向陽風(fēng)電場磁閥控制電抗器(MCR)型動態(tài)無功補償裝置運行分析

　　因設(shè)備復(fù)雜，可靠性、穩(wěn)定性不高等原因，造成設(shè)備故障點多、故障率高，給維護(hù)、維修工作帶來一系列的麻煩；工作量大不說，隨之而來的是維護(hù)、維修費用消耗甚大。而且，由于輔助設(shè)備的耗電，進(jìn)一步增加了運行費用。
　　“磁閥”概念的提出，大大改善了飽和電抗器在損耗、噪音以及諧波等方面的性能，隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展和對電抗器材料與結(jié)構(gòu)的突破性改進(jìn)，創(chuàng)新應(yīng)用，在克服了傳統(tǒng)飽和電抗器響應(yīng)速度慢、損耗高、噪音大、諧波豐富等缺點之后，一種新型的基于磁閥式可控電抗器（MCR）的SVC設(shè)備，在具備了響應(yīng)速度快的特點的同時，克服了TCR型SVC的上述諸多缺陷，磁閥使磁控電抗器具有自耦勵磁功能，省去了單獨勵磁電源，另一個特點是小截面鐵芯處于極飽和狀態(tài)，而其他鐵芯則處于不飽和狀態(tài)，降低有功損耗，降低諧波含量。這種MCR 型SVC最主要的特征就是SCR閥組安裝在控制回路中，SCR閥組所需要承受的電壓僅為主回路的1%左右；因此，MCR 型SVC具有極高的可靠性。并且產(chǎn)生的諧波含量較低，三相角接系統(tǒng)的THDI小于5%；安裝體積小，MCR體積僅為TCR的1/5左右等等一系列顯著特點。正是由于MCR型SVC具有在可靠性、電壓等級、容量、諧波等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上的顯著優(yōu)勢，使其在動態(tài)無功補償設(shè)備中具有絕對的優(yōu)越性。
　　二、MCR型SVC的基本構(gòu)成：
　　1、一次回路
　　MCR型SVC的一次回路里，可控電抗器為“磁閥式可控電抗器”。MCR支路和FC支路再通過各自的隔離開關(guān)與35kV母線連接。
　　其工作原理是：FC支路向系統(tǒng)提供固定容性無功，MCR支路則按系統(tǒng)負(fù)荷變化吸收多余容性無功，使系統(tǒng)感性和容性無功趨于平衡。隔離開關(guān)的作用是供檢修或停用時與系統(tǒng)隔離。
　　2、控制回路
　　二次控制回路主要由MCR支路控制保護(hù)系統(tǒng)、FC支路保護(hù)系統(tǒng)和控制電源系統(tǒng)組成。
　　1）MCR支路控制保護(hù)系統(tǒng)
　　MCR支路控制保護(hù)系統(tǒng)主要由控制保護(hù)、勵磁和監(jiān)控三大部分構(gòu)成。
　　a、控制保護(hù)部分是一個基于80C196芯片的多CPU控制器，分別由數(shù)據(jù)采集CPU、通訊CPU、主控CPU及相應(yīng)外圍電路組成，相互間通過多口RAM實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；控制算法以及保護(hù)邏輯由主控CPU實現(xiàn)，系統(tǒng)參數(shù)（電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)等等）采集、計算由數(shù)據(jù)采集CPU實現(xiàn)；專門負(fù)責(zé)通訊的CPU用來與上位監(jiān)控機和其他監(jiān)控系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，提供了RS232、RS485以及CAN總線等通訊接口，便于實現(xiàn)無人值守和遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)具有高度的可靠性、穩(wěn)定性，而且運算速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制算法。其大致工作原理是：首先，由數(shù)據(jù)采集CPU采集到系統(tǒng)母線電壓、負(fù)載電流和MCR支路電流模擬量信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換并計算出系統(tǒng)功率因數(shù)、有功和無功功率等實時值，存儲于多口RAM中；主控CPU按程序要求從RAM中讀取所需參數(shù)；經(jīng)過控制算法的計算，得出可控硅觸發(fā)角給定值；再經(jīng)過電光轉(zhuǎn)換接口轉(zhuǎn)換為光信號，通過光纖傳送到MCR現(xiàn)場控制箱內(nèi)的勵磁部分。其次，勵磁部分再將觸發(fā)脈沖和可控硅的工作情況轉(zhuǎn)換為光電信號回傳給控制保護(hù)部分，用以實現(xiàn)對勵磁部分的狀態(tài)監(jiān)測。控制保護(hù)器的自動運行模式判斷和保護(hù)輸出由DI、DO部分承擔(dān)。在控制算法上可按不同要求實現(xiàn)分相控制、三相控制、閃變治理、功率因數(shù)控制、無功控制、恒電壓控制。
　　b、勵磁部分由光電接口電路、觸發(fā)脈沖電路、脈沖放大電路和可控硅組成；光電接口電路接收到光給定信號后，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換生成模擬量給定信號，形成控制可控硅導(dǎo)通角的觸發(fā)脈沖，再將信號進(jìn)行整形放大，對可控硅的導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行移相控制，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)MCR支路感性無功電流的目的。
　　監(jiān)控部分由上位監(jiān)控機、人機顯示界面和其他相應(yīng)終端器件構(gòu)成；上位監(jiān)控機可選擇工控機、工業(yè)平板計算機和觸摸屏。通過RS232、RS485以及CAN總線等通訊接口，與控制保護(hù)器的通訊CPU單元連接，上傳或下載各種數(shù)據(jù)。上位監(jiān)控軟件運行于Windows XP操作系統(tǒng)，具有良好的人機界面，配置鍵盤、鼠標(biāo)、打印機等外設(shè)。實現(xiàn)了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、運行狀態(tài)實時監(jiān)測、運行趨勢顯示、保護(hù)報警信息及處理、歷史數(shù)據(jù)查詢和運行報表打印等各種功能。可以對系統(tǒng)的電能質(zhì)量(包括電壓、電流瞬時值，電壓、電流有效值，有功功率，無功功率，有功電度，無功電度，功率因數(shù)，電流諧波，電壓諧波，電壓閃變，電壓、電流不平衡，電壓跌落，電壓過高，電壓丟失等)進(jìn)行實時、連續(xù)的監(jiān)測。
　　c、MCR支路的過流保護(hù)分為硬保護(hù)和軟保護(hù)兩種措施；硬保護(hù)由勵磁部分的脈沖電路實現(xiàn)，屬于強制性過載保護(hù)，當(dāng)MCR支路電流超過設(shè)定值時，脈沖電路直接封鎖脈沖輸出關(guān)斷可控硅，同時向光電接口電路發(fā)送保護(hù)報警信號，通知控制保護(hù)部分MCR支路出現(xiàn)過流保
護(hù)。軟保護(hù)由控制保護(hù)部分通過軟件實現(xiàn)，當(dāng)控制保護(hù)部分檢測到MCR支路或負(fù)載回路電流超過其一段或二段過流定值時，通過DO接口向各支路的出線開關(guān)發(fā)出分閘指令，并將保護(hù)報警信號上傳至監(jiān)控部分發(fā)出報警信息，其中，過流一段保護(hù)為速斷保護(hù)，過流二段保護(hù)為帶時限保護(hù)。除此以外，系統(tǒng)還提供了其他一些保護(hù)和報警功能，在此不再一一贅述。
　　2）FC支路保護(hù)系統(tǒng)
　　FC支路保護(hù)系統(tǒng)是一個以80C196芯片為核心的微機保護(hù)單元，其內(nèi)部主要由數(shù)據(jù)采集、CPU和保護(hù)輸出等電路組成；通過采集FC支路和補償出線柜電流及FC支路零序電壓（也可采集不平衡電流、差壓等電容器保護(hù)信號），按各種保護(hù)算法實現(xiàn)FC支路過流一段、過流二段、補償出線柜過流一段、過流二段、不平衡電壓（零序電壓）、不平衡電流等保護(hù)功能。出現(xiàn)保護(hù)故障時，微機保護(hù)單元首先通過保護(hù)輸出向補償出線開關(guān)發(fā)送分閘指令，然后再通過RS232、RS485以及CAN總線等通訊接口向監(jiān)控部分上傳保護(hù)、報警信息。
　　3）控制電源系統(tǒng)
　　為了使控制回路正常工作，不但需要提供工作電源，而且，即使控制電源故障，還要保證全部設(shè)備受到保護(hù)；因此，控制電源系統(tǒng)必須具有掉電保護(hù)功能?？刂齐娫聪到y(tǒng)是一個基于UPS的電源分配網(wǎng)絡(luò)，在完成為各功能電路提供工作電源的前提下，同時保證電源的不間斷供應(yīng)。用來對控制電源保護(hù)動作后，提供整個系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)故障保護(hù)的處理時間，保證系統(tǒng)按規(guī)定順序退出運行，保護(hù)設(shè)備不受到損壞。