摘　要: 本文針對變電站無功補償控制和有載調(diào)壓控制的現(xiàn)狀, 提出了電壓調(diào)節(jié)、無功補償分別控制相互配合的設(shè)計思想, 以可編程計算機控制器(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)計思想, 以無功功率缺額為主控參量、以電容器投切前后電壓變化趨勢為參考、協(xié)調(diào)母線電壓的控制方式, 成功開發(fā)了具有高可靠性的無功補償控制裝置, 為無功補償控制裝置的開發(fā)提出了一種新的開發(fā)思路。
　　關(guān)鍵詞: 無功補償; 　控制; 　PCC
　　1　前言
　　考慮到目前補償控制裝置和補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　一種新的無功補償控制裝置
　　2.1　設(shè)計思想
　　針對目前對無功控制裝置的要求, 在對變電站運行方式進(jìn)行了充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,提出變電站無功補償和電壓調(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)的無功缺額, 電壓參數(shù)只作為限制量,在無功控制裝置中, 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, 并預(yù)測電容器投切后的電壓變化量限制電容器的投切控制。同時在無功控制裝置中充分考慮現(xiàn)場要求, 增加紀(jì)錄、通訊、顯示等功能。
　　本裝置采用對110kV 變電站中的電壓、無功分開調(diào)節(jié)、協(xié)調(diào)運行的控制方式, 不但可以使控制設(shè)備故障的危險分散, 使控制過程簡化, 而且便于實現(xiàn)優(yōu)化的智能控制算法, 能夠滿足現(xiàn)行系統(tǒng)對無功補償控制裝置的要求, 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 系列可編程計算機控制器[2] (Programmble
　　Computer Controller 簡稱PCC ) 實現(xiàn),B&R PCC 是PLC 的新一代替代產(chǎn)品, 不僅具有PLC 的可靠性, 同時具有計算機的數(shù)據(jù)運算能力, 該產(chǎn)品采用靈巧的模塊化結(jié)構(gòu), 系統(tǒng)組態(tài)簡單方便,并具有先進(jìn)的現(xiàn)場總線通訊系統(tǒng), 通過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, 是一種完美的自動控制設(shè)備, 完全可以滿足和實現(xiàn)無功補償自動控制裝置的要求。
　　實時參數(shù)分別采集變壓器高壓側(cè)電壓、電流、無功功率和低壓側(cè)電壓, 由電量變送器實現(xiàn)對各種工頻電量進(jìn)行變換, 再通過高速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)場各種運行狀態(tài), 進(jìn)行運算、快速分析和智能決策, 最后通過繼電器隔離放大后進(jìn)行控制。見圖1。

　　圖1　系統(tǒng)接線和無功補償控制模塊圖

　　考慮到補償裝置運行的靈活性, 在控制裝置中, 設(shè)置就地手動控制和自動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界面, 要求操作簡單、使用方便。為了便于查看電容器的投切情況, 還要求可存儲30天以上的動作紀(jì)錄。
　　2.3　軟件
　　B&R 公司2000 系列可編程計算機控制器安裝有實時多任務(wù)操作系統(tǒng), 采用PL2000高級語言進(jìn)行模塊化編程, 由于PCC 具有計算機的分析運算能力, 可實現(xiàn)各種優(yōu)化控制功能, 為實現(xiàn)各種智能化控制算法提供了良好的開發(fā)基礎(chǔ)。
　　電容器的投切控制以系統(tǒng)無功功率缺額為主、預(yù)測電容器投切后電壓變化趨勢、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)先判定變電站的運行方式, 合理地投切電容器。
　　為了保證補償裝置運行的可靠性, 在控制裝置中, 設(shè)置投切時段控制、閉鎖控制、故障報警等功能。

　　圖2　PCC 無功補償控制裝置主流程

　　圖3　電容器投切控制流程

　　3　實現(xiàn)功能
　　3.1　監(jiān)測顯示功能
　　實時監(jiān)測顯示電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參數(shù), 以及裝置實時運行、動作狀態(tài)。
　　3.2　控制功能
　　按照系統(tǒng)無功功率需求與投切后電壓預(yù)測相結(jié)合的整定原則, 根據(jù)監(jiān)測的主接線運行方式, 自動控制分別安裝在兩段母線上的電容器組投切。動作延時、動作時間間隔可任意設(shè)置。
　　3.3　定值整定
　　可通過控制面板或遠(yuǎn)方通訊方式在線修改整定值, 在修改過程中不影響裝置運行。
　　3.4　閉鎖功能
　　具有無壓無流閉鎖、過電壓閉鎖、運行方式判斷、投切時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, 具有自動閉鎖和自動解除閉鎖功能。
　　3.5　運行方式自適應(yīng)功能
　　當(dāng)變電站主接線運行方式發(fā)生變化時,自動適應(yīng)運行方式投切電容器組。
　　3.6　手動閉鎖功能
　　當(dāng)手動操作電容器切除時, 具有自動閉鎖功能。
　　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　時間控制功能
　　可設(shè)置四個動作時間段, 裝置只能在給定時段內(nèi)投入電容器組, 切除不受此控制。
　　4　運行情況
　　采用PCC的WPK21 型無功補償控制裝置, 于2000年6月安裝試運行。在試運行期間, 該裝置經(jīng)歷了更換保護(hù)、主變切換、母線失壓等多種運行方式變換, 能夠自動適應(yīng)變電站運行方式的變化和無功的變化, 自動準(zhǔn)確的投切補償電容器, 提高了電容器的運行時間及利用率, 性能穩(wěn)定可靠, 功能達(dá)到了變電站無功補償自動投切的控制要求。

　　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.西北電力試驗研究院, 陜西西安710054　3.石嘴山供電局, 寧夏753000)