 电压是衡量电能质量的重要指标之一。 电能质量对于电力系统的安全经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电器设备的安全与使用寿命， 都有着重要的影响。 电力系统向用户回收的电能， 要求电压必须在允许的波动范围内。而电力系统的电压水平和无功功率状况密切相关。 充分利用各种调压手段和无功电源的补偿作用， 实现电压无功的综合控制，对于提高电压合格率和降低网损具有重要的意义。 目前，我国变电站普遍通过调节有载变压器分接开关和并联补偿电容器组来保证系统的电压质量和功率因数。 按其主控单元硬件可以分为基于单片机、工控机和可编程逻辑控制器(PLC)三种类型。 以单片机为主控单元的电压无功控制系统得到很大发展，是我国变电站电压无功控制装置的主要形式。 通常是在单片机的基础之上设计成特殊形式的专用机， 其冗余模块少， 与外界联系简单， 生产成本低。 但由于其硬件多为自行设计制造， 生产工艺都受到限制，造成电压无功控制系统的可靠性降低，在运行中可能出现单片机死机， 使控制系统失灵， 严重影响变电站甚至是整个电力系统的安全稳定运行。 基于工控机的电压无功综合控制系统， 其硬件标准化程度较高， 软件资源丰富， 有实时操作系统支持， 图文显示方便， 但装置访问时间较长，变压器回收 ， 控制精度受到限制， 一般适合大型重要变电站。 基于PLC 的电压无功综合控制系统， 虽然提高了硬件的可靠性， 其实时性和测量精度也能较好地满足要求， 广州变压器回收 ， 但不便于实现先进的智能控制策略。 研制一种在实时性、控制速度及精度等方面都能满足系统需要的电压无功综合控制装置， 对系统运行质量的提高具有重要意义。 本文提出了一种基于DSP的变电站电压无功综合控制系统的设计方案， 采用16 位高性能DSP芯片作为控制系统的核心控制器， 自动跟踪检测电网的无功功率和电压， 从而实现电压稳定和无功功率的就地平衡。 控制原理 变电站电压无功控制系统是一个多输入多输出(MIMO) 的闭环自动控制系统。 从控制理论的角度来说， 它又是一个多约束(电压上下限、无功功率上下限、调压变压器分接头动作次数、并联电容器投切次数等)、多目标(电压合格和无功平衡) 的最优控制问题。 图1 九区图 根据母线电压和无功功率将运行情况划分为如图1所示的9 个区域。 图1 中纵坐标为电压U ， 横坐标为无功功率Q (功率因数cosH)。 U 0 为运行过程要求保持的目标电压。 为避免控制过程中频繁动作， 电压和无功(功率因数)都有一个允许的波动范围。 只有当电压或无功(功率因数)超出允许的上下限时才进行调节。 在不同的区域采取不同的控制决策， 综合利用有载调压器的自动电压调节和投切并联电容器组平衡无功功率这两种手段， 达到电压和无功都控制在系统允许的范围内。 显而易见， 对于图1 中的0区域电压无功均合格， 当运行状态落入该区域时就可以停止控制; 如果超出该区域进入其它8 区域时就要进行调节使其尽快回到0 区域。 图2 电压无功综合控制系统硬件结构图 控制系统硬件设计 图2 为基于DSP 控制器的变电站电压无功综合控制系统硬件结构示意图。 这里采用TI 公司的TMS320LF2407 芯片作为变电站电压无功综合控制系统的核心控制器， 可以充分利用该控制器的高速数字信号回收能力和先进的硬件体系结构完成对系统频率、电流、电压的快速检测和回收， 从而适时、有效地进行电压、无功率的联合控制。 (1) 模拟量输入单元 控制系统的检测量一次三相电流、电压值经电压互感器(PT)、电流互感器(CT) 变换、滤波后， 再经过两个8 选1 CMOS多路转换器对采集信号进行调理; 多路转换器的输出由电压跟随放大器驱动， 送入高速16 位A/D转换器换为数字量， 之后送入到主电路TMS320LF2407 分析回收。 (2) 数字量输入单元 了使采样时钟与电网频率严格保持同步， 采用锁相环技术跟踪电网频率，从而提高控制器抗干扰的能力。 (责任编辑：admin) |
