管理单元，可以不用上杆，系统主站就能通过分析处理测控单元上传的电网实时信息数据，同时也能够修改终端参数，把终端里存储的数据抄收到系统中，可以进行数据分析，统计，及报表打印。

     2、测量控制单元是利用电压、电流互感器从电网中检测各种电网信息数据，经过信号转换、运算、分析和控制决策，最后由控制器自行进行电压优化精细补偿的运算，发出数字投切指令（。

    3、无线通讯模块单元是利用无线通讯网络将测控单元（控制器）发来的线路电网信息数据发送给主站或将主站的指令下发到测控单元的数据传输通道。此单元是实现系统达到就地四遥（遥测、遥信、遥调、遥控）的关键。

    4、无功补偿单元为无功功率发生单元通过接受测控单元的投切指令完成开关的合、分闸动作，接通和开断电容器组，电压优化精细补偿投切单元在系统中起着主要作用，其他单元都是为它服务的，它的主要组成，包话，电压优化精细补偿控制器，智能电容器，电流互感器，避雷器，断路器等。

无功补偿单元主要技术参数

    额定频率：          50HZ

    额定电压：          380V

    额定绝缘电压:       660V

    额定电流：          视变压器容量与之匹配

    断路器额定短路开断电流    30KA

    电气间隙          ≥5.5mm

    爬电距离          ≥12.5mm

    外壳防护等级        IP30

功能实现过程

     将电压优精细补偿装置装在电线杆上,将线路三相电压接入,装置采集三相电压信号,通过电流互感器可以采集到电流信号,由电压优化精细补偿控制器,进行实时监测分析,根据设定的投切模式,满足投切条件时,由电压优化精细补偿控制器发出投切指令,可控硅开关接到投切指令以后,来负责电容器和电网的接通和断开,具体投切条件是,通过监测工作电压,功率因数,无功功率,当其低于正常范围的时候,终端将自动调节补偿,从而使工作电压达到一个合理的范围,允许过补偿和不允许过补偿可设定,允许过补偿的量也可调,从而起到优化工作电压的作用;降低线损:通过优化电压,无功补偿,提高功率因数,从而改善电能质量,起到降低线损的作用;精细化补偿:共补和分补自动选择来最优组合来补偿,根据无功功率来精确补偿,以及自动分相无功补偿投切控制等功能.

三系统的主要功能

优化电压,降低无功

   通过全理的投入电力电容器,可以优化电压,提高功率因数,从而改善电能质量,起到用电节能减排的作用.

采集功能

    三相电压；三相电流；三相有功功率；三相无功功率；三相功率因数；电量总量；三相电压、三相电流的波形真度、畸变因数；三相的2～13次谐波含量及总谐波含量；频率。

记录功能

    能统计记录各相电压、电流、功率因数、有功/无功功率、谐波、频率的最大值、最小值及出现时刻;能统计记录每组电容投切次数、投入时间;能统计记录各相电压超上、下限时间及缺相时间;能统计记录15分钟最大电流;能统计记录停电时刻、来电时刻;能统计记录有功/无功电量、月累计停电时间;能整点记录各相电压、电流、功率因数、有功/无功功率、有功/无功电量、频率;能整点记录电压/电流各次谐波、电压谐波精度达到千分位;能记录各相电压值超上、下限的累计时间、超限率及电压合格率;能统计庙宇时间段内的运行时间、超限时间、供电可靠率及电压合格率;能实时记录有功/无功电度字头、失电不丢失数据;能记录整点负荷率和有、无电量;能记录每日最大、小负荷率及出现时间;能记录每日最大、小三相负荷不平衡率及出现时间。.

显示功能

    可实时显示三相电压、电流、功率因数、有功/无功电度、零序电流、电压/电流谐波、频率、电容器投切状态、故障状态、系统时间;可显示设备编号、电流互感器变比、有功／无功电度初值预置值欠压、电压上／下限值、零序电流超限值、电压谐波总畸变率超限值、投切电容器的路数、编码方式、每路电容容量、投切电压门限、投切延时时间等

设置参数.

    可设置密码、设备编号、电流互感器变比、有功／无功电度初值、系统时间;可设置过压／欠压保护值、电压上／下限值、零序电流超限值、电压谐波总畸变率超限值;可设置投切电容器的路数、编码方式、每路电容容量、投切电压门限、投切延时时间。无功投切控制功能能灵活适应三相共补、三相分补或两者结合的方式;可以分为:电压型补偿,无功功率型补偿;能智能选择电容器投切组合;投切控制取样物理为电压和功率因数;控制输出接点12路，每路DC12V(60mA)或者AC220V(5A);具有编码投切功能,投切方式可采用全Y、全△或Y+△接法;控制输出能适应电子开关、交流接触器、负荷电子开关或真空接触器等不同投切元件。

存储功能

    采集的各类数据能在终端存储2个月:整点数据一个点/小时;统计数据一个点/天;谐波数据一个点/小时;停电数据保存最近25条;

保护功能

    具有上电、断电保护功能和自检查复归功能;具有缺相保护功能;具有谐波超限保护功能; 超限及故障警示功能;当电网出现故障或某个报警参数超限时，对应参数反显、提示

小无线通讯功能

   支持短距离无线通信查询以及设置参数,定值.

上位机软件功能

   有完善的上位机软件,可用于现场短距离的数据通讯,如参数设置,数据抄收等.

四 设计控制参数，优化装置与现场用电情况的匹配。

      电压优化精细补偿装置要根据不同的用电情况,来设计现场装置的系统参数方案,这是该装置功能强大的地方,能够根据不同的现场来制定不同的控制策略,满足各种现场的使用要求,如现场需要根据无功功率进行补偿,即功率因数不高,0.85以下,那么就用无功功率模式来制定投切策略,通过无功功率,功率因数,电压,零序电流,电压谐波,电流谐波综合来判断,保证功率因数适中在一个合格的范围内,并且无投切震荡,如现场需根据电压进行投切控制,即电压低于198V,那么就要用电压模式进行投切,根据电压来制定投切策略,根据系统电压进行投切,保证系统电压是合格的范围内,保证用电的可靠性.

五解决的关键技术问题

    基于电压优化的低压精细无功补偿装置开发，重点解决的关键技术问题有以下几个方面:

    1如何有效利用电容器来优化电压，同时能够不产生过补偿及电压波动等问题。

    2 如何做到精细化补偿，又能够避免频繁投切，精细化实补偿会共补分补同时补偿而且分组会比较细，负荷较小的变动可能就会引起投切，如何能够避免频繁投切也是一大技术难题。

    3 结构优化设计。

六项目技术创新性及项目完成时主要技术指标

（1） 项目技术创新性

    1.首次在农网配电低压侧使用无功补偿原理与电压优化与关联，来优化电压，形成一个完整的电化优化解决方案。

    2.首次将精细化无功补偿补偿方案运用到农网配电项目中，实现补偿的精细化，又避免了频繁投切，三相不平衡以及过补偿等问题。

    3.首次将电压优化，精细化无功补偿，及配变监测，负荷实测，通讯管理，系统管理结合在一起，形成了一套既能优化电压又能补偿无功同还进行负荷实侧的综合管理系统。