采用PCC的无功补偿控制装置

 

    摘要：本文针对变电站无功补偿控制和有载调压控制的现状，提出了电压调节、无功补偿分别控制相互配合的设计思想，以可编程计算机控制器(PCC)和电量变送器、输入输出控制模块等组件为基础，应用先进的控制技术和数据处理技术，采用面向对象的设计思想，以无功功率缺额为主控参量、以电容器投切前后电压变化趋势为参考、协调母线电压的控制方式，成功开发了具有高可靠性的无功补偿控制装置，为无功补偿控制装置的开发提出了一种新的开发思路。

 

    关键词：无功补偿 控制 PCC 1　前言

 

    考虑到目前补偿控制装置和补偿方式的特殊性及高可靠性的要求，在目前现有的产品存在缺陷的情况下，本文提出一种采用新的控制方式的装置。

 

    2　一种新的无功补偿控制装置

 

    2.1　设计思想

 

    针对目前对无功控制装置的要求，在对变电站运行方式进行了充分调研的基础上，提出变电站无功补偿和电压调节应分别考虑的思想，电压调整依靠有载调压变压器的电压控制调节器来完成，控制参数主要考虑低压母线电压和变压器分接头的位置。无功控制装置完成电容器投切控制，主要控制参数是系统的无功缺额，电压参数只作为限制量，在无功控制装置中，考虑电压调节器故障或变压器分接头到达极限档位时，并预测电容器投切后的电压变化量限制电容器的投切控制。同时在无功控制装置中充分考虑现场要求，增加纪录、通讯、显示等功能。

 

    本装置采用对110kV变电站中的电压、无功分开调节、协调运行的控制方式，不但可以使控制设备故障的危险分散，使控制过程简化，而且便于实现优化的智能控制算法，能够满足现行系统对无功补偿控制装置的要求，并且可大大提高控制设备的可靠性。

 

    2.2　硬件

 

    该装置核心硬件采用B&R公司2000系列可编程计算机控制器[2](Programmble Computer Controller简称PCC)实现，B&RPCC是PLC的新一代替代产品，不仅具有PLC的可靠性，同时具有计算机的数据运算能力，该产品采用灵巧的模块化结构，系统组态简单方便，并具有先进的现场总线通讯系统，通过CAN，ProfiBus，RIO，ETHERNET等可组成各种网络，并带有各种标准接口，是一种完美的自动控制设备，完全可以满足和实现无功补偿自动控制装置的要求。

 

    实时参数分别采集变压器高压侧电压、电流、无功功率和低压侧电压，由电量变送器实现对各种工频电量进行变换，再通过高速A/D采集单元进行数字转换后输入中央控制单元，中央控制单元综合现场各种运行状态，进行运算、快速分析和智能决策，最后通　　过继电器隔离放大后进行控制。见图1。

 

    采用PCC的无功补偿控制装置资料，技术文章，说明，图片

 

    采用PCC的无功补偿控制装置资料，技术文章，说明，图片

 

    考虑到补偿装置运行的灵活性，在控制装置中，设置就地手动控制和自动控制闭锁的软压板切换功能，并具有状态数据显示功能和数据通讯功能，装置的整定具有良好的人机界面，要求操作简单、使用方便。为了便于查看电容器的投切情况，还要求可存储30天以上的动作纪录。

 

    2.3　软件

 

    B&R公司2000系列可编程计算机控制器安装有实时多任务操作系统，采用PL2000高级语言进行模块化编程，由于PCC具有计算机的分析运算能力，可实现各种优化控制功能，为实现各种智能化控制算法提供了良好的开发基础。

 

    电容器的投切控制以系统无功功率缺额为主、预测电容器投切后电压变化趋势、协调母线电压的控制方式，确定电容器组的投切。在电容器投切前，应先判定变电站的运行方式，合理地投切电容器。

 

    为了保证补偿装置运行的可靠性，在控制装置中，设置投切时段控制、闭锁控制、故障报警等功能。

 

    采用PCC的无功补偿控制装置资料，技术文章，说明，图片

 

    采用PCC的无功补偿控制装置资料，技术文章，说明，图片

 

    采用PCC的无功补偿控制装置资料，技术文章，说明，图片

 

    3　实现功能

 

    3.1　监测显示功能

 

    实时监测显示电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数，以及装置实时运行、动作状态。

 

    3.2　控制功能

 

    按照系统无功功率需求与投切后电压预测相结合的整定原则，根据监测的主接线运行方式，自动控制分别安装在两段母线上的电容器组投切。动作延时、动作时间间隔可任意设置。

 

    3.3　定值整定

 

    可通过控制面板或远方通讯方式在线修改整定值，在修改过程中不影响装置运行。

 

    3.4　闭锁功能

 

    具有无压无流闭锁、过电压闭锁、运行方式判断、投切时间分段控制等故障诊断与闭锁功能;当保护或其他方式投切电容器时，具有自动闭锁和自动解除闭锁功能。

 

    3.5　运行方式自适应功能

 

    当变电站主接线运行方式发生变化时，自动适应运行方式投切电容器组。

 

    3.6　手动闭锁功能

 

    当手动操作电容器切除时，具有自动闭锁功能。

 

    3.7　通讯功能

 

    具有多种数据通讯方式，与多种网络进行通讯，可作为变电站综合控制系统的现地单元。

 

    3.8　时间控制功能

 

    可设置四个动作时间段，装置只能在给定时段内投入电容器组，切除不受此控制。

 

    4　运行情况

 

    采用PCC的WPK-1型无功补偿控制装置，于2000年6月安装试运行。在试运行期间，该装置经历了更换保护、主变切换、母线失压等多种运行方式变换，能够自动适应变电站运行方式的变化和无功的变化，自动准确的投切补偿电容器，提高了电容器的运行时间及利用率，性能稳定可靠，功能达到了变电站无功补偿自动投切的控制要求。

 

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