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一、前言
由于用電設備中存在大量含感性負載的設備，因此電網除了提供＂有功功率＂外，還必須提供一定比例的＂無功功率＂，才能使用電設備正常使用和運行。而電網的＂無功功率不足＂是存在已久的問題。
目前電網的無功功率不足普遍使用的是電容式在供電側進行＂無功補償＂，發(fā)電廠（發(fā)電側）采用此方法進行無功補償要花費較高的設備成本，而從技術角度考慮，發(fā)電側采用這種以補償方法解決無功功率不足是不合理的。深圳市旭振電氣技術有限公司是從事電力系統(tǒng)自動化產品研發(fā)的高科技企業(yè)，吸取國內外的先進技術，結合目前我國普遍中、小型發(fā)電廠無功功率不足的難題，成功研發(fā)出具有自主知識產權的＂發(fā)電機全數字無功控制器＂，并成功實現(xiàn)產品化。
�。l(fā)電機全數字無功控制器＂采用智能型數字化的控制手段，以美國ｐｉｃ單片機為核心，利用高精度數字電位器與勵磁系統(tǒng)相結合，自動跟蹤電網的運行參數，有效利用發(fā)電機本身的潛能，并通過調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流使發(fā)電機＂發(fā)出＂足夠的＂無功功率＂與有功功率匹配。
二、基本原理
“發(fā)電機全數字無功控制器”除了必備的操作顯示部分外，主要有高精度的＂有功＂、＂無功＂檢測部分和高精度的數字電位器給定輸出部分，為了在電網電壓過高的情況下仍能有效地發(fā)出＂無功＂電流，還備有二級降壓繼電輸出。
三、技術關鍵
稍有發(fā)電知識的人都知道，發(fā)電機并網后，電網電壓一定時稍稍改變發(fā)電機的勵磁電流，就可以改變發(fā)電機輸出＂無功電流＂的大小。因此，要實現(xiàn)對“無功電流（功率）”的精確控制，必須有“高分辨率、高精度”的《數字電位器》來對發(fā)電機的勵磁電流作控制。發(fā)電機在實際的運行中，由于電網電壓一直在變化，因此，隨時精確測量電網電壓、發(fā)電機電流和它們之間的相互關系（即有功、無功測量）是實現(xiàn)自動控制的關鍵。
高精度的“無功測量”并不復雜，目前普遍應用的電容式《無功補償控制器》能解決這個問題，＂高精度、高分辨率＂的《數字電位器》我們已研發(fā)成功并廣泛應用。因此，我們結合自身的科研優(yōu)勢，不斷創(chuàng)新，將這兩項高難度的技術組合到一塊，而且組合到同一個芯片內，解決了國內中、小型發(fā)電企業(yè)無功功率不足的技術難題。
在電站工作的人員都知道，在豐水期由于各電站滿負荷地發(fā)電，往往使電網電壓升高，此時發(fā)電機很難往電網送出足夠的＂無功電流＂來（要發(fā)出無功電流必須使發(fā)電機電壓高于電網電壓，受發(fā)電機技術條件限制，電壓不能提得過高），解決的辦法只有適當降低電網電壓。有兩種方法：一是在變壓器上引出多個抽頭，但此種方法很難動態(tài)切換。二是我們創(chuàng)新的＂串聯(lián)降壓＂方案。如下圖。
我們設想用二級、一級大約降低５％左右的電壓是可行的，每個變壓器容量是發(fā)電機容量的５％左右，我們的裝置留有二級降壓控制輸出，切實解決了電網電壓過高時發(fā)電機＂無功功率＂輸出的技術問題。
四、應用效果
對發(fā)電廠來說，多發(fā)“無功”毫無意義，少發(fā)“無功”則面臨罰款。電網的調度部門會根據電網的實際情況指令發(fā)電廠發(fā)出一定比例的無功功率與有功功率匹配，否則會影響電網的供電質量。國內普遍的中、小型發(fā)電廠由于設備的技術含量偏低，每年因發(fā)不夠無功功率而被罰款。“有功電流”與“無功電流”相位差是９０°，它們的和并不是簡單的相加，而是矢量和，如果安排＂有功電流＂與＂無功電流＂的關系在不超過發(fā)電機最大電流的情況下，加上能耗與電價因素給出最優(yōu)的發(fā)電策略是一個技術的創(chuàng)新。
五、結論
我國對“發(fā)電機全數字無功控制器”的研發(fā)成功，已引起國內電力行業(yè)及廣大中小型發(fā)電廠的廣泛關注。此項科研成果在電力用戶上的應用對中國電力事業(yè)的發(fā)展，提高我國電力行業(yè)的自動化控制水平必將起到非常重大的推進作用。
責任編輯：handsome
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