TSC低压动态无功补偿装置的设计与应用_楼晓春
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图 5 电压检测及触发电路
4 串联电感 采用电源电压等于电容器两端电压的时刻投切
电容器可以避免合闸冲击电流 , 不串联电抗器完全
图 6 补偿装置的结构框图
负荷电流 、电压信号经阻耦合 、采样保持和 AΠD 转换后 ,结合数字滤波技术 ,就可以准确又快速地检 测出无功功率 。本装置不采用功率因数而采用无功 功率作为控制变量 ,按负荷实际所需无功自动分级 投切电容器组 ,同时设置独特的自适应梯级死区 ,一 次调节到位 ,不仅避免了投切振荡 ,还避免了电容器 组不必要的频繁投切 。
电压和电流进行采样 ,记电压 、电流的对应采样值为
u1 、u2 、i1 、i2 ,则该相的无功功率
二进制 8 :4 :2 :1 分 4 组进行补偿 ,以提高补偿精度 。 晶闸管电压
USCR = 2 2 k1 k2 U
(1)
式中 k1 ———电压裕度 ,取 k1 = 1. 1 ;
Q
由于三相四线制配电网中三相负荷往往是不平 衡的 ,考虑到分相补偿的要求 ,本文采用图 1 作为 TSC 的主电路 。星形联接电容器组的每相电容器按
图 1 主电路结构
晶闸管电流
ISCR = 215πf CU ×10 - 6
(2)
式中 f ———频率 , f = 50 Hz ;
C ———电容容量 μ, F。
收稿日期 :2008202218
本刊声明
《煤矿机械》杂志连续 4 次被认定为中文核心期刊 ,黑龙江省优秀期刊 ,列入《剑桥科学文摘》《、文摘杂志》来源期刊 。本刊已加入“中国期
刊网”、“万方数据网”和“重庆维普网”,作者稿酬由本杂志社一次付清 。本杂志社属自负盈亏单位 ,在本刊发表文章收发表费 ,同时也付给作者
Design and Applyment of TSC Low - voltage Dynamic Reactive Power Compensation Device
LOU Xiao - chun , CHEN Sui - sheng ( Hangzhou Vocational and Technical College , Hangzhou 310018 , China)
图 2 某相电源的基波电压与基波电流
图 3 无功功率检测原理电路框图
3 无冲击投入问题 TSC 的理想投切方式是投切时电容器两端的电
压无突变 ,即最佳投切时间是电源电压等于电容器 两端电压的时刻 。此时投切电容器 ,不会产生合闸 冲击电流 。理想投切时刻波形如图 4 所示 。
是可以的 。但为了限制因晶闸管误触发或事故情况 下引起的合闸冲击电流 ,抑制高次谐波 ,一般还是应 当串联电抗器 。
内页 (黑白) 2 400
内页 (半版) 1 200
— 169 —
图 4 TSC 理想投切时刻原理说明
由于电源电压与电容器两端电压的差值为晶闸 管两端的电压 ,所以可以通过检测晶闸管两端的电 压来确定最佳的投入时刻 ,如图 5 所示 ,反并联的一 对晶闸管作为投切电容器的开关 。由于晶闸管两端 的电压是一个有直流偏移的交流量 (为零到 2 倍峰 值电压之间变化) ,为避免互感器饱和而影响过零检 测 ,晶闸管两端电压信号的采集选用 LEM 模块 。当 晶闸管两端的电压过零时产生负窄脉冲 ,并与投切 命令配合产生触发晶闸管的脉冲序列 。
=
u1 i2 - u2 i1 2sin α
(3)
对于谐波量大的场合 ,取若干组数据 ,结合数字
滤波技术 ,就可以既准确又快速地检测出无功功率
Q 。无功功率检测原理电路如图 3 所示 。
— 168 —
第 29 卷第 7 期 TSC 低压动态无功补偿装置的设计与应用 ———楼晓春 ,等 Vol129No17
(10) :22 - 26. [3 ]张永军 ,孟文博 ,赵积春 ,等. 一种 TSC 低压动补与滤波装置的关
键性技术分析[J ] . 微计算机信息 ,2004 (12) :100 - 101.
作者简介 : 楼晓春(1971 - ) ,浙江义乌人 ,硕士在读 ,讲师 ,现从事 自动控制方面的教学和科研工作 ,参与省教育厅科研课题 1 项 ,主持横 向课题 1 项 ,副主编国家“十一五”规划教材 2 本 ,发表论文多篇.
对于不对称负载 ,可以分相检测 ,可以实现分相 的动态无功功率补偿 。
参考文献 : [1 ]张劲光 ,吴加新 ,张宝华. 低压型 TSC 主回路不同接线方式调谐波 特性分析[J ] . 继电器 ,2002 (7) :34 - 36. [2 ]何一浩 ,王树民. TSC 动态无功补偿技术评述 [J ] . 中国电力 ,2004
投稿 。
2008 年本刊发布广告价格如下 (老客户老价格 ,新客户执行新价格 ,多登优惠) (元Π版) :
封面 (彩色) 10 000
封二 (彩色) 8 000
插页 (彩色) 7 000
封底 (彩色) 9 000
封三 (彩色) 7 500
插页 (黑白) 4 000
插页 (黑白半版) 2 400
并联电容配置的电抗器主要有以下几种类型 : (1) < 0. 5 % :主要目的是限制合闸冲击电流 ; (2) 4. 5 %或 6 % :抑制 5 次以上的谐波 ; (3) 12 %～13 % :抑制 3 次以上的谐波 。 5 控制系统 本文设计的 TSC 低压动态无功补偿装置的控 制系统如图 6 所示 。系统采用 80C31 高速单片机作 为核心控制器件 ,系统主要由电压电流采集单元 、同 步锁相单元 、专用综合保护单元等组成 。
稿酬 ,如有不同意上面所述者 ,请来函说明 ,本杂志社将做适当处理 。投稿必须通过电子信箱发来 ,投稿只能用 Word 排双栏版并请仔细阅读 ,
字数在 3 000～5 000 字为宜 。投稿之前 ,请查看 mkjx1cn 网址投稿须知 ,在第一作者简介文末留下联系电话 、电子信箱 。
2008 年本刊仍为国际标准 A4 开本 ,208 页 ,定价每册 15 元 ,全年 12 册 180 元 ,订阅者可到当地邮局订阅 ,也可来函索取征订单 ,欢迎订阅 、
摘 要 : 介绍了一种适用于中低压配电网的 TSC 动态无功补偿装置及应用 ,可满足低压配电 网基波无功补偿的快速性和实时性要求 。分析了 TSC 主电路 4 种接线方式的特点 ,详细地阐述了 多组电容器的自动分级投切 、无功功率快速检测及晶闸管触发电路等关键问题的解决办法 。
关键词 : 无功补偿 ; 晶闸管投切电容器 ; 电容器 中图分类号 : TM715 文献标志码 : A 文章编号 :100320794 (2008) 0720168202
பைடு நூலகம்
种 。晶闸管投切电容器 ( TSC) 是一种利用晶闸管作
为无触点开关的静止无功补偿装置 ,广泛应用于配 电系统中 ,是静止无功补偿技术的发展方向 。
与机械投切电容器相比 ,晶闸管的通 、断是无触 点式的 ,其操作寿命几乎是无限的 ,可以频繁投切 , 而且投切时刻是可以精确控制 ,因此能实现无过渡 过程的平稳投入和切除 (动态响应时间为 0. 01～0. 02 s) 。此外 , TSC 还具有成本低 ,运行时不产生谐 波 ,损耗小的优点 。TSC 能快速跟踪冲击负荷的突 变 ,实现动态无功补偿 ,减小电压波动 ,提高电能质 量 ,节约电能 。 1 TSC 主电路
0 前言 静止无功补偿是指用静止开关投切电容器或电
抗器 ,吸收或发出无功电流的能力 ,具有提高系统的
k2 ———电网电压波动系数 ,取 k2 = 1. 1 ; U ———电网额定电压 。
功率因数 、稳定系统电压 、抑制系统振荡等功能 。目
前 ,静止开关主要分为机械开关和电力电子开关 2
2 无功功率的快速检测
为了满足冲击性负荷动态无功补偿和抑制电压
波动 、电压闪变的要求 ,采用瞬态无功功率检测办
法 ,将基波无功功率的计算时间缩小到 3. 3 ms ,可以
快速地检测出无功功率 ,结合阻容滤波和数字滤波
技术 ,大大提高了无功功率的检测精度 。
如图 2 所示 ,在间隔α角度的任意 t1 、t2 时刻对
Abstract :A kind of TSC dynamic reactive power compensation device applicable for middle and low - pressure distribution network is introduced , it meets rapid and real - time requirement of low - pressure distribution network fundamental wave reactive power compensation. The characteristic of TSC main circuit four kinds of mode of connection is analyzed ,and the solving method of key problems about thyristor trigger circuit ,reactive power rapid detection and automatic classing of multi - group capacitors is particular represented. Key words :reactive compensation ; thyristor switching capacitor ( TSC) ; capacitor
第 29 卷第 2008 年
7 7
期 月
煤 Coal
矿 机 械 Mine Machinery
Vol129No17
Jul . 2 0 0 8
TSC 低压动态无功补偿装置的设计与应用
楼晓春 , 陈岁生 (杭州职业技术学院 , 杭州 310018)
4 串联电感 采用电源电压等于电容器两端电压的时刻投切
电容器可以避免合闸冲击电流 , 不串联电抗器完全
图 6 补偿装置的结构框图
负荷电流 、电压信号经阻耦合 、采样保持和 AΠD 转换后 ,结合数字滤波技术 ,就可以准确又快速地检 测出无功功率 。本装置不采用功率因数而采用无功 功率作为控制变量 ,按负荷实际所需无功自动分级 投切电容器组 ,同时设置独特的自适应梯级死区 ,一 次调节到位 ,不仅避免了投切振荡 ,还避免了电容器 组不必要的频繁投切 。
电压和电流进行采样 ,记电压 、电流的对应采样值为
u1 、u2 、i1 、i2 ,则该相的无功功率
二进制 8 :4 :2 :1 分 4 组进行补偿 ,以提高补偿精度 。 晶闸管电压
USCR = 2 2 k1 k2 U
(1)
式中 k1 ———电压裕度 ,取 k1 = 1. 1 ;
Q
由于三相四线制配电网中三相负荷往往是不平 衡的 ,考虑到分相补偿的要求 ,本文采用图 1 作为 TSC 的主电路 。星形联接电容器组的每相电容器按
图 1 主电路结构
晶闸管电流
ISCR = 215πf CU ×10 - 6
(2)
式中 f ———频率 , f = 50 Hz ;
C ———电容容量 μ, F。
收稿日期 :2008202218
本刊声明
《煤矿机械》杂志连续 4 次被认定为中文核心期刊 ,黑龙江省优秀期刊 ,列入《剑桥科学文摘》《、文摘杂志》来源期刊 。本刊已加入“中国期
刊网”、“万方数据网”和“重庆维普网”,作者稿酬由本杂志社一次付清 。本杂志社属自负盈亏单位 ,在本刊发表文章收发表费 ,同时也付给作者
Design and Applyment of TSC Low - voltage Dynamic Reactive Power Compensation Device
LOU Xiao - chun , CHEN Sui - sheng ( Hangzhou Vocational and Technical College , Hangzhou 310018 , China)
图 2 某相电源的基波电压与基波电流
图 3 无功功率检测原理电路框图
3 无冲击投入问题 TSC 的理想投切方式是投切时电容器两端的电
压无突变 ,即最佳投切时间是电源电压等于电容器 两端电压的时刻 。此时投切电容器 ,不会产生合闸 冲击电流 。理想投切时刻波形如图 4 所示 。
是可以的 。但为了限制因晶闸管误触发或事故情况 下引起的合闸冲击电流 ,抑制高次谐波 ,一般还是应 当串联电抗器 。
内页 (黑白) 2 400
内页 (半版) 1 200
— 169 —
图 4 TSC 理想投切时刻原理说明
由于电源电压与电容器两端电压的差值为晶闸 管两端的电压 ,所以可以通过检测晶闸管两端的电 压来确定最佳的投入时刻 ,如图 5 所示 ,反并联的一 对晶闸管作为投切电容器的开关 。由于晶闸管两端 的电压是一个有直流偏移的交流量 (为零到 2 倍峰 值电压之间变化) ,为避免互感器饱和而影响过零检 测 ,晶闸管两端电压信号的采集选用 LEM 模块 。当 晶闸管两端的电压过零时产生负窄脉冲 ,并与投切 命令配合产生触发晶闸管的脉冲序列 。
=
u1 i2 - u2 i1 2sin α
(3)
对于谐波量大的场合 ,取若干组数据 ,结合数字
滤波技术 ,就可以既准确又快速地检测出无功功率
Q 。无功功率检测原理电路如图 3 所示 。
— 168 —
第 29 卷第 7 期 TSC 低压动态无功补偿装置的设计与应用 ———楼晓春 ,等 Vol129No17
(10) :22 - 26. [3 ]张永军 ,孟文博 ,赵积春 ,等. 一种 TSC 低压动补与滤波装置的关
键性技术分析[J ] . 微计算机信息 ,2004 (12) :100 - 101.
作者简介 : 楼晓春(1971 - ) ,浙江义乌人 ,硕士在读 ,讲师 ,现从事 自动控制方面的教学和科研工作 ,参与省教育厅科研课题 1 项 ,主持横 向课题 1 项 ,副主编国家“十一五”规划教材 2 本 ,发表论文多篇.
对于不对称负载 ,可以分相检测 ,可以实现分相 的动态无功功率补偿 。
参考文献 : [1 ]张劲光 ,吴加新 ,张宝华. 低压型 TSC 主回路不同接线方式调谐波 特性分析[J ] . 继电器 ,2002 (7) :34 - 36. [2 ]何一浩 ,王树民. TSC 动态无功补偿技术评述 [J ] . 中国电力 ,2004
投稿 。
2008 年本刊发布广告价格如下 (老客户老价格 ,新客户执行新价格 ,多登优惠) (元Π版) :
封面 (彩色) 10 000
封二 (彩色) 8 000
插页 (彩色) 7 000
封底 (彩色) 9 000
封三 (彩色) 7 500
插页 (黑白) 4 000
插页 (黑白半版) 2 400
并联电容配置的电抗器主要有以下几种类型 : (1) < 0. 5 % :主要目的是限制合闸冲击电流 ; (2) 4. 5 %或 6 % :抑制 5 次以上的谐波 ; (3) 12 %～13 % :抑制 3 次以上的谐波 。 5 控制系统 本文设计的 TSC 低压动态无功补偿装置的控 制系统如图 6 所示 。系统采用 80C31 高速单片机作 为核心控制器件 ,系统主要由电压电流采集单元 、同 步锁相单元 、专用综合保护单元等组成 。
稿酬 ,如有不同意上面所述者 ,请来函说明 ,本杂志社将做适当处理 。投稿必须通过电子信箱发来 ,投稿只能用 Word 排双栏版并请仔细阅读 ,
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摘 要 : 介绍了一种适用于中低压配电网的 TSC 动态无功补偿装置及应用 ,可满足低压配电 网基波无功补偿的快速性和实时性要求 。分析了 TSC 主电路 4 种接线方式的特点 ,详细地阐述了 多组电容器的自动分级投切 、无功功率快速检测及晶闸管触发电路等关键问题的解决办法 。
关键词 : 无功补偿 ; 晶闸管投切电容器 ; 电容器 中图分类号 : TM715 文献标志码 : A 文章编号 :100320794 (2008) 0720168202
பைடு நூலகம்
种 。晶闸管投切电容器 ( TSC) 是一种利用晶闸管作
为无触点开关的静止无功补偿装置 ,广泛应用于配 电系统中 ,是静止无功补偿技术的发展方向 。
与机械投切电容器相比 ,晶闸管的通 、断是无触 点式的 ,其操作寿命几乎是无限的 ,可以频繁投切 , 而且投切时刻是可以精确控制 ,因此能实现无过渡 过程的平稳投入和切除 (动态响应时间为 0. 01～0. 02 s) 。此外 , TSC 还具有成本低 ,运行时不产生谐 波 ,损耗小的优点 。TSC 能快速跟踪冲击负荷的突 变 ,实现动态无功补偿 ,减小电压波动 ,提高电能质 量 ,节约电能 。 1 TSC 主电路
0 前言 静止无功补偿是指用静止开关投切电容器或电
抗器 ,吸收或发出无功电流的能力 ,具有提高系统的
k2 ———电网电压波动系数 ,取 k2 = 1. 1 ; U ———电网额定电压 。
功率因数 、稳定系统电压 、抑制系统振荡等功能 。目
前 ,静止开关主要分为机械开关和电力电子开关 2
2 无功功率的快速检测
为了满足冲击性负荷动态无功补偿和抑制电压
波动 、电压闪变的要求 ,采用瞬态无功功率检测办
法 ,将基波无功功率的计算时间缩小到 3. 3 ms ,可以
快速地检测出无功功率 ,结合阻容滤波和数字滤波
技术 ,大大提高了无功功率的检测精度 。
如图 2 所示 ,在间隔α角度的任意 t1 、t2 时刻对
Abstract :A kind of TSC dynamic reactive power compensation device applicable for middle and low - pressure distribution network is introduced , it meets rapid and real - time requirement of low - pressure distribution network fundamental wave reactive power compensation. The characteristic of TSC main circuit four kinds of mode of connection is analyzed ,and the solving method of key problems about thyristor trigger circuit ,reactive power rapid detection and automatic classing of multi - group capacitors is particular represented. Key words :reactive compensation ; thyristor switching capacitor ( TSC) ; capacitor
第 29 卷第 2008 年
7 7
期 月
煤 Coal
矿 机 械 Mine Machinery
Vol129No17
Jul . 2 0 0 8
TSC 低压动态无功补偿装置的设计与应用
楼晓春 , 陈岁生 (杭州职业技术学院 , 杭州 310018)