时间：2023-10-10 18:02:56
关键词：TSC就地动态无功补偿吊车群供电
1问题的提出
某工程吊车供电系统改造中，因后续吊车负荷增加较大，且不可能增加变压器容量和台数，就必然面临变压器供电能力不足的问题。因此，采用了增加就地动态无功补偿装置，提高功率因素的方案，以扩大变压器供电的能力。
改造前吊车供电系统负荷计算，见表一。
一期工程吊车负荷计算
Pjs(kW)Qjs(kvar)Sjs(kVA)CosØIjs(A)
钢水接收跨1193206423830．53626
加料跨784135615660．52382
表一
由上表负荷计算结果和负荷性质，考虑到主厂房吊车供电要求的高可靠性，采用了变压器相互备用的方案，具体见下图一。
吊车供配电图图一
新建的二期工程，引起加料跨及钢水接收跨吊车台数和容量增加很多,根据厂家提供的参考资料,我们对吊车供电系统进行了计算：见表二
二期工程负荷计算
Pjs(kW)Qjs(kvar)Sjs(kVA)CosØIjs(A)
钢水接收跨1497258929900．54549
加料跨1722297934410．55233
表二
根据表二可知，原供电方案已完全不能满足要求。主要存在的问题为：由于扩容，变压器容量不够；由于变压器供电线路电流增大，引起有功和无功损耗增加。
由上述数据可知，扩容后原供电变压器2X2500kVA及配电开关及下级配电开关和滑触线均不能满足扩容后供电要求。
照此，原供电变压器及低压配电柜及滑触线全部要改造，重新设计，而且变压器容量要加大到4000kVA以上，这样，开关的短路容量要求更高，供电电缆更多，滑触线全部更换，施工难度更大，从而改造费用巨大，停产时间长。
根据负荷计算结果，也曾考虑过在电气室采用低压侧无功补偿方案，由于电气室空间限制和投资的限制，也曾考虑加大变压器容量的方案。但变压器容量已选最大，无法再扩容。
为了既保证变压器总输出容量不增加，又解决新增设备的供电需要，经过多方比较、论证，最后决定采用低压就地动态无功补偿方案。
2无功补偿方案的选择
由于主厂房吊车负载存在功率因素低的特点,主要按以下几点确定选择方案：
1)能采用就地补偿的地方尽量选用就地补偿方案、就地平衡负载无功功率，以消除无功功率对供电系统的影响，使整个供配电设施都以较小电流供电从而损耗最小；
2)选用动态补偿方式补偿无功功率，动态跟随负载无功功率变化，不仅可以使供电电流减小，获得较大的经济效益，而且从根本上消除了静态滤波器补偿时网压过高和过低对设备的损坏问题。
3)选用TSC(晶闸管投切电容器)补偿方式，吊车供电负载属于感性负载，采用可变的容性无功直接进行补偿。
基于以上几点，具有谐波治理功能的TSC就地动态无功补偿方案是本工程无功补偿方案的理想选择。
2.1装置主要特点
1)补偿装置动态响应时间为15ms，投切时间10ms。
2)TSC控制，电流过零点投切，补偿电容入网、退网时电流均为正弦变化，对电网无冲击。
3)可靠性提高。
2.2无功补偿的作用及性能
提高功率因素，减少供电线路的输入的无功功率，充分发挥现有变压器容量。
3TSC动态无功补偿装置和其它补偿装置的区别
TCR动态无功补偿（结构如图二），其原理是通过改变可控硅导通角调整感性无功。固定电容器产生容性无功，靠调节装置内可变的感性无功同固定的容性无功抵消作用，使补偿装置输出大小可变的容性无功，其特点为当用可控硅作为接通电感的无触点电子开关元件在改变其导通角时，可获得不低于20ms的响应时间，并且没有电流冲击。主要缺点是装置内部很大一部分无功相互抵消，装置自身损耗比较大。所以，TCR动态无功补偿虽然可获得20ms的响应时间，但其结构庞大，造价成本高，比较适合高压补偿。
根据补偿理论，低压用户就地补偿从降低线路损耗和用户变压器增容方面来看，都比高压补偿效益明显。
国内常用的无功补偿装置为静态无功补偿方式，（结构如图三）此类装置价格较低，本身损耗小。
但静态无功补偿方式的主要缺点为：
1)对波动负载不能及时响应，易产生过补和欠补，例如对大型电动机启动过程无法补偿，造成网压动态下降。
2)在产生过补偿时会造成网压升高损坏用电设备。
可见这种静态无功补偿方式不能达到和保持最佳的补偿效果，一般只适合于在无功功率变化不大或缓慢的场合。
而TSC低压就地无功动态补偿装置的微机控制单元（结构如图四）采用按无功功率投切电容器组的补偿原理，只需一次到位，大大减少了开关动作次数。这种控制克服了按功率因素投切电容器组所带来的不利因素。通常按功率因素投切电容器组需要多次投切才能找到合适的补偿容量，开关动作次数多，影响了电容器的使用寿命，同时还不能保证电压合格率。
该装置应用的补偿技术不需附加缓冲电感，可控硅以10ms速率直接将电容器投入电网，降低了补偿装置成本。而且，在电网电压高低不同时可采用不同的补偿算法，以确保不发生欠补偿和过补偿产生的电网电压升高。
3.1无功补偿地点的确立
3.1.1安装在电气室变压器二次侧水平母线上
可减少动力变压器电力损耗，但配出线路及配出馈电开关及滑触线全部要改。改造范围大，投资多。
3.1.2安装在吊车上直接与电动机并联
这种方式补偿效果最佳，但投资最贵，而且现场环境恶劣，且安装、维修困难。
3.1.3安装在现场滑触线电源供电处
现场将按照滑触线电源供电点数量增加控制室以安装无功补偿柜，从而减少线路损耗。而且环境比较好，容易维护保养。改造范围较小，已实施就是此种方案。
上述用户侧就地补偿方式可以使补偿在以前的整个线路的电流下降，补偿点越接近用电负载，其节电效果就越显著。
因此无功功率补偿不应仅仅局限于高压侧进行补偿，同时应在用户侧进行就地补偿。
无功补偿装置的位置布置示意图见图五。
图五
3.2吊车无功补偿量的计算
补偿量的确定原则：
功率因素达到0.92以上，装置运行中不会出现过补、欠补，且个别电容器损坏后仍能保证正常运行。
需补偿的无功功率补偿量为:
Qc=αP30qc
Qc-需要补偿的无功容量
α-平均负荷系数取0.7~0.8
P30-总计算负荷kW
qc-补偿率kvar/kW
根据以上公式可计算出需补偿的无功功率及所需补偿装置
将现供电的功率因数由0.5提高到0.92，计算结果见下表三：
二期工程负荷计算
Pjs(kW)Qjs(kvar)Sjs(kVA)CosØIjs(A)
钢水接收跨149763816270．922474
加料跨172073318690．922843
表三
4结论
根据表一～表三及上述计算和分析，得出结论：
增加TSC就地低压动态无功补偿后，利用TSC就地无功补偿装置产生的容性无功电流快速、准确地抵消电网中的感性无功电流，从而提高了功率因素，保证了供电质量，提高供电设备的供电能力。原供电变压器2X2500kVA及低压配电柜可以保留,由于加料跨负荷增加很多，仅加料跨的供电开关更换加大，电缆增大，滑触线增加扁铝线。这样吊车供电及滑触线改动部分较小。
关键词： 无功补偿；H.SVG++；SVG；HVC
中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）0720154-02
1 无功功率的影响
电力是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统，是现代社会不可或缺的主要能源形式，随着现代电力电子技术的迅速发展，特别是近年来制造、化工、冶金等现代化大工业和家电领域中电气设施的广泛使用，使电能质量受到严重影响，直接影响到了供用电设备的经济、安全、稳定运行，甚至危及整个电力系统的安全运行。同时，数字化、现代化、自动化企业使用了越来越多的精密电子设备，电能质量的下降，使得部分电子设备不能正常工作，所以改善电能质量对于电力部门及企业的正常运转有着重要意义。
在衡量电网质量时，无功功率是其中一个重要指标，无功补偿在供电系统中能提高电网的功率因数，降低输电送线路的损耗，提高供电效率，提高电网质量，改善供电环境。
2 无功补偿应遵循的法律法规
《中华人民共和国电力法》第三章第十八条规定：“电力生产与电网运行应当遵循安全、优质、经济的原则。”第四章第二十八条规定：“供电企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标准。对公用供电设施引起的供电质量问题，应当及时处理。”[1]
《电力系统安全稳定导则》中第2.1.1条规定“为保持电力系统正常运行的稳定性和频率、电压的正常水平，系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量，并有必要的调节手段。”[2]
《供电营业规则》中第四十一条规定：“无功电力应就地平衡。用户应在提高用电自然功率因数的基础上，按有关标准设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。凡功率因数不能达到规定的新用户，供电企业可拒绝接电。”[3]
根据上述规定，若企业用电自然功率因数达不到相关规定，需安装无功补偿设备进行无功功率补偿，来降低网络损耗、提高电网质量。企业作为社会的组成部分，必须遵守国家法律法规，诚信经营、规范管理，自觉履行社会责任，才能获得良好的发展，为社会创造更多的财富。
无功补偿装置的安装应用十分重要，在电力供电系统中占有重要的位置。补偿装置的合理选择，可以最大限度的减少网络的损耗，提高电网质量。
3 H.SVG++介绍
无功补偿装置种类很多，包括：同步调相、并联电容器、SVC（静止式无功补偿装置）、SVG、STATCOM等，下面就山东黄金集团下属某金矿使用的H.SVG++做简单介绍。
3.1 H.SVG++概述
H.SVG++（高压动态无功综合补偿装置）由控制柜、HVC电容柜、H.SVG柜三部分组成，采用IGBT功率管来搭建整流和逆变器，组成动态无功发生电源，对系统负荷实现连续调节和双向补偿，将功率因数控制在0.98-1。
该无功补偿装置优点：
1）输出标准正弦波电流，自身不产生谐波，具有无功和谐波综合补偿功能。
2）没有跳跃阶梯式分组补偿，实现动态、双向无功功率连续调节，补偿系统中的感性无功及容性无功，稳定系统电压。
3）动态特性好，对系统电流、电压进行实时跟踪，响应快速，适用于负荷频繁变化的场合。
4）不使用电抗器、电容器进行无功补偿，不会因系统运行模式改变、参数变化与系统发生并联或串联谐振。
5）保护功能齐全，拥有过流、过压、欠压、过温、缺相、IGBT管故障、直流过压等多种保护报警功能，能保存并查询历史故障信息。
6）配有氧化锌避雷器保护功率模块，能有效防止操作过电压。
3.2 基本原理
电流在电容元件中做功时，电流相位超前电压相位90°角，而电流在电感元件中做功时，电流相位滞后电压相位90°角。在同一电路中，电容电流与电感电流方向相反，相差180°。在电路中有比例地安装电容、电感元件，使两者的电流相互抵消，电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能做功的能力，这就是无功补偿的原理。
HVC高压无功补偿装置：根据电网电压和功率因数的实际运行水平，自动投入最佳容量的电容器和调节有载调压变压器分接头，从而实现对系统电压和无功的综合调控，功率因数可控制在0.9以上，由于投切固定容量电容器的原因，对系统补偿效果不连续，容易出现欠补或过补现象。
SVG（Static Var Generator）静止无功发生器，是利用自换相桥式电路通过电抗器或变压器并联在电网上，根据无功需求动态调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制桥式电路交流侧电流，来满足电路对无功电流发出或者吸收的要求，实现动态无功补偿。
适当控制逆变器的输出电压就可以灵活地改变SVG的运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。SVG的响应速度快，运行范围宽，谐波电流含量小，更为重要的是，在电压较低时SVG仍可向系统输入较大的无功电流。[4]
关键词： 两路编码 柱上 动态无功补偿 单片机 RS-232
Abstract: Reactive power compensation is an effective method to reduce the loss of power grid and raise the efficiency of transmission. This paper analyses the actuality of reactive power compensation on 10 kV power line on pole and designs an equipment of dynamic reactive power compensation which based on a two-path coding control. This equipment applies the new technology of single-chip computer and wireless， can measure the real-time power factor and reactive power， and can dynamically compensate for the reactive power to rather high accuracy. There is also a function of four- remote control with this equipment， which can store two months of the history-data and can set and transmit the parameter and data by way of wireless. This equipment is of high value for increasing the power factor and reducing the loss of power grid .
Key words: two-path coding control; on pole; automatic reactive-power compensation; single-chip computer; RS-232 interface
1. 引 言
功率因数和无功平衡是衡量电网质量的重要标志。我国农网普遍存在供电半径长、电压质量差、功率因数低的状况。如果无功能得到有效的平衡，不仅能大大降低电网的损耗，而且对提高电压质量具有重要的意义。但是，目前我国大部分城乡电网功率因数偏低，无功很不平衡。因此提高电网功率因数、平衡无功、提高电压质量、降低线损，是电力系统的一个重要课题。现今国内大部分的无功补偿装置都是并接电容器固定补偿，不能实现动态跟踪补偿。另还有一部分是一路动态跟踪补偿，级数太少，不能做到精补细补。因此，如何实现无功多路补偿，仍是国内外同行关注的热点。
本文设计了一种基于两路不等容编码控制投切的无功动态补偿装置，它能随电网无功的变化，实现四级补偿，基本能达到精补细补的目的，使得电网的无功平衡更科学合理，因而在农网中有着广泛的应用前景。
2. 设计思想
本文主要探讨基于两路不等容编码投切无功补偿装置的控制原理以及实现的方法。在动态跟踪无功补偿装置中，如果是单组的动态补偿，就可根据电网无功以及电压的状况进行投切;如果是多组等容量投切补偿，可根据循环投切的原理去设计控制策略;如果是多组不等容投切，其控制策略就要复杂得多。森宝公司之所以研发该产品，主要是以下两方面的原因：
1) 降低成本。众所周知，单组无功补偿装置不能做到精细补偿，而多组等容的装置虽能做到相对精细的补偿，但是其电容器的组数要多，每组电容器都要配备相应的开关和保护设备，这就大大增加了设备的成本，使节能降损的先期投入成本较大，也使节能降损的效益降低。如果使用不等容投切，就可大大减少设备成本，使用户的效益最大化。举例说明，要补偿300kvar的电容，级差为100kvar，如果采用等容投切，就需要3台电容器和3台开关，而如果采用不等容投切，采用补偿一个100kvar和一个200kvar的方法，就只需要两台电容器和两台开关，这就节省了1台开关和1套保护装置的费用，并且减少了故障点。 信息来自:输配电设备网
2) 使装置的体积减小，节省了空间，也减少故障点。高压电容器的体积相对比较庞大，而且对绝缘距离有一定的要求，电容器的组数越多，那么体积就会大大增加，这就增加了施工成本和施工难度。而且，组数越多，装置的故障点越多，使装置的维护成本增加。使用不等容投切就可以减少这些问题。
基于以上思考，本文设计了两路不等容投切的户外高压无功自动补偿装置。
3. 系统结构以及控制器工作原理
图 1 系统工作原理图
如图1，控制柜内装有两台高压电容器和高压真空接触器，通过单片机控制高压真空接触器的开合，完成投切动作。采用高压熔断器为电容提供保护。PT采样高压电网的B、C相之间的线电压，除了提供电压信号，还为控制器和控制回路提供电源。CT采样线电流，为控制器提供电流采样信号。CT1-CT4采样电容器电流，电容器的过流保护和缺相保护提供硬件支持。控制器将采集到的线电压、线电流、电容器电流的信号进行分析、计算，经过判断，输出控制信号，控制真空接触器关合和开断。
4. 控制策略
在控制方式上，装置采用了按无功投切和按功率因数投切两种方式。用户可以根据需要来选择。单就补偿的最终目的而言，笔者推荐使用无功来控制比较科学合理。
两组电容器由于其容量不等，在投切时就要考虑两个电容器的协调问题，大致来说，分为如下几个情况：
1) 两组都未投入。那么则根据所选控制方式，根据实际参数量来投入合适的容量。
2) 小容量电容器已投入。如果过补，则切电容;如果需要投入的容量大于小电容器而小于大电容器，那么切电容器;如果需要投入的容量大于大电容器，那么投大电容器。
3) 大容量电容器已投入。如果过补，那么切电容器;如果需要投入的容量大于小电容器，那么投小电容器。
4) 两个都已投入。如果过补，那么根据过补的多少，来选择切除哪一组电容器。
5 控制器硬件电路设计
要实现自动控制，通常的做法是利用微控制器或处理器对采集来的数据进行计算，判断，然后再对对象进行控制。在本设计中为了使采集数据更精确，软件编程更简洁，使用新型的智能电表芯片替代了传统的ADC和部分MCU的工作。在软硬件设计中注重了对动态电容器的保护，实现了10分钟保护、过流保护、缺相保护、延时保护等多种保护功能，使得系统工作更加稳定有效。
图2 硬件结构图
如图2，整体电路由AD，CPU，IC器件组成。使用专用测量芯片CS5460替代了原先的ADC和部分单片机的工作，通过芯片内的硬件算法得到Irms、Vrms、P。主CPU使用51系列芯片，其内部自带20K字节的FLASHROM和512字节的RAM，设计中，全部采用其内部的程序存储器和数据存储器。IC器件主要包括外部扩展的一片E2PROM存储器，它拥有32K字节的存储空间，用来存储参数设定值及历史数据;时钟芯片为系统工作提供时间参考;另外，人机接口模块选用了ZLG7289BP键盘显示管理芯片。该芯片可以同时管理8个数码管和64个按键，采用SPI总线接口，便于进行级联。系统设计还有RS-232串行通讯接口，可以上传下传数据，进行遥控遥测。
6.软件实现
本装置主要是实现按实时无功来控制电容器的投切，具体软件流程图如3 所示
图3 控制器软件流程示意简图
6.1 功能实现。
软件必须做到以下功能：采集数据并传给CPU，然后进行算法运算并处理，发控
制命令，另外还必须有显示，通信的功能。
本装置控制器的软件通过汇编和C语言混合编程实现了以下功能：
1) 采集调理后信号，计算出线路电压、电流、功率因数、有功、无功。
2) 通过继电器控制真空接触器可按照无功的实时情况对补偿电容进行合理控制。控制器还具有过压、欠压、过流、速断、10Min、动作次数、缺相等保护;
3) 提供准确的时钟，并能存储必要的电量数据。
4) 数码管显示电量数据，并可通过按键调整参数。
5) 通过RS-232串口通信模块实现通信。通过无线通信能调出控制器中的实时数据和历史数据。其中历史数据包括近两个月的整点数据和近100次的动作记录。
6.2 算法实现
(1) 运算算法
运算算法结构如图4 所示。
控制器只采集线路上的一个线电压和一个相电流来对线路的电压、电流、有功功率、无功功率以及功率因数进行计算。电压和电流的有效值由CS5460进行硬件计算。在线路的电压和电流都为三相对称的情况下，系统的无功功率为其中φ为功率因数角。又因为 比 超前900，幅值相差 倍，所以可得
由上式可知，只要采集Ucb和Ia，并将它们送入CS5460里，按照有功功率的方法进行计算，再乘以 ，就得到实际线路的无功功率。有了无功功率，就可以求出系统的有功功率为功率因数为φ角的正负由无功功率的正负来判断，当Q>0时，φ>0，负载为感性;当Q
(2) 保护算法
保护算法如图5所示，程序按顺序依次判断是否执行各保护。其中，过流保护和过流速断保护判断的是电容器的电流，当电容器中任一相电流超过保护设定值时，即启动保护。 信息请登陆:输配电设备网
过压保护和欠压保护以过压值和欠压值来判断是否需要启动保护。缺相保护是判断当有一相电容器电流为零时，就启动保护。当电容器进入保护状态时，装置推出控制。其中过流和缺相保护还设置了保护位，当保护位被人工清除时，装置才可重新进入控制状态。
图5 保护算法
7.结论
【关键词】低压动态无功补偿装置；技术分析；质量控制
低压动态无功补偿装置主要包括机械开关、断路器、接触器、电容装置等部分。低压动态无功补偿装置的技术分析与质量控制对于提升电力系统的速度和容量有着重要作用。在现代电网中低压电力传输速率对于电网质量有着重要的影响，并对电力系统反应性能的提升有着很好的促进作用，从而可以更好地满足各行各业的电力需求。因此低压动态无功补偿装置的技术分析和质量控制对于我国电网系统的发展有着重要的促进作用，并可以做到补偿装置的实时跟踪。
1 低压动态无功补偿装置的技术分析
低压动态无功补偿装置是非常经典的交流输电装置。这种装置可以根据电力系统的实时需要和电容器的分组方式来更好地对无功理论进行更好地运用，并对电力系统的小波分析、动态测量计算、组合预判起到很大的影响，同时可以利用交流无触点开关或者复合开关对多级电容器进行快速过零投切，从而能够更好地实现无过渡、无涌流、无触点投切，并可以快速改变电力系统的电力输出，从而为电力系统提供更好地无功功率。低压无功动态补偿装置通常可以应用于冶金、机械制造、煤炭、矿山、自来水、电气、铁路等需要无功补偿的工作部门，从而能够有效降低无功损耗并提高功率因数同时更好地增加线路输电能力并调节系统电压，最终做到改善电能质量、提高系统电压的稳定水平并提高用户的生产效率和产品质量。低压动态无功补偿装置根据不同的原理可以将变容量和数据包进行有效的改良，同时可以促进反应堆、反应器、电容器能力的提升，从而能够更好的体现低压动态无功补偿装置的优越性。低压动态无功补偿装置对于电力系统的运行稳定、电力系统的智能化发展、电力系统核心技术的进步都有着重要的影响，并且具有结构简单、成本低、体积小等优点。低压动态无功补偿装置可以快速跟踪电网系统的变化情况，同时可以更好地防止电力损失现象的发生，对于电力系统运行环境的改良、有效抑制电力系统故障的发生起着重要的影响，同时可以降低电压损耗和变压器损耗。低压动态无功补偿装置具有很好的可靠性并可以有效地进行无功功率的补偿，因此具有很强的优越性并可以更好的满足我国电网无功补偿的实际需求。
2 低压动态无功补偿装置的质量控制
随着我国经济的快速发展，电力需求和用电压力越来越大，因此低压动态无功补偿装置的应用前景也越来越广阔。低压动态无功补偿装置的质量控制对于低压力补偿器的设计思路和性能的扩展都有着重要影响并可以更好的发挥低压动态无功补偿装置的优点，从而可以有效地减少无功功率的损失。以下从几个方面出发，对低压动态无功补偿装置的质量控制进行了分析。
2.1 控制系统的质量控制
控制系统的硬件设计对于低压动态无功补偿装置的质量控制和结构控制有着不可替代的促进作用。并对电流信号的数据采集、传输网络的处理能力都有很大提升。低压动态无功补偿装置的质量控制对于功率因数的提升、二进制代码的合理设定都起着促进作用，并且可以保证同步代码的高效传输。高频率的脉冲驱动对于低压动态无功补偿装置控制系统的质量控制有着重要影响，并有助于降低设备成本、减少设备体积并更好地促进实践的进行，对于满足低压动态无功补偿装置质量控制的实际需求的有着重要影响。并对增强电网的适应性、促使整个系统操作的流畅性、迅速完成控制指令、进行实时检测有着重要作用。低压动态无功补偿装置控制系统的质量控制对于系统的故障检测、减少故障的发生，保证安全、稳定、快速的电力服务有着重要的促进作用。低压动态无功补偿装置的质量控制对于功能模块的完善、内部设计合理性提升、设计精度的提升、减少采样误差、实现处理器之间的宏观数据交换有着重要影响，并可以促进各种电力信息的快速交换。传统的低压动态无功补偿装置控制系统的质量控制通常由电容器、电抗器和电阻器进行。目前我国常用的低压动态无功补偿装置的质量控制设备仍为机械式并联电抗器、投切电容器，这些设备的控制效果不连续、反应速度也较慢，因此很难满足低压动态无功补偿装置运行方式快速变化时的需求，同时也无法提供所需的无功支持的质量控制，因此应付突发事件的能力较弱。并且这种质量控制手段必须依赖装设滤波器，因此占地面积较大。除此之外，这种控制手段容易引发系统振荡。相比之下，新型低压动态无功补偿装置控制系统的质量控制则具有更好的运行效率并可以在很大的电压变化范围内进行质量控制，在电网电压低时仍旧能提供较强的无功支撑，并且可以进行质量控制结果的连续调节。
2.2 工作方法的质量控制
低压动态无功补偿装置即同步补偿器，由于其开关器件为IGBT，所以其动态补偿效果相比早期的无功补偿装置有着很大的优越性，其性能也是早期无功补偿装置所无法比拟的。无功补偿装置因为具有较低的谐波和较高的无功补偿效率成为我国现代交流输电系统中的重要组成部分。因此该装置主要用来补偿电网系统中相应的无功功率，并可以提升电网的功率因数，同时更好地改善电力系统的供电质量并进一步减少我国的电网损耗，最终有利于延长电网的使用寿命。因此无功补偿装置工作方法的质量控制对于目我国电力系统整体的不断进步和电力行业标准的不断提升有着极大的作用。工作方法的质量控制对于低压动态无功补偿装置的质量控制、低压补偿工作效率的有效提升、电网功率因数的提升、电网设备的完善都有着重要影响。低压动态无功补偿装置工作方法的质量控制对于减少电网事故的发生、促进电网的快速反应、提升电设备的革新、电网新标准的实现和电流功率因数的确定有着不可替代的作用。低压动态无功补偿工作方法的质量控制对于电网的电压控制、电流信号采集、信号处理、快速傅里叶变换、谐波电流、功率因数、电压谐波含量都有着重要影响。同时可以进行电网的最优补偿。
3 结语
随着我国电网系统的不断完善，低压动态无功补偿装置的优良性能对于减少电力系统故障、保证电网的运行稳定、改善接合功率、优化电力配置、减少能源消耗都有着重要的作用。因此我国应当加大对于低压动态无功补偿装置的技术分析与质量控制，从而更好地促进我国电力系统的发展。
参考文献：
[1]谷永刚.晶闸管投切电容器技术的发展[J].高压电器，2003（2）.
[2]张劲光.低压型TSC主回路不同接线方式的谐波特性分析[J].继电器，2002（7）.
【关键词】矿井；高压动态；无功补偿；功率因数；应用
随着煤矿的现代化程度不断提高，井下采掘和运输等工作向自动化机械化方向发展，煤矿的供电系统也出现了功率因数低、冲击压降大、供电损耗大和谐波含量大等问题。所以，要保证整个供电系统的供电质量，就要对矿井的电能质量进行综合改善。
奠定在补偿技术、滤波技术的基础上，实现谐波治理的方法与手段正在不断优化与完善。新型的高压投切开关是经过研究分析了交流接触器、低压可控硅和降压变压器三者优点和性能并有效地将三者结合一起而构成的，变压器能够实现短时过载，并通过空载运行实现投切电容器的性能完成高压无功补偿。这种装置可以实现动态补偿功率因数，一定程度的降低电线损耗，还能起到动态补偿谐波、抑制电压波动、改善电能质量等方面的作用，是煤矿供电系统领域有效改善供电质量的方法。
一、高压动态无功补偿装置的原理
高压动态无功补偿装置的主电路由三相变压器组构成。其兼顾了晶闸管电子开关和机械开关二者的优点设计而成的高压投切开关。该装置采用交流接触器、降压变压器、低压可控硅构成高压投切开关，利用晶闸管道和断变压器的副边电流控制变压器等效阻抗，并利用变压器短时过载与空载运行来减少容量的方式实现动态投切过程，利用真空接触器实现稳态导通。理论推导与仿真试验都表明该装置具有许多方面的优点，比如说：合闸迅速无涌流、分闸无拉弦、通态电阻低、无开断过电压等。
二、煤矿供电系统采用动态无功补偿装置的原因
对供电系统的无功补偿，传统方法多采用固定电容补偿装置来实现。但是考虑到煤矿供电系统的负荷变化频繁，只装设固定电容补偿装置，在供电系统无功补偿恒定的情况下，就会出现母线负荷过重无法实现无功补偿的问题；母线负荷过轻、无功补偿把电量反送回电网，此时，也会导致母线电压升高。根据这种情况，我国采用了反送无功和吸收无功都累计为无功电能的方法，造成功率因数更低。
由于实际的生产情况，煤矿供电系统要随时发生变化，那么电力负荷也要随时变化，进而无功功率也要随时变化，这种情况下，只有无功补偿设备才能起到维持无功平衡的作用。电力系统里动态补偿技术，可以达到以下目的（1）保持稳定的电压。（2）改善电流和电压的不平衡。（3）校正动态无功负荷功率因数（4）更好地稳定供电系统。（5）降低过电压。
煤矿供电系统中，动态无功补偿技术改善了低电压下电动机启动困难的问题，功率因数得到显著提高，电压波动也得到明显改善。
三、煤矿动态无功补偿装置实例分析
煤矿主、副井提升机是矿井的主要负荷，而且都是冲击性负荷。功率因数比较低，造成供电系统电压波动，给整个矿井的供电质量带来很大影响。华亭煤业集团华亭煤矿6kV二段供电系统采用TCR+FC型SVC动态无功补偿装置，一年后就取得很大的经济效益，见如下分析：
（1）年功率因数节省电费。华亭煤矿变电所的运行统计资料表明，改造前，平均功率因数是0.72，按照规定，无功功率调整费用是9%，可得每月功率因数调整费18.9万元。动态无功补偿系统装置投运后，功率因数可达0.95以上，奖励率是0.75%，每月奖励1.575万元。因此每月节省该项电费20.475万元，每年可节省该项电费达245.7万元。
（2）年节约变压器的增容量。供电变压器的容量是25000kV·A，没有安装动态无功补偿时的功率因数是0.81，提供最大有功是18000kV·A；安装动态无功补偿以后功率因数是0.95，提供有功功率是23750kW。此时有功功率因数如果低于0.72，则由一台变压器来提供，该变压器的容量是32986kV·A，相当增加容量7986kV·A。则每月可节约增容费9.58万元，每年该项可节约电费114.96万元。
（3）提高系统稳定性和供电质量。安装动态无功补偿后，减弱了提升机和电网之间的无功冲击；闪变和电压波动得到有效控制；谐波电流被滤镜通道有效吸收，电压畸变也很少发生。感性无功负载和接入容性在TCR分相调节控制下，消除了负荷电流，进而达到电压三相均衡的目标。保证供电系统稳定的前提下提高供电质量。机械设备安全运行，降低了维护费用，提高了经济效益。可见高压动态无功补偿装置在煤矿供电系统中是非常可行的节能装置。
结语：由此看见，动态无功补偿装置解决了煤矿供电系统电能损耗、电网质量等问题，进而给煤矿带来经济效益，也成为煤矿供电系统中无功补偿设备的发展目标和方向。该技术将给煤矿供电系统开创新模式，减少大功率电机的频繁启动造成的冲击和机械的维护，提高滤除谐波的方法，保证供电系统稳定并优质量供电，延长设备使用寿命，减少设备维修费，具有很好的发展。
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关键词：晶闸管投切电容器 控制系统 检测系统
中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-00-02
随着电力系统的发展和技术进步，电能质量问题日益得到重视，许多新技术设备应运而生。目前，为了减少损耗以及调整电压，提高系统的功率因数，在各级变电站里广泛使用了新型电容器组进行系统的无功补偿，这些电容器组的正常运行对降低线损和提高电能质量起着重要作用。晶闸管投切电容器就是其中的一种，于近年来得到了较大发展。晶闸管投切电容器具有无功功率补偿性能的优良动态，适合经常有波动性负荷和冲击性负荷的电网。与机械投切电容器相比，晶闸管作为电容器的投切开关克服了采用机械开关触头易受电弧作用而损坏的缺点，可频繁投切，且投切时刻可精确控制。晶闸管投切电容器的上述优良的动态性能，促使其近年发展迅猛，该文对该技术的现状及最新发展动向进行了介绍。
1 晶闸管投切电容器的分类
晶闸管投切电容器（thyristor switched capacitor，简称TSC）是利用晶闸管作为无触点开关的无功补偿装置，它根据晶闸管具有精确的过程，迅速并平稳的切割电容器，与机械投切电容器相比，晶闸管具有操作寿命长，开、关无触点，抗机械应力能力强和动态开关特性优越等优点。晶闸管的投切时刻可以精确控制，能迅速的将电容器接入电网，有力的减少了投切时的冲击电流的优点。TSC可按电压等级或按应用范围划分。按电压等级划分为：低压补偿方式和高压补偿方式。低压补偿方式适用于1 kV及以下电压的补偿，高压补偿方式（即补偿系统直接接入电网进行高压补偿）则对6～35 kV电压进行补偿。TSC按应用范围划分为：负荷补偿方式和集中补偿方式。负补偿方式是直接对某一负荷进行针对性动态补偿以消除对电网的无功冲击，集中补偿方式是对电网供电采取系统的补偿，以解决整个电网无功功率波动的问题。
2 TSC的主电路
目前，TSC只有两个工作状态：投入和切除状态。在投入状态下，双向晶闸管导通，电容器并入线路中，TSC向系统发出容性无功功率；切除状态下，双向晶闸管（或反向并联晶闸管）阻断，TSC的支路并不起到任何作用，不输出无功功率。TSC主电路设计除了满足分级快速补偿要求外，还应考虑限制并联电容器组的合闸涌流和抑制高次谐波等问题。TSC的关键技术是如何保证电流无冲击，常见的接线方式有两种：晶闸管与二极管反并联接线方式和晶闸管反并联接线方式。在TSC系统中，晶闸管反并联方式是促使两个晶闸管轮流触发，接通和断开补偿回路。晶闸管反并联方式的可靠性非常高，即使是某项损坏了一个晶闸管，也不会导致电容器投入失效或错误。晶闸管和二极管反并联方式与晶闸管反并联方式相比之下，速率较差，但经济且操作简便。晶闸管阀承受的最大反相电压对于晶闸管反并联方式是将电容器上的残压放掉时的电源电压的峰值，晶闸管和二极管反并联方式是电源电压峰值的2倍。TSC系统中，为了限制因晶闸管误触发或事故情况下引起的合闸涌流，主电路中须安装串联电抗器，以抑制高次谐波和限制短路电流。而串联电抗器后，电容器端的电压会升高，所以额定电压应选择电容器高于电网的。电抗器的类型有空芯电抗器和铁芯电抗器两种，其中，而铁芯电抗器限流效果较差，但造价低，空芯电抗器的限流效果很好，但造价也很高。所以选择时，应通过经济、技术等方面比较来确定。TSC主回路接线方式根据晶闸管阀和电容器的连接可分为三相控制的三角形接法、星形接法和其他组合接法。其中三角形与星形的组合接法既综合了前两种接法的优势，也可提升补偿装置的运行质量，因此更为常用。根据电容器电压不能突变的特性，TSC系统投切当电网电压和电容器残压相差较大的时候，则很容易产生冲击电流。当冲击电流与正常稳定电流之比小于1.7倍时，可以认为冲击电流对晶闸管和电容器的使用无影响。投切停止后，电容器上有电网峰值电压，晶闸管在电网电压和电容器直流电压的双重作用下，存在过零电压，过零点触发晶闸管是理想状态，不会产生冲击电流。
3 TSC的检测系统和控制系统
TSC的检测系统用于检测电网与负载系统的相关变量，包括相位采样部分、电压与电流有效值测算部分、待补无功量与无功功率计算部分等。目前比较先进的技术则是利用微机同步相位控制技术和自适应晶闸管触发技术进行检测。当检测到电容器两端电压与电网电压大小等同，极致一样时，瞬时投入电容器，电流过零时晶闸管会自然断开，无需对电容器预先充电，也无需加装限流电抗器及专门的放电电阻，则可随时实现无投切电容器。依据电网与负载的不同功能和需求，TSC的控制系统可分为开环控制、闭环控制和复合控制三种。控制物理变量包括电流、无功功率、电网电压、全周期时间、功率因数角和相位差角等。根据电信号参数，对电信号变量分析处理，在电容组合方式中选出最接近且不会过补偿的组合方式，对无功功率进行实时补偿。由控制系统发出投切指令，当补偿系统所需容量不小于最小一组电容器容量时，可快速、平稳、高效地对设备进行补偿。
4 晶闸管投切电容器的研究动向
目前，采用TSC装置的缺点是：①补偿电容器的投切可靠性低，容易引发谐振；②功率损耗过大；③电容器过电压；④装置的制造成本增加、复杂程度提高及故障率大等；⑤晶闸管投切具有误触发等问题。但由于TSC具有动态无功功率补偿的优良性能，近年来该技术还是在低压配电网中得到很好的广泛应用。而针对TSC使用中的问题，国内外学者进行了相应的研究，研究内容主要针对以下方面：（1）寻找无功参量的快速检测及控制新方法；（2）研制兼具补偿无功和抑制谐波的多功能产品，控制振荡问题；（3）探寻高压系统中的TSC 技术；（4）提高TSC 产品可靠性，并降低其成本等。
5 结语
该文对TSC技术进行了探讨，重点对TSC系统的主电路和检测及控制系统进行了介绍，并对该技术的不足进行了探讨，指出了目前的研究动向。TSC装置具有优良的动态无功功率补偿性能，特别适合于具有经常冲击性负荷和波动性负荷的场所。随着微电子技术和电力电子技术的进步，TSC 技术将会有更大的发展应用空间。
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【关键词】 煤矿；变电所；晶闸管相控电抗器；谐波治理；无功补偿
随着电力电子技术和计算机控制技术的飞速发展，煤矿设备朝着大功率、变频化方向发展，为优化启动和运行特性，提高设备运行可靠性、减少电能损耗、延长使用寿命，大功率提升机通常采用晶闸管供电的直流电控系统或交交变频调速系统，这类新型设备的应用大大增加了供配电系统中的非线性负荷，给电网造成了更大的“谐波污染”，这已经成为矿井供电和生产设备安全运行的公害之一。另外由于上述装置所控设备容量较大（达一千至数千kW），且大多为感性负荷，在运行过程中会消耗大量的无功功率，致使煤矿供配电系统平均功率因数达不到国家要求，也会影响电网的供电质量。因此，无功补偿及谐波抑制已成为煤矿供配电系统急需解决的一个重要问题。
通常煤矿变电所无功补偿一般采用自动投切电容器组或晶闸管投切电容器组来实现，但是上述两种方式不能实现无功功率的平滑调节，容易发生过补偿或欠补偿的现象，且响应速度较慢，对于提升机这类的冲击性负荷的补偿效果不理想，并且也不能消除供电网络产生的高次谐波。
晶闸管相控电抗器（TCR）型静止无功补偿器具有响应速度快、可平滑调节等特点，尤其适用于提升机等冲击性负荷的无功补偿，研究利TCR型静止无功补偿器来实现对煤矿变电所无功及谐波综合治理具有很强的现实意义。
1 TCR系统原理
TCR基本原理如图1所示，控制晶闸管（TH1、TH2）的触发角，使电流I随触发角的变化而变化，从而使补偿电抗器产生连续可变的感性无功。
图1 TCR原理图
2 技术方案
在煤矿变电所无功及谐波综合治理中，TCR动态无功补偿装置采用无源谐波吸收与无功补偿相结合的配置方案，具有滤波和补偿双重功能。
该方案按照全矿井需要补偿的无功功率来选配电容器，补偿容量同时考虑了晶闸管变流设备部分运行时产生的无功功率以及母线上其余感性负荷产生的无功功率，然后把电容器分为若干组，每组串联相应的电抗调谐到对某一特定谐波（如5、7、11、13次等）串联谐振。在各个串联谐振支路中，对应的某特定次谐波的感抗与容抗相等，即该支路总阻抗为0，组成了专门吸收各次谐波的滤波器。
由于矿井负荷可变，试产期、投产期、达产期负荷相差甚大，为避免矿井负荷较小时过补，向电网发无功极不经济，且引起母线电压升高，可将补偿滤波器设计成能按负荷变化分段投切。一般可分为三档容量，分三段投切为宜。对于矿井传动系统，因大量旁频波的存在，常将串联电抗与电阻并联，它有吸收5～7次、7～11次间等的旁频波作用。若为晶闸管供电直流传动系统，则通常还需单设一组高通滤波器，以吸收更高次谐波。该装置的主电路采用三相晶闸管反并联的全控方式，提高了可靠性，即使某相一个晶闸管损坏，也不会导致电容器误投，同时电容器组内部已接成三角形，使体积减少、制造成本降低、电容器的无功容量得到充分利用，达到了综合提高系统功率因数和抑制谐波的目的。
TCR动态补偿装置在煤矿实际应用中，主要包括以下3个部分，如图2所示。
图2 TCR动态补偿装置系统图
（1）滤波器组。滤波器组提供恒定的超前基波无功并吸收负载和动态补偿装置本身所产生的谐波。它是由3次、5次、7次单调谐滤波器及高通滤波器组成。LC滤波器是一种无源滤波器，是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置，与谐波源并联，除起滤波作用外还兼顾无功补偿的需要。该装置中将单调谐滤波器H3、H5、H7谐振次数分别设定为3次、5次、7次，则对应次数的谐波大部分流入该次滤波器，从而起到滤除该次谐波的作用。而高通滤波器H12实际为一个二阶高通滤波器，它在某一很宽的频带范围内呈现为低阻抗，形成对次数较高谐波的低阻抗通路，使得这些谐波电流大部分流入其中。另外，LC滤波器还和TCR一起作用实现无功补偿，它起到将补偿范围拓宽到超前的作用。
（2）晶闸管控制的线性电抗器。晶闸管控制的线性电抗器起到稳定器的作用，产生可调的滞后无功，与滤波器组的恒定容性无功一起输出可控无功以补偿系统或负载动态无功的需求。与电抗器串联的反并联晶闸管阀组用来控制电抗器电流的大小。当阀的控制角α为最大时为关断状态，补偿器输出最大容性无功；α为最小时，由于电抗器的滞后无功与电容器的超前无功相互抵消，补偿器不向系统提供无功。
（3）调节控制装置。其功能是依据一定的调节方式，检测负荷、电压功率因数等参数作为输入信号，用以改变晶闸管阀组的控制角从而控制电抗元件吸收的无功。动态补偿装置只有在控制器具有良好的动态响应时间、准确的投切功率和较高的自识别能力的基础上才能达到最佳的补偿效果。
采用上述TCR+FC并联的技术方案可解决供电系统的平均功率因数补偿、电压波动抑制、谐波治理等问题。装置可平滑调节无功的输出。动态补偿调节时，设备动作响应时间
3 应用实例
某煤矿井下主、副井提升机均采用晶闸管变流器传动。其中主井提升机为ABB公司的交交变频双绕组同步电机传动系统，副井提升机为12脉动变流器直流电机传动系统，电机容量都是1000kW，原安装的一套ABB的基波容量为4600kvar的永久滤波装 置，在矿井初期负荷较小的情况下，产生过补偿而无法使用。矿井供配电系统平均功率因数仅为0.72左右，被上级供电部门罚款。为了解决这一问题，考虑选用TCR动态无功补偿装置进行谐波治理，并提高功率因数。
为了准确掌握谐波特性，并便于对谐波及无功治理的效果进行综合分析，分别对采用TCR动态无功补偿装置进行无功及谐波综合治理前后的6kV母线进线谐波电流和功率因数数据进行了测试。
3.1 治理前的工况测定
3.1.1 6kV母线进线谐波电流测试数据
6 kV母线非线性负荷所注入的谐波电流主要有3、5、7次谐波成分，具体测试数据如下：
（1） 3次谐波电流最大值和含量为：I3max=5.76 A；HRI3max=0.9%；
（2）5次谐波电流最大值和含量为：I5max=43.24 A；HRI5max=5.0%；
（3）7次谐波电流最大值和含量为：I7max=7.89 A；HRI7max=1.2%。
（4）三相谐波电流总畸变率最大值分别为：THDiamax=7. 4%；THDibmax= 7.2%；THDicmax=6.9%
3.1.2 6kV母线进线功率因数测试数据
6 kV母线进线功率测试数据如下：
（1）三相平均功率因数最小值为0.69。
（2）三相平均功率因数最大值为0.76。
（3）三相平均功率因数为0.72。
（4）相最小功率因数为0.43。
（5）相最大功率因数为0.97。
3.2采用TCR治理后的的工况测定
3.2.1 6kV母线进线电流测试数据
（1） TCR动态无功补偿装置投入运行后，母线电流中已不含有3、5、7次谐波成分，说明上述谐波成分已全部被TCR滤除。
（2） TCR动态无功补偿装置投入运行后，TCR不仅滤除了6 kV母线非线性负荷所注入的谐波电流，也滤除了部分由35 kV系统侧引入的3、5、7次谐波电流。
3.2.2 6kV母线进线功率测试数据
（1） 电源总功率因数在0.98～1.0范围。
（2） 电源总电流有效值下降接近20%。
（3） 各次谐波功率都接近零，有效地降低了由于谐波注入电力系统而引起的有功功率损耗。
3.3应用效益分析
该滤波装置自2010年7月投运以来该煤矿变电所6kV母线的功率因数由原来的0.72左右提高到0.98左右。2009年在用电量为3270万kWh，功率因数为0.72时，被上级供电部门罚款129万元；2011年用电量为4000万kWh，由于使用了TCR动态无功补偿装置进行无功及谐波的综合治理，功率因数达到了0.98左右，谐波电流成分基本被滤除，由此而带来的经济效益具体如下：
（1）避免上级供电部门罚款而节省开支为129万元。
（2）经计算减少线损50457 kWh，减少变压器损耗83044 kWh，电费按0.5元/度计算，以上两项减少损耗节约支出为万元6.67万元。
（3）功率因数提高后，上级供电部门按规定进行了奖励，以此冲减电费支出为17.24万元。
4 结论
基于晶闸管控制电抗器（TCR）动态无功补偿装置的煤矿变电所无功及谐波综合治理技术的引入有效地改善了煤矿变电所的供电质量，提高了系统的功率因数，消除了谐波对系统的的不良影响，特别适用于矿井等负荷波动较为明显的情况。该技术通过现场实际应用，经济效益显著，具有较好的推广应用价值。
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关键词：电力系统 能量损耗 无功功率补偿 MTSC装置
为提高供电设备效率，减少供电线路电能损失，国内外自上世纪50 年代初就开始进行无功功率补偿装置的研究工作，其方法主要有两种：一种是在电网上并联电容器，通过提高电网的功率因数达到减少线路电压损耗，提高供电设备利用率的目的;另外一种是在电网上并入同步电动机，通过改变同步电动机励磁电流的方法来改变电路负载特性。其中前一种方法适用于居民、商业及小型工厂的低压供电系统，而后一种方法适用于大型工厂中的无功功率补偿。
在实际应用中，由于电路特性是随时变化的，为了达到较好的补偿效果，就必须动态跟踪电路特性的变化，实时监测电路中U 与I 的相位差角，根据角的大小决定并联电容器的值。基本的功率因数cosφ补偿电路如图1 所示。
电路中的K1～Kn在自动动态补偿装置中可采用双向可控硅，在电路工作时，一般保证cosφ< 0.95，避免电路出现谐振现象，损坏电网供电设备和用电器。具体的方法是通过对电压U和电流I的相位检测来判断是否并入补偿电容器，并入几个，这些都是通过控制装置自动完成的，这就是动态无功功率补偿装置的工作原理。
2 现有补偿装置存在的问题及解决方法
上面所述的方法只局限于某一段电路，并没有从整个电力网的角度来分析。为了弥补这一缺陷，就有必要对整个供电系统中的各段电路功率因数补偿装置进行集中调控，使整个系统处于协调工作状态。由于现有的动态功率因数补偿装置还没有实现整网连调，所以，有必要增加动态功率因数补偿装置的数据通讯功能，将其工作状态及相关的电流、电压、功率因数、工作温度、环境状态等参数发送到总调室，总调室中的主控微机则根据前端工作状态实时调整控制参数达到整网均衡运行的目的。
另外，在分析补偿过程中所提到的电容器，是按理想电容器来分析计算的，实际的电容器可等效为电阻R与电容器C并联电路，如图2所示，电路的矢量图如图3所示。
由矢量图可列
式中：tgδ———为介质损耗系数；δ———为介质损
耗角
由式可见：电阻R减小，电容器介质损耗增加，电容器发热，电解液易枯竭使电容量减小，补偿不足。同时，电容器在密闭较严时易出现爆炸现象。为及时发现并解决这一问题，也应对电容器的工作温度、电容量等参数进行检测，并将检测结果及时发送给控制终端，便于及时维修更换，避免事故的发生。
对于功率因数补偿问题，多年来，人们一直在变压器输出端或工厂电力入口等前端上进行无功功率补偿，补偿方案如图4所示。
由图可见，前端补偿只补偿了10 kV以上供电网的无功电流，400 V低压输电网下端的无功电流并没有得到补偿，而现今居民和商业用电户，多采用节能型日光灯照明，电路功率因数低，且得不到补偿图5为了解决这一问题，有必要开发研制一种造价低、性能好的小型动态无功功率补偿装置(MTSC) 。将此装置安装于居民(或商业) 用户的集中供电箱中，这样就构成了新的动态补偿控制方案，如图
由图可见，采用这种方式后，对于变压器至用户集中配电箱这段电路的线路损失也得到了补偿，其带来的经济效益是相当可观的。
3 动态补偿装置数据采集、传输控制方案的实现
3.1 采集传输参数
(1) 变压器工作温度T1 ～ T6
(2) 各相电源电压 UA UB UC
(3) 各相电流 IA IB IC
(4) 功率因数 cosφA cosφB cosφC
(5) 无功电流 I rA I rB I rC
(6) 负荷馈电处电压 V a V b V c
(7) 切入补偿通道号 Ac1～4 Bc1～4 Cc1～4
(8) 电力电容器工作温度 t1 ～ t12
(9) 可控硅功率组件温度 tk1 ～ t k12
(10) 有功功率 PA PA PA
(11) 无功功率 QA QB QC
(12) 视在功率 S A SB S C
(13) 台区用户电量 最多为30 个单元720户
3.2 采集传输控制参数
(1) 电力电容投切保护控制 12 路开关量
(2) 可控硅过流保护控制 12 路开关量
(3) 可控硅过压保护控制 12 路开关量
(4) 用户窃电、欠费停/ 供电控制 最多720个开关量
3.3 采集传输控制系统方块图及各部分的作用
采集传输控制系统方块图如图6 所示。
3.3.1 传感器部分
传感器部分将现场的电流、电压、温度、功率等参数变成采集传输控制器所能识别的信号(一般为0～5 VDC输入) ，以便采集传输控制器对其进行分析、计算，根据分析计算结果，发出相对应的控制信息，控制系统正常工作。
3.3.2 电量采集控制器
电量采集控制器是集电量采集、传输、控制用户停/供电以及防窃电功能为一体的前端设备，安装于用户各单元配电箱中，能实时采集用户的用电信息，并具有防窃电功能，当用电户有窃电现象发生时，能及时发出报警信息，通过低压电力线载波传输给采集传输集中控制器，采集传输集中控制器再将信息通过传输媒体发送给终端接收控制设备(或控制窃电户停电) 。
3.3.3 采集传输集中控制器
采集传输集中控制器是装于变压器台区内的一台主控机，它能同时采集64 路信号(模拟量或数字量) ，并能与30 台电量采集传输控制器通讯，进行电量计量、远程供/ 停电控制、窃电报警等操作。同时还能与现有的动态无功功率自动补偿装置相配合，将该装置的工作状态及相关参数通过传输媒体传输给终端计算机，达到全局网无功功率平衡补偿的目的。
3.3.4 动态功率因数补偿控制器
动态功率因数补偿控制器是根据电网电压与电流的相位差来控制电力电容器组是否投切、投切极数的一种控制器，通过改变投切极数来改变无功电流大小而达到改变的目的。
3.3.5 电力电容器组及可控硅开关组件
电力电容器组及可控硅开关组件是与动态功率因数补偿控制器相配合，完成动态功率因数补偿的一种附属组件，它能根据动态无功功率补偿装置所发出的控制信息完成相关的投切动作。
以上简述了系统组成及部分作用，其中，前端电量采集控制器是为今后推广应用远程电量管理而设置的，可根据实际情况决定取舍。
4 结论
通过以上阐述，不难看出在原有的无功功率补偿产品的基础上，配置数据采集、传输、控制系统，能使整个输电网有效地联调，并得到很好的无功功率补偿效果。
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