MSVC磁控动态无功补偿装置的设计与实现

阎 琦

YAN Qi

（渤海大学，锦州 121000）

1 系统概述

随着国民经济的快速发展, 电力负荷日益增长, 电网结构日趋庞大、复杂，电力系统对无功功率的需求也发生了变化。从以前的仅需补偿容性无功发展到不仅需要补偿容性也需要补偿感性无功，且能够连续调节。具体表现在：一方面要求在负荷高峰期能够提供较多的容性无功，以满足工矿企业的无功需求。另一方面又要提供感性无功，以平衡轻负荷时因电缆网而带来的容性无功，保证系统的电压不致过高。另外随着现代电力电子技术的发展，整流设备、变频设备、开关电源等电力电子设备的普遍应用，给电力系统带来了巨大的谐波污染；尤其是电力机车、交流电弧炉、轧钢机以及其他大型半导体变流装置等冲击性负荷得到越来越广泛的应用，随之带来的冲击无功分量和高次谐波分量直接导致了系统电压的波动和闪变，给电网造成了严重的污染。为了抑制无功，研究具有响应速度快、经济性能好、高效节能、环保的动态无功补偿装置具有十分重要的意义。

MSVC动态无功补偿成套装置由MSVC主控制单元、磁控电抗器（MCR）主体、ST型移相触发控制装置、智能式过零分合闸断路器、电抗器微机保护、电容器微机保护、电容器组以及相关附属设备组成如图1所示，用户可以根据现场的实际运行情况选配。

图1 MSVC磁控动态无功补偿装置组成原理图

首先系统将电容器组根据系统的无功需求分组投入到电网中，控制器再向磁控电抗器的可控硅投切开关发出命令，使电抗器的感性无功根据系统的无功需求将无功补偿量调节到最佳位置，从而使得装置发出的无功补偿量完全满足设定的要求，整个装置向电网发送其设定的容性无功补偿量，同时，控制器通过PT和CT对电网电压、三相负载电流信号进行采样，对电网的母线电压闪变进行瞬间补偿，并分别快速计算出三相负载无功，再计算出电容器补偿后的三相无功情况，判断出功率因数是否在给定范围内，如果超出给定的范围，根据电网无功，自动向磁控电抗器的三相可控硅分别发送控制脉冲控制电抗值，使其达到最佳补偿状态。

1）MSVC主控制单元（必选）

MSVC主控制单元是该装置的核心部分。它同时监测两台变压器运行情况，通过信号采集实时计算系统电压和无功。根据系统实际运行情况，自动生成调容、调抗、调压的控制策略。

具有实时控制调节磁控电抗器容量的功能，具有对电容器组智能过零投切功能、具有变压器有载调压控制操作功能。

2）磁控电抗器（必选）

磁控电抗器MCR本体及ST型移相触发控制装置组成，可以根据控制单元开出角度调整电抗器的容量。

3）电抗器微机保护装置（必选）

电抗器微机保护装置提供磁控电抗器三段式过流、过压、过负荷等保护功能。

4）电容器组（可选）

电容器组的容量和组数可以根据现场的需求选择。

5）电容器微机保护装置（可选）

电容器微机保护装置提供电容器三段式过流、过压、欠压、不平衡等保护功能。

6）智能式过零分合闸断路器（可选）

智能式过零分合闸断路器是专为满足真空永磁机构断路器过零分合闸而设计，用于实现电容器组的过零投切功能。由可分相操作真空永磁机构断路器和智能式过零投切控制器组成。智能式过零投切控制器根据永磁真空断路器机构动作时间，控制驱动元件通断时间，完成过零分合闸控制动作。

2 主控制器单元设计

图2 前面板

主控制器单元采用插件式结构，外壳封闭；机箱采用嵌入式安装方式，箱后结线，显示采用SHARP公司的工业级液晶，具有键盘输入功能。前面板如图2所示：

1）为大屏幕液晶显示屏

键盘：包括数字0-9、“-/.”键、“菜单”键、“上翻”键、“下翻”键、“确认”键、“退出”键。

2）为主控制单元的后面板为接线端子排

系统上电启动后，进入主控制单元的主界面，即实时数据显示界面如图3所示，所有程序均由C语言编写。

图3 主控制单元的主界面

MSVC主控制单元，负责图形界面的显示以及与用户的交互，实时监测两台变压器运行情况，自动生成调容、调压、调抗的控制策略；负责数据的采集、计算，控制磁控电抗器的开出。根据使用和功能划分为：上电自检、主界面、系统测试、操作界面、事件记录、补偿记录、参数设置等部分。

3 系统测试

厂家调试人员专用界面图3所示，按F10可在菜单间进行切换，进入每项主菜单均需要密码。每个磁控电抗器的个体差异不同，同样角度对应的开出无功也不相同。在正式运行前，需要手动输入角度，并且记下对应的无功，生成角度和无功的对应表。

变电站值班人员操作使用界面如图4所示，手动模式下可以输入的角度和无功，也可以查询报警、故障、闭锁的详细信息，输入正确的密码后，进入界面，如图4所示。左侧显示1#主变、2#主变的采样数据，1#电抗器采样的数据。右侧有六个功能菜单，分别为：

返 回：返回主界面。

输入无功：手动模式下，输入固定开出的无功值（整形数）。

输入角度：手动模式下，输入固定开出的角度值（浮点数）。

调容压板：检修操作时，通过本界面可以把检修的电容器组设置为不允许自动调

故障信息：查看系统当前的报警、故障、闭锁等详细信息。

谐波分析：查看电抗器UabUbcIaUbIc的谐波报警信息和数据；显示1#和2#主变的IaIc谐波数据。

图4 变电站值班人员操作使用界面

4 结论

本套装置，采用电容器组分级真空开关过零投切，再通过磁控电抗器的分相快速连续调节能力，达到电力系统无功补偿就地平衡，实现降损节能，提高电力系统无功与电压管理的自动化水平、提高电力系统的电压稳定能力、提高电力系统的安全经济运行水平、提高相关设备包括现有电容器、开关等设备的使用寿命，特别重要的是可以提高变压器的供电能力。

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