【正文】 7DSP電路，存儲(chǔ)器 (SRAM)電路，電源保護(hù)電路，上電復(fù)位電路和串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。有多個(gè)觸發(fā)源可以啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換，包括軟件啟動(dòng)、 EVA， EVB 和外部觸發(fā) (ADCSOC)。 將數(shù)據(jù)代入得VVref ? 。系統(tǒng)放大增益 12 ????? RRA up。 T 4T 5T 6R 1 2 4R 1 2 3R 1 2 21 0 01 0 01 0 0V r e f [ + 1 . 6 5 v ]R 1 1 9R 1 2 0R 1 2 11cU 1bU1aUG R O U N DG R O U N DG R O U N D1 1 0 K1 1 0 K1 1 0 KY R 33 9 0 v3 9 0 vY R 3 圖 24 電壓信號(hào)形成回路 圖 低通濾波電路 圖中 Dl, D2將輸出信號(hào)鉗制在 ，保證輸入 LF2407A / D轉(zhuǎn)換口的電壓在 0～ 之間，以保證其 AD 轉(zhuǎn)換的正常工作。由互感器得到的電壓電流信號(hào)線性衰減成能輸入 DSP 的量程范圍，再經(jīng)抗混疊濾波器濾波，輸入 DSP的 A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換。此模塊的作用是將電壓互感器 (YH)和電流互感器 (LH)二次輸出的電壓、電流模擬量經(jīng)過上述環(huán)節(jié)處理成大小與輸入量成正比、相位不失真的模擬量，輸入到 DSP 的 A/D轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能接受與識(shí)別的數(shù)字量，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算。 利用雙向反并聯(lián)的晶閘管與磁保持開關(guān)組成的智能復(fù)合開關(guān)投切電力電容器。該控制器實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)三相電壓、電流 ,計(jì)算出實(shí)際無功大小 功率因數(shù) ,然后根據(jù)設(shè)定值自動(dòng)循環(huán)投人 電容器進(jìn)行補(bǔ)償。采用一系列國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)和最新的電子元器件及新型的機(jī)電一體化的智能復(fù)合開關(guān) ,集電網(wǎng)監(jiān)測(cè)與無功補(bǔ)償于一體 ,不但可以補(bǔ)償電網(wǎng)中的無功損耗 ,提高功率因數(shù) ,降低線損 ,從而提高電網(wǎng)的負(fù)載能力和供電質(zhì)量 同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)等運(yùn)行數(shù)據(jù) ,可完成對(duì)整個(gè)低壓配電線路的監(jiān)測(cè)、分析處理、報(bào)表輸出等綜合管理 ,為低壓配電線路的科學(xué)管理提供第一手的可靠數(shù)據(jù)。并可實(shí)時(shí)在線設(shè)置投入門限、切除門限、過壓值、欠壓值、延時(shí)值等參數(shù)。 主電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由 TMS320LF2407DSP控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)無功功率和電壓并跟蹤系統(tǒng)無功功率的大小，采用晶閘管投切并聯(lián)電容器組的無功功率補(bǔ)償裝置。 (5) 自檢復(fù)歸功能 :控制器每次接通電源應(yīng)進(jìn)行自檢并復(fù)歸輸出回路 (即輸出回路處在斷開狀態(tài) )。同時(shí)具有強(qiáng)大的控制功能，因此使用 TMS320LF2407 作內(nèi)核帶電力監(jiān)測(cè)的低壓智能無功補(bǔ)償裝置能更好的滿足實(shí)時(shí)性和精確性的要求。但是，電網(wǎng)中存在諧波時(shí)，投切電容有可能發(fā)生電容把高次諧波量放大，更為嚴(yán)重的是如果電容與電網(wǎng)中的感性負(fù)載在某次諧波恰好發(fā)生諧振，電網(wǎng)電壓、電流有可能被無限放大，造成的后果不堪設(shè)想。以晶閘管作開關(guān)元件的無功補(bǔ)償裝 置，控制器器發(fā)出的是晶閘管的觸發(fā)信號(hào)。這兩類無功補(bǔ)償裝置的特點(diǎn)在上一節(jié)中也有所介紹，總起來說采用晶閘管控制投切的無功補(bǔ)償裝置在性能上比采用斷路器開關(guān)的無功補(bǔ)償裝置好，它動(dòng)作時(shí)間短，通常能在一個(gè)周波 (即 20ms)內(nèi)動(dòng)作；動(dòng)作時(shí)無火花，更安全可靠，壽命長(zhǎng)。 5）將低壓補(bǔ)償?shù)墓δ芗{入箱式變電站或美式箱式變電站的低壓部分。 1）由三相共補(bǔ)到分相補(bǔ)償，以求達(dá)到更理想的補(bǔ)償效果。這種補(bǔ)償裝置為了保證更好的投切電容器，必須對(duì)電容器預(yù)先充電，充電結(jié)束之后再投入電容器。不是希望電容器級(jí)數(shù)越多越好，但考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性及經(jīng)濟(jì)性，一般用 K1個(gè)電容值為 C的電容和個(gè)電容值為 C/2的電容組成 2K 級(jí)的電容組 數(shù) [12]。兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管只是將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中斷開，串聯(lián)的小電抗器用于抑制電容器 投入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生的沖擊電流。由于固定電容器的 TCR+FC型補(bǔ)償裝置在補(bǔ)償范圍從感性范圍延伸到容性范圍是要求電抗器的容量大于電容器的容量，另外當(dāng)補(bǔ)償器工作在吸收較小的無功電流時(shí)，其電抗器和電容器都已吸收了很大的無功電流，只是相互抵消而已。如果在電抗變壓器的第三繞組選擇適當(dāng)?shù)难b置回路，例如加裝濾波器，可以進(jìn)一步降低無功補(bǔ)償產(chǎn)生的諧 波 [10]。當(dāng)觸發(fā)角 α= 90 0 時(shí)，吸收的無功電流最大。 這類裝置組成的無功補(bǔ)償裝置屬于第一批補(bǔ)償 器 [9]。 以下對(duì)此三類無功補(bǔ)償技術(shù)逐一介紹。因此，采用斷路器作為開關(guān)的靜止無功補(bǔ)償裝置也只適合于負(fù)荷變化不大，即相對(duì)穩(wěn)定的情況。所謂靜止無功補(bǔ)償是指用不同的靜止開關(guān)電容器或電抗器，使其具有吸收和發(fā)出無功電流的能力，用于提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，抑制系統(tǒng)振蕩等功 能 [4]。由于并聯(lián)電容器阻抗固定，不能動(dòng)態(tài)的跟蹤負(fù)荷無功功率的變化：而調(diào)相機(jī)和同步發(fā)電機(jī)等補(bǔ)償設(shè)備又屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，其損耗、噪聲都很大，而且還不適用于太大或太小的無功補(bǔ)償。為減少電網(wǎng)中的無功水平，我們將 閉合，用 C中的超前電流補(bǔ)償 M中的滯后電流，完成無功補(bǔ)償任務(wù)。故此種情況應(yīng)避免。若電容 C的容量過大 , 使供電電流的相位超前于電壓 , 這種情況稱為過補(bǔ)償 , 其向 量圖如 1(c)所示。電網(wǎng)中安裝并 聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置后 , 可以減少電源向感性負(fù)荷經(jīng)由輸電線路輸送的無功功率。當(dāng)輸送的有功功率一定時(shí)，總的有功網(wǎng)損主要取決于輸送的無功功率的數(shù) 值 [2]。而且從上式可以看出，如果從遠(yuǎn)處電源經(jīng)輸電線路向負(fù)荷提供無功功率，會(huì)使沿線路各點(diǎn)電壓下降，甚至不能滿足質(zhì)量要求。 節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系為： UjUUU QRPXjU QXPRUU jjiji ?????????? .. (11) 在超高壓電力系統(tǒng)中，線路電抗遠(yuǎn)大于線路電阻，因而上式可寫成 jjji UPXjUQXUU ??? .. (12) 電壓 iU. 還可以寫成： ?? s inc os. iii jUUU ?? (13) 式中δ為線路兩端電壓的相位角差。因此，必須對(duì)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視和控制，使電壓水平維持在一個(gè)正常范圍內(nèi)。 關(guān)鍵詞 ： 無功補(bǔ)償 ； 電力監(jiān)測(cè) ； 數(shù)字信號(hào)處理器 Abstract Contraposing the developmental actuality of reactive power pensation system in power system, a DSP controlled Thyristor Switch Capacitors (TSC) system is designed based on TMS320LF2407 for reactive power dynamic pensation. The digital signal processing (DSP) TMS320LF2812 was used as the device shard warecore , which had many merits such as high operating speed and high realtime . The assemble language was used in the soft are design , the universal trait of the program and simplify the device maintenance were improved . Mention of switching law, the control method of considering reactive power was used , and the oscillation on the condition of light loading was avoided . a new low voltage reactive power pensation controller based on DSP is proposed . This controller can survey the workless power and voltage automatically and achieve the functions such as quick pensation of workless power, supervision of the low voltage grid, harmonic control, electricity calculation [Keywords] Reactive power pensation。 完成基于 DSP控制的智能無功補(bǔ)償裝置的軟件設(shè)計(jì)。針對(duì)如下具體技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)一個(gè) DSP 控制的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制器，其技術(shù)指標(biāo)如下： (1) 工作電壓及輸入電壓模擬量 額定工作電源電壓及額定電壓模擬量 220V 或 380V 20%，電源正弦波形，總畸變率不大于 5% (2) 輸入電流模擬量 額定輸入電流模擬量： 5A 50Hz 輸入端輸入阻抗： 不大于 2. 測(cè)量及顯示精度 (1) 電壓 各相電壓 % (2) 電流 各相電流 % (3) 有功功率 各相及總和 % (4) 無功功率 各相及總和 % (5) 視在功率 各相及總和 % (6) 頻率 % (7) 功率因數(shù) % 3. 控制要求 (1) 控制靈敏度 不大于 (2) 過電壓保護(hù) 應(yīng)在 105%～ 120%之間可調(diào)，動(dòng)作回差 612V (3) 延時(shí)時(shí)間 10～ 120s可調(diào) (4) 過電壓分段總時(shí)限 不大于 60s (5) 投切動(dòng)作時(shí)間間隔 不小于 300s (6) 斷電后所有數(shù)據(jù)保持時(shí)間 不小于 72h 完成基于 DSP控制的智能無功補(bǔ)償裝置的硬件設(shè)計(jì)。 該裝置能自動(dòng)跟蹤監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的無功功率和電壓，實(shí)現(xiàn)無功功率的動(dòng)態(tài)快速補(bǔ)償，同時(shí)， 完成對(duì)低壓電網(wǎng)的配電監(jiān)測(cè)，諧波治理和電能計(jì)量的功能。電壓質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，降低線路損耗，保證工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低用電損耗等都有直接影響。 無功功率的分布對(duì)電壓有決定性的影響 在不考慮輸電線的對(duì)地電容時(shí)，從節(jié)點(diǎn) i送到節(jié)點(diǎn) j的功率為 P+jQ，節(jié)點(diǎn) i和節(jié)點(diǎn) j的電壓分別為 和 ，節(jié)點(diǎn) i、 j之間的支路阻抗為 R十 jX。因此電力網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)電壓的變化會(huì)引起無功功率潮流的變化。從有功功率損耗公式222 )( URQPP ???可見，當(dāng)有 功功率和無功功率通過網(wǎng)絡(luò)電阻時(shí)，會(huì)造成有功功率損耗。運(yùn)行時(shí)需從電網(wǎng)吸收大量無功功率 , 致使電網(wǎng)功率因數(shù)、電能質(zhì)量降低 , 電網(wǎng) “ 技術(shù)損耗電能 ”增加。此時(shí)供電電流的相位滯后電壓 , 這種情況稱欠補(bǔ)償 。 容性無功在線路上傳輸也會(huì)增加電能損耗。 當(dāng) 閉合使 M運(yùn)行時(shí)， M從電網(wǎng)吸取有功功率和無功功率。 M 圖 12 最簡(jiǎn)單的無功補(bǔ)償 圖 但在實(shí)際用電系統(tǒng)中，無功往往變化很大，圖 12所示的補(bǔ)償裝置顯然無法滿足要求。這種技術(shù)經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新、發(fā)展完善的過程。斷路器開關(guān)由于受器件固有特性的限制，在控制器檢測(cè)到無功的變化需要投入或切除補(bǔ)償電容器組時(shí)，開關(guān)速度較慢，約為 1030ms，不能快速跟蹤負(fù)載無功功率的變化，而目前投切電容器時(shí)常會(huì)引起較為嚴(yán)重的沖擊涌流和操作過電壓，這樣在需要頻繁投切時(shí)，不但易造成接觸點(diǎn)燒焊，而且使補(bǔ)償電容內(nèi)部擊穿，所受應(yīng)力 大，維修量大?，F(xiàn)今所指的無功補(bǔ)償裝置一 般專指使用晶閘管的無功補(bǔ)償設(shè)備，主要有以下三大類型：一類是具有飽和電抗器的無功補(bǔ)償裝置(SR： Saturated Reactor)；第二類是晶閘管控制電抗器 (TCR： Thyristor Control Reactor)；第三類是晶閘管投切電容器 (TSC： Thyristor Switch Capacitor)，后兩類裝置統(tǒng)稱為SVC( Static Var Compensator)[7]?？煽仫柡碗娍蛊魍ㄟ^改變控制繞組中的工作電流來控制鐵心的飽和程度，從而改變工作繞組的感抗，進(jìn)一步控制無功電流的大小。其三相多接成三角形，這樣的電路并入到電網(wǎng)中相當(dāng)于交流調(diào)壓器電路接電感性負(fù) 載， 此電路的有效移相范圍為 900 ～ 1800 。電抗變壓器的 一次繞組直接與高壓線路連接，二次繞組經(jīng)過較小的電抗器與可控硅閥連接。這種具有 TCR型的補(bǔ)償器反應(yīng)速度快，靈活性大，目前在輸電系統(tǒng) 和工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最為廣 泛 [11]。其單相原理圖如圖 15所示。一般對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)采用星形連接，負(fù)荷不對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)采用三角形連接。此時(shí)投切電容器，電路的沖擊電流為零。低壓補(bǔ)償箱和補(bǔ)償柜的技術(shù)改進(jìn)和新技術(shù)應(yīng)用歸納起來主要有以下幾 方面。 4）智能型自動(dòng)補(bǔ)償控制器和配電變壓器的運(yùn)行記錄儀相結(jié)合。 無功補(bǔ)償裝 置的選擇 從當(dāng)前無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展來看，目前廣泛應(yīng)用的幾種無功補(bǔ)償裝置，即第二節(jié)所介紹的幾種無功補(bǔ)償裝置，從控制投切裝置的不同來看可以分為兩類：一類是采用斷路器開關(guān)來控制；一類是采用晶閘管控制。以斷路器作開關(guān)元件的無功補(bǔ)償裝置，控