一种无功补偿控制器延时时间测试方法介绍

张业真 徐名中

摘要：文中介绍了JB/T 9663-2013标准对控制器延时时间的测试要求与控制器工作原理。结合标准要求与控制器输出回路工作方式，介绍了一种可用于测量控制器延时时间测试方法。在此方法中，通过数据采集系统测量通道采集控制器输出回路V12与K1至K12中DC12电压信号和取样电流回路三相开关进线端相间AC47V电压波形出现或消失时刻。利用采集到的波形，测量控制器接通与分断延时时间。

关键词：控制器；延时时间；数据采集；输出回路；波形

Introduction to a Test Method for Measuring Delay Time of Reactive Power Compensation Controllers

ZHANG Yezhen，XU Mingzhong

（ Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality， Fuzhou 350002， Fujian， China ）

Abstract： This paper introduces the test requirements specified in JB/T 9663-2013 for measuring controller delay time and outlines the controller's working principle. Combining with the standard requirements and the working mode of the output loop of the controller， a test method which can be used to measure the delay time of the controller is introduced. In this method， the DC12 voltage signal in the controller output loop V12 and K1 to K12 and the phase AC47V voltage waveform at the inlet end of the sampling current loop phase appear or disappear through the measurement channel of the data acquisition system. By using the acquired waveform， the controller switching on and off delay time is measured.

Key Words： Controller; Delay time; Data acquisition; Output loop; Waveform

0 引言

随着人类科学文明的高速发展，现代工业产品日益增多。在双碳政策环境下，新能源汽车百花齐放，用户用电需求量大大增加，使电网中的感性负载也愈来愈多。这类产品在工作时不但要消耗有功功率，同时造成电网的功率因数偏低。因此，提高功率因数能有效地降低线路损耗，还能提高线路输送能力[1]，改善电力系统的电压质量[2]。而智能无功补偿控制器作为低压配电系统补偿无功功率的专用控制器，在检测到电网系统功率因数达到投入或切除时，能及时地做出输出控制指令。其控制器的动作延时时间整定是反应电容器能否及时做出投入或切除的主要参数。因此，控制器的延时时间准确性对于整个电网系统具有重要意义。文中将介绍一种适用于控制器输出回路为DC12V电压控制方式的延时时间测试方法，用以测量控制器延时时间。

1 标准测试要求

在JB/T 9663-2013标准中延时时间测试方法要求为：控制器接通电源，将延时设定时间调至最短。调节输入模拟量，使控制物理量的值满足设定的投入（或切除）条件，从出现投入（或切除）状态显示的瞬时至输出回路接通或分断时的时间间隔。其中控制物理量分为：无功功率型、无功电流型、功率因数型、电压型、复合型。控制器输出方式分为：有触点输出与无触点输出。按控制器响应时间（延时时间）分为：延时时间较长的静态无功功率补偿与响应时间一般不大于1s的动态无功功率补偿[3]。目前，市场上控制器输出方式大致有DC12V电压输出控制、以太网网络接口、RS485通信信号输出方式。在延时时间测试中，最短延时时间通常可设置为0。

2 延时时间测试方法

标准中虽规定了延时时间测试的试验要求，但对控制器不同的输出方式要如何能够准确地测量延时时间的测试方法没有明确规定。而文中将介绍一种可用于控制器输出方式为电压DC12V的测量方法。

2.1 控制器工作原理

本次采用一台控制器型号规格为Us：AC220V，取样电流：5A，控制物理量：功率因数，延时时间整定范围为0～180s。输出方式为12V电压输出控制，功率因数投入与切除门限分别为：0.90与1。其接线图如图1所示。

图1中，V12为公共端与每台复合开关的“+”极信号相连，K1至K12分别与复合开关的“-”极信号端相连；或与分补型a、b、c信号端相连。

2.2 测试方法介绍

针对本次使用到的控制器类型与标准中规定的测试要求，其整个延时时间测试线路如图2所示。

图2中三相标准功率源作为控制端，为控制器提供三相电压、取样电流、控制物理量变化等参数。功率源电流输出侧接入一台三极断路器进线端，三极断路器出线端接入控制器三相取样电流端。通过控制三极断路器的合闸与分闸，用以控制器取样电流回路接通与分断。同时通过功率源监测控制物理量功率因数变化情况。数据采集系统用来采样控制器电压出现与消失信号。

依据控制器工作原理，接好测试线路。根据控制器取样电压、电流要求，设置三相标准功率源相电压为AC220V，取样电流为5A，电压与电流相位角偏差角度为0°，功率因数为1。接通功率源电压与电流，使控制器得电。此时，取样电流回路三极断路器处于分闸状态，用万用表测量三极断路器进线端相间电压为AC47V，每相断口电压为AC32V。而取样电流回路三极断路器处于合闸时，进线端相间电压为0，断口电压为0。当控制器监测到控制物理量达到投入条件时，V12与K1至K12输出回路接通，测得接通电压为0；未接通时断开电压为DC12V。

2.3 控制器延时时间测量

根据此次被测的控制器输出方式工作原理，将数据采集系统中U1电压通道接在取样电流回路中三极断路器进线端AB相，U2电压通道接在控制器输出回路V12与K1两端。

设置控制器功率因数投入门限为0.90，切除门限为1，延时时间整定为最小值0。将取样电流回路三极断路器置于分闸状态。

接通三相标准功率源，使控制器得电。按标准中测试要求，通过三相标准功率源改变电压与电流之间的相位角，使功率因数小于控制器功率因数投入门限。接着将取样电流回路三极断路器合闸。此时控制器检测到功率因数达到投入门限值，经延时后控制器输出回路接通。紧接着将取样电流回路三极断路器分闸，此时功率因数恢复至1，未达到投入门限，控制器输出回路经延时后断开。通过数据采集系统测得接通与分断延时时间如图3所示。

在图3波形中，U1通道为取样电流回路三极断路器进线端AB相电压AC47V信号，U2通道为控制器输出回路电压DC12V控制信号。其中，T1-T2时刻为控制器接通延时时间，测得接通延时时间为：693ms。T3-T4时刻为控制器分断延时时间，测得分断延时时间为：819ms。

以同样的测试方法，将控制器延时时间分别整定在：0、1s、2s、180s，各测5次，测量结果如表1所示。

3 注意事项

本次采用的控制器输出回路有K1至K12，共12路输出，V12为公共端。在延时时间测试过程中，当控制器检测到控制物理量功率因数达到投入或切除门限时，输出回路会根据负载变化随机接通或分断，不会按K1至K12顺序接通或分断。因此，在执行2.3条测试过程中，需将控制器输出回路K2至K12端关闭，只保留K1一条输出回路。同时，为了检测不同输出回路变化时刻，将控制器输出回路K1至K4打开。采集通道分别为U1、U2、U3、U4、U5，测试线路如图2所示，设置延时时间为1s。随机采集控制器各通道接通与分断延时时间，波形如图4所示。

在图4波形中，可测量各输出回路之间的延时时间。K1至K4输出回路之间接通与分断延时时间如表2所示。

通过各通道波形变化分析，控制器输出回路是不按顺序且随机接通与分断。因此，如果存在多条输出回路，就需要更多的数据采集通道才能准确地测量控制器输出回路接通与分断的起始与结束时刻。为节约时间，提升效率，在进行此类控制器延时时间测试时，可将多余的输出回路关闭，保留需要测试的输出回路。

4 结论

控制器延时时间作为投入与切除无功补偿装置的重要指标，其延时时间能否在规定时间内动作是非常关键的参数。而文中采用的控制器输出方式为有源输出，输出方式为DC12V电压控制信号。因而，在进行此类控制器延时时间测试时，可采用文中介绍的测试方法测量。

参考文献

[1]岑汉彬.无功补偿技术在配电网中的应用[J].电源

技术应用，2013（1）：206-213.

[2]王大伟.采用无功补偿措施提高功率因数[J].中国

高新技术企业，2014（14）：120-121.

[3]中华人民共和国工业和信息化部.低压无功功率自

动补偿控制器：JB/T 9663-2013.[S].北京：机械工

业出版社，2014：7.