台变综合电能质量治理装置研究

史文江

摘 要 随着国民经济的持续快速发展和人民生活水平的提高，为有效提升配电网运维管控能力和供电服务水平，针对传统补偿方法的不足，需要一种高效、快速检测、快速调节三相不平衡，补偿无功和治理低次谐波的设备。采用三电平拓扑结构，以DSP+FPGA数字处理技术作为控制核心，可实现智能化三相不平衡治理、低次谐滤补偿，无功补偿。该设备可在网内各农网和城网变压器中进行使用，可有效提高变压器带载容量、使变压器三相平衡，功率因数达到电力要求或超过要求，可减少重复改造和节能的重要意义。研发的平台系统试点工程得到实际应用，验证了其良好的运行稳定性和功能完善性。

【关键词】电能质量 三电平 无功补偿 谐波治理

1 静止无功发生器（SVG）的原理

SVG（静止无功发生器）就是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行无功补偿的装置。SVG按储能结构的不同分为两种：电压型桥式电路和电流型桥式电路.SVG的基本电路结构如图1所示。电流型桥式电路需要在输出端并联上吸收换相过程中产生的过电压的电容器；电压型桥式电路还需要串联上连接电抗器才可以并网，实际上，由于效率原因目前投入运营的SVG绝大多数是电压型桥式电路，因此，SVG一般是专指采用自换相的电压型桥式电路的动态无功补偿装置。

图1是SVG的原理图，是电压型SVG，其中电容是直流侧的储能原件，为SVG提供直流电压支撐，而交流侧的电压大小、频率和相位都可以通过控制逆变器的可关断器件（如GTO、IGBT等）开通和关断控制。逆变单元的输出电压通过连接变压器变换到系统电压，使SVG装置并联到电力系统中，SVG的整体相当于一个电压大小可控的电压源。通过控制SVG的开关器件产生相位和幅值与所需补偿量一致的电流注入电力系统从而实现对系统的无功补偿。

2 台变综合电能质量治理简介

2.1 三相不平衡补偿原理

农城网台变综合电能质量治理装置通过外部专用电流互感器实时感应得到系统电流信号，由检测电路和控制器计算分析，得到系统三相不平衡度数值及三相平衡转换电流值，发出指令驱动IGBT模块投入工作，把不平衡电流从电流偏移量剩余的相转移到电流偏移量不足的相。

2.2 装置动态无功补偿的实现

农城网台变综合电能质量治理装置通过电流互感器实时采集负载侧系统的电流信号，经过控制器计算，当系统功率因数低于设定的功率因数目标值时，装置发出感性或容性的无功电流，实现动态无功补偿目的，使系统达到最佳补偿效果。

2.3 谐波滤除原理

通过外部互感器CT 实时采集负载电流信号，通过内部检测电路分离出其中的无功功率与谐波电流大小，并自适应输出ZVPWM 信号给IGBT，通过IGBT 逆变出同负载大小相等相位相反电流，实现谐波滤除。

2.4 通讯功能

农城网台变综合电能质量治理装置具有RS485接口和modbus标准接口协议，就地显示的所有数据信息均能通过通信接口接入监控系统、电能质量监测系统，方便用户随时查看设备运行状况、测量数据和故障报警等信息。

3 总结

基于IGBT配电网台变综合电能质量治理系统，其运行稳定性和功能完善性能够满足现场实际工作需求。通过项目研究与成果转化应用，增加配电网的能量传输功能，电源设备利用率得到提升。使电源设备容量不变的情况下，显著改善功率因数、提升线路传输功率和电源设备利用率。减小配电网网电源设备容量，节省建设投资。

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作者单位

1.国网内蒙古东部电力有限公司 内蒙古自治区呼和浩特市 010000

2.国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司 内蒙古自治区兴安盟乌兰浩特市 137400endprint