分布式電源接入的電網(wǎng)無(wú)功需求在實(shí)時(shí)變化，因此需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償。分布式智能無(wú)功補(bǔ)償在分布式電源的入網(wǎng)側(cè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和濾波，采用智能型無(wú)功控制策略。分布式智能無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、處理、運(yùn)算、控制、通信、保護(hù)于一體，采集系統(tǒng)中的模擬量，跟蹤分布式電源系統(tǒng)的無(wú)功功率變化，并以無(wú)功功率為控制量，以目標(biāo)功率因數(shù)為投切參考限值，按照模糊控制策略，通過(guò)智能控制器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切控制，并配備分布式電源的智能綜合保護(hù)。

 

    2.2 分布式智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

 

    2.2.1 無(wú)源型分布式智能無(wú)功補(bǔ)償

 

    由多個(gè)智能型無(wú)功補(bǔ)償模塊組成，采用LC無(wú)源元件進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，LC元件產(chǎn)生感性無(wú)功和容性無(wú)功，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。系統(tǒng)根據(jù)采集到的無(wú)功功率情況進(jìn)行分析，向各個(gè)模塊發(fā)出投切命令，采用合適的無(wú)功補(bǔ)償策略，多個(gè)無(wú)功補(bǔ)償模塊之間能夠聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行、協(xié)調(diào)工作，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償容量的擴(kuò)充。

 

    2.2.2 智能控制器

 

    智能控制器是分布式智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的核心，它使用高速的DSP信號(hào)處理器來(lái)采樣，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采樣后的模擬量經(jīng)過(guò)快速傅里葉變換后進(jìn)行運(yùn)算，輸出相應(yīng)的遙控和遙調(diào)信號(hào)，完成瞬時(shí)動(dòng)態(tài)控制，智能控制器通過(guò)內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、控制模塊和監(jiān)測(cè)模塊來(lái)完成相應(yīng)的監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)功能。

 

    2.2.3 智能綜合保護(hù)

 

    各無(wú)功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)中運(yùn)行，必須配備相應(yīng)的綜合保護(hù)。電容器的運(yùn)行端電壓不能突變，在投入和切除的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊電流，此外，系統(tǒng)的過(guò)壓或欠壓、缺相、斷電等工況也可能導(dǎo)致電容器故障。因此，智能綜合保護(hù)配備過(guò)欠壓、缺相、過(guò)流、過(guò)載、不平衡等保護(hù)功能，一旦無(wú)功補(bǔ)償裝置出現(xiàn)故障，將實(shí)時(shí)報(bào)警或動(dòng)作于跳閘，及時(shí)排除故障。

 

    2.2.4 智能有源濾波器

 

    分布式電源接入的電網(wǎng)除了進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償外，還需要濾除自關(guān)斷電力電子產(chǎn)生的高次諧波，避免對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染。智能有源濾波器適用于分布式電源，與無(wú)源濾波器相區(qū)別的是，智能有源濾波器能夠向交流電網(wǎng)注入一個(gè)與諧波電流大小相等、相位相反的補(bǔ)償電流，用以補(bǔ)償負(fù)載注入電網(wǎng)的諧波電流。智能有源濾波器由靜止功率變流器組成，具有較好的可控性和快速響應(yīng)性。

 

    2.3 對(duì)分布式智能無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的探討

 

    2.3.1 分布式智能無(wú)功補(bǔ)償裝置算法流程

 

    裝置上電并使能看門(mén)狗后，通過(guò)高速DSP和16位A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)采集到的電網(wǎng)信息（電壓、電流、頻率等）進(jìn)行處理，采樣通道經(jīng)過(guò)GPS同步，誤差在2ms以?xún)?nèi)。對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后，使用快速傅里葉算法進(jìn)行計(jì)算，再經(jīng)過(guò)精度校正環(huán)節(jié)，得出三相無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率等值。計(jì)算結(jié)果能夠通過(guò)客戶(hù)端顯示，并上送服務(wù)器實(shí)現(xiàn)保護(hù)控制功能。

 

    2.3.2 分布式智能無(wú)功補(bǔ)償裝置控制功能的實(shí)現(xiàn)

 

    裝置采集模擬量并計(jì)算出實(shí)時(shí)無(wú)功功率后，進(jìn)行如圖1所示的邏輯判斷：投入無(wú)功門(mén)限，當(dāng)分布式電源接入的電網(wǎng)實(shí)時(shí)無(wú)功功率大于投入無(wú)功門(mén)限時(shí)，自動(dòng)閉合斷路器并投入電容器，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。當(dāng)電網(wǎng)實(shí)時(shí)無(wú)功功率過(guò)大，已經(jīng)超過(guò)切除無(wú)功門(mén)限時(shí)，表明電網(wǎng)無(wú)功功率已經(jīng)過(guò)剩，需要切除斷路器并斷開(kāi)電容器。

 

    2.3.3 分布式智能無(wú)功補(bǔ)償裝置的諧波越限優(yōu)化

 

    針對(duì)分布式電源接入后產(chǎn)生的高次諧波問(wèn)題，應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹C波越限優(yōu)化，以防止因?yàn)橹C波污染導(dǎo)致的電容器老化和擊穿。分布式智能無(wú)功補(bǔ)償裝置根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算出實(shí)

 

    時(shí)電流諧波畸變率（THD）并進(jìn)行判斷，當(dāng)THD的值超過(guò)警戒值時(shí)，制定運(yùn)行時(shí)間與離線(xiàn)時(shí)間間隔，提升無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的壽命和抗諧波能力;當(dāng)THD的值過(guò)大，超過(guò)切除定值時(shí)，應(yīng)立即切除無(wú)功補(bǔ)償裝置，避免設(shè)備損壞。

 

    2.3.4 分布式智能無(wú)功補(bǔ)償裝置的同步投切技術(shù)

 

    電容器是分布式電源接入的電網(wǎng)內(nèi)重要的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，傳統(tǒng)的電容器投切方式控制精度較低，可能存在多個(gè)電容器之間不同步投入的情況，容易產(chǎn)生較大的涌流和過(guò)電壓，影響電能質(zhì)量和電氣設(shè)備安全。同步投切技術(shù)就是研究電容器組的同步投切，抑制暫態(tài)沖擊。

 

    由于電容器投切時(shí)產(chǎn)生的涌流大小與系統(tǒng)初始相角密切相關(guān)，可以通過(guò)控制電容器在電壓和電流波形的特定角度處分合閘來(lái)實(shí)現(xiàn)同步投切，這也是同步投切技術(shù)的難點(diǎn)所在。分布式智能無(wú)功補(bǔ)償裝置輸出DSP指令到驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元，并控制斷路器永磁機(jī)構(gòu)的跳合閘線(xiàn)圈，觸發(fā)大功率IGBT的導(dǎo)通和閉合，控制補(bǔ)償電容器的投入或切除，通過(guò)電壓過(guò)零關(guān)斷和控制斷路器分?jǐn)鄷r(shí)的燃弧時(shí)間，削弱電磁暫態(tài)沖擊。

 

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