電能質量混雜補償控制在企業配網中的應用探究
摘 要：隨著企業的發展，企業設備性能不斷提高，產品工藝過程對電能的質量要求也就越來越高，如何在企業配網中實現電能質量的控制方法，做到企業電能的良好應用，為企業的發展打下一個良好的基礎。本文通過對電能質量混雜補償控制在企業配網中的應用的探究，明白電能質量混雜補償控制在企業配網中的應用的重要意義。
關鍵詞：電能質量;企業配網;混雜補償控制
電能質量混雜補償控制就是通過利用有源和無源各自的特點進行互相補充，采取一定的互補方案來保證電能質量。電能質量混雜補償控制要結合企業配網的實際情況，結合企業中對電能質量的實際要求，提出科學而合理的補償方案。
一、在企業配網中電能質量混雜補償控制的原理
電能質量的好壞直接影響企業整個電力系統的問題，企業設備的安全以及企業的穩定發展，從而保障企業產品的質量。電能質量的控制就是對電能的電壓質量.電流質量.供電質量和用電質量的控制。
對于電能質量的控制主要針對的就是主要就是無功功率和諧波的問題，在現代企業配網中采用的治理電能質量的產品主要包括：固有電容補償器(FC).晶閘管投切電容器(TSC).晶閘管控制電控器(TCR)靜止無功發生器(SVG).有源電力濾波器(APF)等。而電能質量混雜補償控制就是對各種治理產品進行綜合利用，采用就地平衡.分區.分層的原則，結合各種補償裝置的性能，從而研發出一個多種補償裝置相結合的混雜式動態無功和諧波的治理系統，利用有源的快速響應特點和無源的廉價大容量的特點建立一個低成本高性能的電能質量補償系統。
在傳統電能質量補償控制使用的固定電容補償器雖然對功率有一定的補償，但是對電壓的波動.嬗變和諧波等的作用很小。因此在企業配網中的電能質量控制的主要方法是利用電力電子技術就地提供所需的功率支撐和吞吐諧波電流來實現限制無功功率和諧波電流等注入電網。就成本而言，對于每一個負載進行就地補償是很難的，宜采用分層集中補償的原則，對于每一個變電器的出線端進行集中的治理，這樣就可以解決多個電壓等級之間的無功功率和諧波的互相滲透，從而提高每一個變壓器的利用率，改善整個配電網的電能質量。
二、在企業配網中的電能質量混雜補償控制
1.在企業配電網中的電能質量混雜補償控制的具體應用
企業的電能質量控制要以實際的情況設計具體的控制方案。我們以某企業為例，其供電主要來源于由110KV給2臺30MVA的變壓器供電，接線的的方式采取的是YNyn0d11，其電壓的變比為110KV/35KV/10KV，容量為30000KVA/30000KVA/15000KVA。其具體的供電及補償如圖1.
圖1 某企業供電及補償示意圖
依照負載和治理裝置的特點，可以確定圖1中的A.B.C.D點為電能的補償點。A處為35KV母線，其負載為6和12脈波的整流負荷，所以在這點可以裝置TCR+FC型的SVC，將FC兼作3.5.7.11次的濾波器;B處是10KV的電弧爐所在的母線，為了抑制閃變且容量大，所以應該鏈式10KV直掛SVG才能滿足補償的速度，但是根據實際情況，考慮電弧爐工作每天只有8小時，不同的冶煉階段對無功需求具有很大的差異，所以為了減少運行損耗和節省有源部分容量，可以將其和多組的TSC兼FC相結合，其中FC兼作2次濾波支路，而兩條TSC支路兼作3次和5次的濾波器。C點是低壓動力變壓器，其主要的負載是焊機，具有瞬多諧波.瞬變.和補償容量大，而且搖搖補償整個10KV系統的諧波的特點，所在C點要采用多重化SVC兼FC直接進行并聯，這樣可以降低有源容量，從而降低成本;D處的生活變壓器采用箱變內多組低壓TSC補償，要作3次濾波支路和進行自動的分級補償。
2.企業配網中電能質量混雜補償控制的原理和通用控制器設計
2.1電能質量混雜補償控制的原理
基于專家規則SVG兼TSC協同控制。因為TSC屬于分級可調，而SVG能在容性和感性范圍內快速連續的可調，而負載是感性，所以通過對兩種裝置的容量的合理分配就可以實現較大范圍的容性連續輸出。分級TSC對無功進行粗調讓補償后的無功處于SVG的調控的范圍之內，在依靠SVG補償剩下的或者由于補償過多的無功功率，這樣就可以做到低成本的無功的連續調整。
分時變頻多重化SVG兼FC的綜合控制。由于企業中有獨自的工作規律，所以各個時間段對電能的質量的要求也不一樣。所以在低壓動力線的補償裝置要采取不同的時間段變開關頻率調制，來實現補償的無功功率和諧波的大小，充分利用有源容量，同事滿足諧波治理和低壓動力線無功補償的目的，而開關頻率的控制要依靠變載波的頻率來實現。在補償諧波的時候，采用分頻補償的方式來防止有源和無源的耦合，而分頻補償就是指有源不補償的時候線路可以有相應的濾波支路的諧波。
2.2電能質量控制裝置的通用控制器設計
由于TSC.TCR.SVG.SPF對于控制有著不同的要求，所以要實現控制平臺的通用化以及軟件的模塊化，開發了基于雙DSP2812與雙FPGA相結合為控制板的通用變流器控制平臺，采用10層板布線。根據對不同的控制采取不同的方式，具體的控制設計如圖2.
圖2 控制器設計圖
用作TSC.TCR和SVC的控制，由DAP2進行AD采集，并完成出發控制盒電能質量分析計算，FRGA2完成脈沖的產生和回報的讀取;DSP1通過DRAM與DSP1通訊，然后將相關的信息依靠通訊反饋把信息反饋給監控系統。
用作鏈式SVG控制，用DSP2進行AD進行采集，計算出母線需要補償的無功電流的等量。接收FPGA2通過光纖與高壓側每個模塊的控制器進行高速串行通訊得到的直流電壓，計算補償器所要輸出的電壓的幅值和相角并送給FPGA2。FPGA2根據接收的幅值和相角產生多路帶死區和移相的PWM信號。同時FP-CA2還完成相應的保護功能;DSP1通過DRAM與DSP2.FPGA2通訊，將相關信息壁通過通訊反饋給臨控系統。
用于多重化SVG和APF的控制。用DSP2進行AD采集，完成各重參考電壓的計算，然后通過總線將計算的瞬時值傳輸給FPGA2，FPGA2接受到參考數據并與三角波進行比較后產生相應的處罰脈沖，FPGA2完成相應保護功能，DSP1通過DRAM和DSP2通訊，將相關信息反饋給控制系統。
三、電能質量混雜補償控制在企業配網中的應用效果
通過以上對企業配網中電能質量混雜補償控制的原理.在企業配電網中的電能質量混雜補償控制的具體應用以及電能質量混雜補償控制的原理.電能質量控制裝置的通用控制器設計等方
面的分析，對我們更好地了解電能質量混雜控制在企業配電網中的運用有一定的指導作用，這對于電能質量混雜補償控制在企業配網中的實際應用效果提供了參考性的意見，而在工業或者企業的實際應用領域中可以運用到工業或者企業各個用電或者供電系統中，它的延展性是很高的，應用領域也較廣泛。比如電力機車方面的應用，還有電氣化鐵道.電容器方面的電能補償應用等。這種電能質量混雜補償控制在工業或企業的配網中可以發揮良好的運用效果，為了驗證工業或企業各個用電和供電系統的補償效果，筆者對混合裝置的投入運行后的圖中示例的各點的電能質量進行了24小時的對比測試，測試表明，各個補償點的電能質量都有明顯的改善，而且電能損耗也有較大的降低，同時其他各項指標都有明顯的改善，這說明配電網對于工業或企業的電能質量問題進行了就地補償，而且沒有對外網的電能質量產生影響，達到了節能的目的，工業或企業的電能利用率也提高了，電能質量混雜補償控制提高了平均功率不平衡因素，使得有功出力明顯的增加，提高了變壓器的利用率，也減少了實際的用電成本，這些都可以說明電能質量混雜補償控制在工業或企業配網中的良好應用效果和它在供電系統中的多領域應用，因此在企業配網中應該更好地應用電能質量混雜控制方法并進行科學合理的運用，結合企業的實際情況，根據分層.分區.就地平衡的原則，對企業的配網負載實況進行實際了解，提出科學而合理的電能質量混雜補償控制方案，合理的應用治理裝置，從而有效的對企業電能質量的控制。企業良好的電能質量，將幫助企業進行良好的生產，降低產生成本，為企業的長遠發展和壯大提供堅實的基礎保障。
參考文獻
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