電壓無功自動控制裝置

A. 什麼是電壓無功自動控制

電壓無功自動控制簡稱AVC,它是電網安全、優質和經濟運行的重要手段。針對發內電機組勵磁系統，容通過分散控制系統（DCS）中的軟硬體，接受電網調度能量管理系統（EMS）來的電壓指令實現相關的調節邏輯，輸出脈沖指令來增減勵磁電流，改變發電機無功，從而實現電網自動電壓控制。

B. 無功補償控制器怎麼選擇

無功補償控制器的選型

1.對於電網負荷波動不大,且三相負荷基本平衡,僅以提高功率因數為目標的情況,為了降低設備成本,可選用功能單一,操作簡便的簡易型無功補償控制器.其控制物理量可不做嚴格要求,可採用無功功率,無功電流或功率因數作為控制物理量,也可採用復合型控制物理量.投切方式可採用較簡單的循環投切模式.這樣即能達到較好的無功補償效果,又能降低設備的生產製造成本,同時設備操作簡單,便於維護。

2.對於電網負荷波動頻繁,最大負荷與最小負荷間的差距較大,但三相負荷基本平衡的情況,宜選用性能較好的控制器.例如選用無功電流或無功功率作為控制物理量,且投入門限和切除門限應能夠分別設定,以防止出現投切震盪,同時還應具有過壓和欠流等保護功能.投切方式最好採用可進行程序控制的"編碼+循環"投切方式,以確保控制器能夠快速准確地對無功功率的變化進行動態跟蹤補償。

3.當電網負荷波動頻繁,最大負荷與最小負荷差距較大,同時三相負荷嚴重不平衡時,對控制器的選擇就提出了更高的要求,應具有"分相+平衡"復合投切功能。

4.為了配合電網自動化的實施,在提高功率因數的同時,還要求能夠實時監測電網的各項運行參數,在這種情況下,則需要選擇具有綜合測試功能的無功補償控制器(配電綜合,構成抗諧波無功補償控制裝置,以便在諧波較嚴重的工況下仍能可靠運行,達到滿意的補償效果。

無功補償裝置

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一、無功補償控制器的分類

無功補償控制器按工作電壓分為高壓無功補償控制器和低壓無功補償控制器。

1.高壓控制器:一般適用於 等工頻輸配電系統中或 6~10kV城網,農網線路上；
A.電容無功自動補償控制器(即QC,僅調容)
B.電壓無功自動補償控制器(即VQC)
C.調壓型無功自動補償控制器(針對調壓型補償裝置開發的)
D.高壓線路補償控制器(適用城網,農網線路上)。

2.低壓控制器:適用於660V及以下配電線路中；
A.三相共補控制器:適用三相負荷基本平衡的場合。
B.三相共補+單相分補綜合控制器:適用三相負荷不平衡的場合。

二、無功補償控制器的保護功能

電容器的過載無非是由於電壓過高或者是諧波過大而引起，因此在控制器中設計過電壓保護功能是必要的。在能力允許的情況下，應該在控制器中設計電壓諧波檢測功能，因為導致電容器諧波過載的根本原因是電壓畸變，檢測電壓諧波就可以實現對電容器的諧波過載保護。有了過電壓保護和諧波過載保護則熱繼電器就可以取消。既節省了體積與成本又減少了故障點。

C. AVC是自動無功控制 AVR是自動電壓控制，請問在一台機組上這兩種控制方式會一同工作么

是同時工作的，自動電壓調控系統 AVC 是通過改變發電機 AVR 的給定值來改變機端電壓和發電機輸出無功的。 就像手動調整勵磁一樣也是改變AVR給定值的。AVR是根據定值來調整勵磁電流以穩定機端電壓的。但當故障或超出限制范圍時AVC自動閉鎖退出，交由AVR自動調了。

AVR是Automatic voltage regulator自動電壓調節， AVC是 Automatic Voltage Control自動電壓控制。自動電壓調節是用在發電機自動調節勵磁以保證定子電壓輸出的穩定的性，自動電壓控制是省調統一管理網上無功的。機組投AVC後就會根據電網的無功情況自動調節發電機的無功出力，我們這里投了AVC後機組好多時候都是在進相運行，機端電壓也跟著系統電壓下降。
系統電壓的全局控制分為三個層次，一級電壓控制、二級電壓控制、和三級電壓控制，一級電壓控制為單元控制，控制器為勵磁調節器，控制時間常數一般為豪秒級。二級電壓控制為本地控制，控制器為發電廠側電壓無功自動調控裝置，時間常數為秒－分鍾級，控制的主要目的是協調本地的一級控制器，保證母線電壓或全廠總無功等於設定值，如果控制目標產生偏差，二級電壓控制器則按照預定的控制規律改變一級電壓控制器的設定值。三級電壓控制為全局控制，時間常數為分鍾-小時級，它以全系統的安全、經濟運行為優化目標，給出各廠站的優化結果，並下達給二級控制器，作為二級控制器的跟蹤目標。

1.1 自動電壓無功調控系統基本原理
發電機無功出力與機端電壓受其勵磁電流的影響，當勵磁電流發生改變時，發電機的無功出力與機端電壓也隨之增減，並通過主變壓器進一步影響到母線電壓。勵磁電流的增減則可通過改變勵磁調節器(AVR)電壓給定值實現。
基本原理是發電側遠程接收主站端AVC控制指令，通過動態調節勵磁調節器的電壓給定值，改變發電機勵磁電流來實現電壓無功自動調控。
1.2 自動電壓無功調控系統控制方案
在發電側增設一套電壓無功自動調控系統，與調度中心共同組成AVC系統，以主站－子站星型網路方式運行，主站和子站系統之間通過現有數據採集系統及數據通信網互連並完成信息交換。
調度中心AVC主站根據系統電壓及無功分布，定時計算各受控點高壓側母線電壓目標，並將目標指令下發到發電側AVC子站。 子站中控單元根據接收到的電壓目標指令，計算各機組無功出力需求，以機組的實時數據和狀態信號作為參考量，動態調節AVR電壓給定值，從而實現對目標指令的自動跟蹤和控制。 機組無功分配時，應保證各機組機端電壓在安全極限內，同時盡可能同步變化，保持相似的調控裕度。
在故障或受到擾動情況下，母線電壓和無功出力可能會出現波動。為防止對系統和機組造成干擾，系統應及時閉鎖控制出口，由機組AVR根據自身邏輯反應，避免出現誤調節、頻繁調節、振盪調節及其他非理性調節的情況。 當AVC裝置異常或約束條件成立時，AVC功能自動退出，並遙控輸出一個無源接點信號至調度及電廠運行。

D. 變電站里VQC裝置是什麼

VQC——II型電壓無功綜合控制裝置是對有載調壓變壓器分接頭切換和並聯電容器回投切答進行綜合優化自動控制的通用設備。它適用於電力系統中各種類型、各種運行方式的變電站。該裝置由控制器。列印機和自動控制屏組成，採用微機及數字信號處理技術。具有智能化程度高，功能強，性能穩定，抗干擾性強，運行可靠、操作簡便和維護方便等特點。

E. 簡述恆電壓控制方式的原理

變頻調速系統的控制方式有變壓變頻(U/f)控制、矢量控制、直接轉矩控制等。根據非同步電動機的轉速公式，非同步電動機的轉速有下列三種調節方式。

    ①調頻調速。改變三相交流電的頻率廠，可調節非同步電動機的同步轉速，從而調節非同步電動機的轉子轉速。平滑改變三相交流電的頻率，可實現非同步電動機的無級調速。

    ②改變磁極對數p。增加磁極對數，使同步轉速降低。與調頻調速不同，這種調速方式會成倍改變轉速。

    ③改變轉差率s。減小轉差率s，使同步轉速增加。

    非同步電動機的變頻調速系統中，恆壓頻比調速系統的應用最廣。這類調速系統的特點是調節電動機轉速的同時需調節電動機定子供電電源的電壓和頻率，因此，該調速系統的機械特性可平滑地上下移動，轉差功率不變，調速時不增加轉差功率消耗，有很高運行效率。

    ①變壓調速控制方式。根據非同步電動機工作原理，只需要平滑調節三相交流電的頻率，就可實現非同步電動機的無級調速，使三相交流非同步電動機的調速性能優於直流電動機。由於電動機在轉速改變過程中，轉差率的變化保持在最小數值，因此，採用變頻調速控制方式，非同步電動機的功率因數很高。

    定子繞組輸入三相交流電壓時，流過定子繞組中的三相電流產生旋轉磁場，其磁感應線經定子和轉子鐵芯而閉合，它在轉子的每相繞組感應出電動勢E2，也在定子的每相繞組感應出電動勢E1，其值為

    E1 =4.44KN1f1N1Φm    (1-5)

    式中，N1是定子每相繞組的匝數；KN1是定子基波繞組系數；f1是交流電的頻率；Φm是通過每相繞組的磁通最大值，在數值上等於旋轉磁場的每極磁通。

    對特定電動機，N1和KN1固定，因此，E1、f1和Φm可變。非同步電動機調速時，應保持每相繞組的磁通不變。即E1/f1不變。

    為使電動機鐵芯得到充分利用，通常額定磁通密度設計在磁化曲線的臨界飽和點。即

       (1-6)

    非同步電動機調速時，如果只改變定子頻率f1，例如，調高頻率f1而感應電動勢E1不變，則根據上式，磁通Φm將減小，使電動機的拖動能力降低，帶動恆轉矩負載時，會因電動機的電磁轉矩小於負載轉矩而發生堵轉，即出現欠勵磁現象。同樣，調低頻率f1而感應電動勢E1不變，磁通Φm將增大，進入磁飽和，增大勵磁電流，增大定子銅耗，造成繞組過熱，功率因數下降，直到電動機燒毀，出現過勵磁現象。因此，實現非同步電動機的變頻調速，應在改變頻率的同時相應改變感應電動勢，使其比值保持不變，才能使每相繞組的磁通不變。

    非同步電動機的調速分為基頻下調和基頻上調兩種。基頻下調通常採用恆轉矩調速方式，基頻上調通常採用恆功率調速方式。表1-21是基頻下調和基頻上調時電動機的機械特性。

    表1-21    調頻時電動機的機械特性

    綜合基頻下調和基頻上調的情況，可得到圖1-15所示的變頻調速控制特性。在基頻以下為恆轉矩調速區，在該區，磁通和轉矩保持不變，功率與頻率（轉速）成正比。基頻以上為恆功率調速區。在該區，功率保持不變，磁通和轉矩與頻率（轉速）成反比。

    圖1-15 (a)中，定子電壓升高到US用於補償定子的壓降，提高感應電動勢，使E1/f1不變。

    ②轉差率調速控制方式。該控制方式是對壓頻比控制方式的改進，它有利於改善非同步電動機變頻調速的靜態和動態性能。

    忽略非同步電動機的轉子功率因數角等因素，電動機電磁轉矩可表示為

    圖1-15    非同步電動機調速時的控制特性

        (1-7)

    上式表明，當磁通Φm固定時，電磁轉矩Te與轉差角頻率△ω成正比，如圖1-16所示。因此，在轉差角頻率△ω小於最大轉差角頻率△ωmax時，可通過調節轉差率實現改變電動機的電磁轉矩。

    從式(1-7)可得，最大電磁轉矩Temax和最大轉差角頻率分別為

    (1-8)

    圖1-16    電磁轉矩與轉差角頻率的關系

    圖1-17    定子電流與轉差角頻率的關系

    這表明電動機確定後，其最大電磁轉矩僅由磁通Φm決定，而最大轉差角頻率與磁通無關。因此，保持磁通不變，可通過改變轉差角頻率來獨立控制電磁轉矩。

    要磁通不變，必須恆定勵磁電流，而勵磁電流Im是定子電流Is的一部分，它由定子電流和轉子折算到定子的電流Ir兩部分確定。定子電流與轉差角頻率的關系如圖1-17所示。

    從圖中可知，理想空載時，轉差角頻率為0，定子電流等於勵磁電流。當轉差角頻率增加時，應相應地增加定子電流。如果能夠按照圖示曲線控制定子電流，就能使磁通保持不變。

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F. 監控系統的電壓無功自動控制具有哪些模式

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G. 無功補償裝置為什麼要裝設無功功率自動補償控制器

無功補償裝置的作來用是自為了提高供配電系統功率因數（COSφ
），降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。
對於大多數用電企業而言，用電負荷為感性負載三相非同步電動機，在運行過程中，功率因數是實時變化的，此時，就需要用自動補償控制器對即時無功功率進行檢測並控制電容投切。
無功功率自動補償控制器相當於無功補償裝置的大腦，控制無功補償裝置的動作。
在電力系統中提高功率因數（COSφ
）主要有以下作用：
1、
提高供電設備的利用率。在供電設備視在功率S一定的情況下，功率因數越高，該供電設備可以帶更多的有功負載（P=S*COSφ
）。
2、
提高輸電效率。當有功負載（P）一定時，因為（P＝UI*COSφ
）
,U不變化，COSφ
越大，則I
越小，I
在線路中的損耗就越小。
3、
改善供電質量。I
越小，線路中電壓損耗就越小，線路末端電壓就可以得到更好的保證。
4、
提高輸電安全性。I
小，線路發熱降低，提高輸電線路的安全性。