摘 要: 本文針對(duì)變電站無(wú)功補(bǔ)償控制和有載調(diào)壓控制的現(xiàn)狀, 提出了電壓調(diào)節(jié)、無(wú)功補(bǔ)償分別控制相互配合的設(shè)計(jì)思想, 以可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC) 和電量變送器、輸入輸出控制模塊等組件為基礎(chǔ), 應(yīng)用先進(jìn)的控制技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù), 采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想, 以無(wú)功功率缺額為主控參量、以電容器投切前后電壓變化趨勢(shì)為參考、協(xié)調(diào)母線電壓的控制方式, 成功開(kāi)發(fā)了具有高可靠性的無(wú)功補(bǔ)償控制裝置, 為無(wú)功補(bǔ)償控制裝置的開(kāi)發(fā)提出了一種新的開(kāi)發(fā)思路。
關(guān)鍵詞: 無(wú)功補(bǔ)償; 控制; PCC
1 前言
考慮到目前補(bǔ)償控制裝置和補(bǔ)償方式的特殊性及高可靠性的要求, 在目前現(xiàn)有的產(chǎn)品存在缺陷的情況下, 本文提出一種采用新的控制方式的裝置。
2 一種新的無(wú)功補(bǔ)償控制裝置
2.1 設(shè)計(jì)思想
針對(duì)目前對(duì)無(wú)功控制裝置的要求, 在對(duì)變電站運(yùn)行方式進(jìn)行了充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,提出變電站無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)節(jié)應(yīng)分別考慮的思想, 電壓調(diào)整依靠有載調(diào)壓變壓器的電壓控制調(diào)節(jié)器來(lái)完成,控制參數(shù)主要考慮低壓母線電壓和變壓器分接頭的位置。無(wú)功控制裝置完成電容器投切控制, 主要控制參數(shù)是系統(tǒng)的無(wú)功缺額, 電壓參數(shù)只作為限制量,在無(wú)功控制裝置中, 考慮電壓調(diào)節(jié)器故障或變壓器分接頭到達(dá)極限檔位時(shí), 并預(yù)測(cè)電容器投切后的電壓變化量限制電容器的投切控制。同時(shí)在無(wú)功控制裝置中充分考慮現(xiàn)場(chǎng)要求, 增加紀(jì)錄、通訊、顯示等功能。
本裝置采用對(duì)110kV 變電站中的電壓、無(wú)功分開(kāi)調(diào)節(jié)、協(xié)調(diào)運(yùn)行的控制方式, 不但可以使控制設(shè)備故障的危險(xiǎn)分散, 使控制過(guò)程簡(jiǎn)化, 而且便于實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的智能控制算法, 能夠滿(mǎn)足現(xiàn)行系統(tǒng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償控制裝置的要求, 并且可大大提高控制設(shè)備的可靠性。
2. 2 硬件
該裝置核心硬件采用B&R 公司2000 系列可編程計(jì)算機(jī)控制器[2] (Programmble
Computer Controller 簡(jiǎn)稱(chēng)PCC ) 實(shí)現(xiàn),B&R PCC 是PLC 的新一代替代產(chǎn)品, 不僅具有PLC 的可靠性, 同時(shí)具有計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力, 該產(chǎn)品采用靈巧的模塊化結(jié)構(gòu), 系統(tǒng)組態(tài)簡(jiǎn)單方便,并具有先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊系統(tǒng), 通過(guò)CAN , ProfiBus, RIO , ETHERNET等可組成各種網(wǎng)絡(luò),并帶有各種標(biāo)準(zhǔn)接口, 是一種完美的自動(dòng)控制設(shè)備, 完全可以滿(mǎn)足和實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置的要求。
實(shí)時(shí)參數(shù)分別采集變壓器高壓側(cè)電壓、電流、無(wú)功功率和低壓側(cè)電壓, 由電量變送器實(shí)現(xiàn)對(duì)各種工頻電量進(jìn)行變換, 再通過(guò)高速A /D 采集單元進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換后輸入中央控制單元, 中央控制單元綜合現(xiàn)場(chǎng)各種運(yùn)行狀態(tài), 進(jìn)行運(yùn)算、快速分析和智能決策, 最后通過(guò)繼電器隔離放大后進(jìn)行控制。見(jiàn)圖1。
圖1 系統(tǒng)接線和無(wú)功補(bǔ)償控制模塊圖
考慮到補(bǔ)償裝置運(yùn)行的靈活性, 在控制裝置中, 設(shè)置就地手動(dòng)控制和自動(dòng)控制閉鎖的軟壓板切換功能, 并具有狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示功能和數(shù)據(jù)通訊功能, 裝置的整定具有良好的人機(jī)界面, 要求操作簡(jiǎn)單、使用方便。為了便于查看電容器的投切情況, 還要求可存儲(chǔ)30天以上的動(dòng)作紀(jì)錄。
2.3 軟件
B&R 公司2000 系列可編程計(jì)算機(jī)控制器安裝有實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng), 采用PL2000高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行模塊化編程, 由于PCC 具有計(jì)算機(jī)的分析運(yùn)算能力, 可實(shí)現(xiàn)各種優(yōu)化控制功能, 為實(shí)現(xiàn)各種智能化控制算法提供了良好的開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)。
電容器的投切控制以系統(tǒng)無(wú)功功率缺額為主、預(yù)測(cè)電容器投切后電壓變化趨勢(shì)、協(xié)調(diào)母線電壓的控制方式, 確定電容器組的投切。在電容器投切前, 應(yīng)先判定變電站的運(yùn)行方式, 合理地投切電容器。
為了保證補(bǔ)償裝置運(yùn)行的可靠性, 在控制裝置中, 設(shè)置投切時(shí)段控制、閉鎖控制、故障報(bào)警等功能。
圖2 PCC 無(wú)功補(bǔ)償控制裝置主流程
圖3 電容器投切控制流程
3 實(shí)現(xiàn)功能
3.1 監(jiān)測(cè)顯示功能
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等參數(shù), 以及裝置實(shí)時(shí)運(yùn)行、動(dòng)作狀態(tài)。
3.2 控制功能
按照系統(tǒng)無(wú)功功率需求與投切后電壓預(yù)測(cè)相結(jié)合的整定原則, 根據(jù)監(jiān)測(cè)的主接線運(yùn)行方式, 自動(dòng)控制分別安裝在兩段母線上的電容器組投切。動(dòng)作延時(shí)、動(dòng)作時(shí)間間隔可任意設(shè)置。
3.3 定值整定
可通過(guò)控制面板或遠(yuǎn)方通訊方式在線修改整定值, 在修改過(guò)程中不影響裝置運(yùn)行。
3.4 閉鎖功能
具有無(wú)壓無(wú)流閉鎖、過(guò)電壓閉鎖、運(yùn)行方式判斷、投切時(shí)間分段控制等故障診斷與閉鎖功能; 當(dāng)保護(hù)或其他方式投切電容器時(shí), 具有自動(dòng)閉鎖和自動(dòng)解除閉鎖功能。
3.5 運(yùn)行方式自適應(yīng)功能
當(dāng)變電站主接線運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí),自動(dòng)適應(yīng)運(yùn)行方式投切電容器組。
3.6 手動(dòng)閉鎖功能
當(dāng)手動(dòng)操作電容器切除時(shí), 具有自動(dòng)閉鎖功能。
3.7 通訊功能
具有多種數(shù)據(jù)通訊方式, 與多種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊, 可作為變電站綜合控制系統(tǒng)的現(xiàn)地單元。
3.8 時(shí)間控制功能
可設(shè)置四個(gè)動(dòng)作時(shí)間段, 裝置只能在給定時(shí)段內(nèi)投入電容器組, 切除不受此控制。
4 運(yùn)行情況
采用PCC的WPK21 型無(wú)功補(bǔ)償控制裝置, 于2000年6月安裝試運(yùn)行。在試運(yùn)行期間, 該裝置經(jīng)歷了更換保護(hù)、主變切換、母線失壓等多種運(yùn)行方式變換, 能夠自動(dòng)適應(yīng)變電站運(yùn)行方式的變化和無(wú)功的變化, 自動(dòng)準(zhǔn)確的投切補(bǔ)償電容器, 提高了電容器的運(yùn)行時(shí)間及利用率, 性能穩(wěn)定可靠, 功能達(dá)到了變電站無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)投切的控制要求。
作者：郭懷德1, 薛軍2, 周海鵬3, 唐曉娜1, 陳蒞1
(1.西北電力職工培訓(xùn)中心, 陜西西安710032
2.西北電力試驗(yàn)研究院, 陜西西安710054 3.石嘴山供電局, 寧夏753000)