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抗諧波型配電監測補償控制器
發布時間: 2021-03-19 14:53
主要用途與適用范圍
本系列抗諧波型配電監測補償控制器，以高性能的32位微處理器為核心器件，采用傅里葉級數分解算法得到所有電力基波數據，特別適合具有諧波源的電力系統無功功率補償的自動控制。控制器最多可提供32個控制回路(具體路數見產品選型表)。控制器提供12種電容器組投切方法(輸出編碼)，用戶可通過修改控制參數進行選擇，輸出回路可任意調節。采用液晶顯示器與用戶進行會話操作，中文界面，簡單易懂。具有快捷功能鍵，只要點擊一個按鍵就能完成功能切換動作，簡化了安裝調試工作。控制參數一經修改永久保存，掉電不丟失。具有電容器均衡使用功能，可提供RS485接口，能實現四遙功能。采用基波功率因數和基波無功功率復合控制電容器組的投切，投切穩定無投切震蕩，對電壓諧波電流諧波干擾不敏感。適用于交流45Hz-65Hz電力系統無功功率補償的自動控制。
本產品符合：行業標準JB/T9663-2013(我公司為本標準起草單位)。
正常工作條件
1、海拔高度：不高于2500米
2、環境溫度：-25℃~+55℃；
3、空氣濕度：在40℃時不超過50%，20℃時不超過90%；
4、周圍環境：無腐蝕性氣體，無導電塵埃，無易燃易爆的介質存在；
5、安裝地點：無劇烈震動。
技術參數
1、額定工作頻率：45~65Hz(自適應)
2、額定工作電壓：AC230V/400V；±20%
3、額定工作電流：0~5.5A
4、節點輸出容量：AC220V/5A或380V/3A每路
5、有源輸出容量：DC12V/50mA每路
6、功率因數顯示范圍：滯后0.001~超前0.001
7、最大CT變比：5000/5A
8、工作靈敏度：50mA
9、欠壓保護門限：電壓300V/173V
功能特點
1、采用液晶大屏幕全中文實時顯示系統的工作狀態，系統的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、視在功率、電壓總諧波畸變率、電流總諧波畸變率、電網頻率、環境溫度，電容器投切指示、CT變比、控制參數、故障報警、通訊地址、通訊波特率等
2、以基波無功功率計算投切電容器容量，可避免多種形式的投切震蕩，并在有諧波的場合下能正確顯示電網功率因數；
3、功率因數測量精度高，顯示范圍寬；
4、最多可控制32個回路電容組(具體見選型表)；
5、快捷功能鍵盤， 大屏幕LCD顯示屏， 中文操作， 人機界面友好操作方便；
6、各種控制參數全數字可調直觀使用方便；
7、具有自動運行與手動運行和遠程控制3種工作方式；
8、具有掉電保護功能，控制參數停電不丟失；
9、具有過電壓、欠電壓、畸變率超標、過溫保護功能；
10、電流信號輸入阻抗低≤0.01歐姆；
11、目標功率因數調節范圍寬；
12、具有RS 485通訊接口， 可定制USB接口；
13、具備MODBUS-RTU通訊規約， 方便與集中器或上位機通訊；
14、均衡使用功能：為了電容器均衡使用，當某組電容長期處于投入狀態時，系統將在連續工作四小時無發生投切狀態的情況下，使用閑置的等容電容器組進行強制替換；
15、投切閉鎖功能：當發生投切震蕩現象時，控制器將自動鎖定并切除電容器組；
16、初始相位預置功能，可通過軟件調節電流信號的極性，方便解決電流信號線極性錯誤的解決方法；
17、為本公司生產的具有通訊功能的控制器配置了免費的應用后臺軟件(用戶可上本公司網站下載安裝) ， 本軟件可運行在Windows-2000-Xp視窗操作系統，整個軟件為圖形界面，操作簡單，許多操作只要點擊鼠標即可完成，主要功能有遠程修改控制參數、查看控制參數、查看電力參數、查看電容器組投切狀態、遠程投切電容器組等。
主要規格型號
控制參數功能描述表
電流信號線極性錯誤的解決方法
當用戶發現電流信號線的極性接錯了，應顯示滯后的功因數卻顯示成超前功率因數，這時用戶有2種辦法可以糾正這種接線錯誤，第一：首先使用螺絲刀卸下la與In端子上的連接線，交換2根線后后重新連至la與In端子上。這種方法必須在停電的情況下才能操作，當現場不允許停電時，你可以使用第二種方法。首先進入參數預置程序，然后同時按"遞增遞減"鍵后將二二調整成二JC二即可。注：如果說第一種是硬方法的話，那么第二種是軟方法，是通過修改被隱藏的初始相位參數達到的。
報警信號產生的過程
聯機故障→當控制器發現無法向回路擴展器發送數據時就會出現本報警提示。
欠壓保護→本控制器在正常使用過程中將實時檢測信號電壓的幅度，當任意相電壓低于額定電壓的0.85倍時，欠相電壓指示燈將被點亮。無功補償控制程序進入保護狀態，自動切除已投入的電容器組。
過壓保護→本控制器在正常使用過程中將實時檢測信號電壓的幅度，當任意相電壓超過了控制參數設置的過壓門限值時，過相電壓指示燈將被點亮。無功補償控制程序進入保護狀態，自動切除已投入的電容器組。
諧波保護→本控制器在正常使用過程中將實時檢測電壓信號的畸變率，當任意相電壓畸變率超過了控制參數設置的畸變門限值時，過畸變率指示燈將被點亮。無功補償控制程序進入保護狀態，自動切除已投入的電容器組。
溫度保護→當控制器檢測到這個狀態后本報警指示燈將點亮，并切除所有的電容器組。
自動運行模式
操作
鍵，當自動字符點亮時，表示控制進入了自動運行狀態。在自動運行模式下，控制器將根據用戶設置的控制參數的要求和電網參數大小自行決定是否投切電容器組，將電網的功率因數實時穩定在用戶指定的范圍，達到節能降耗的目的。
手動運行模式
操作鍵，當手動字符點亮時，表示控制進入了手動運行狀態。控制器工作在手動運行模式下，利用鍵盤命令可控制電容器組的投切動作，本功能主要用于補償裝置的出廠調試。在手動運行模式下各種保護功能都將失效，由用戶自行判斷是否可以強行投入電容器組。
遠程運行模式(本功能僅限具有通訊功能的控制器)
本工作模式僅通過發送通訊命令才能進入。控制器工作在遠程運行模式下，由通訊命令決定電容器組的投切動作，利用本功能可方便第3方開發自己的無功補償控制程序，點擊鍵或發送通訊命令可退出遠程運行模式。
接線原理圖
靜態輸出接線說明：
1)電源采用外接穩壓電源供電。
2)V為節點控制信號公共端(每8組輸出有一個V端)，J1，J2，...J32為節點控制信號輸出端。
動態輸出接線說明：
1)電源采用外接穩壓電源供電。
2)V為DC12V控制信號公共端(每8組輸出有一個V端)，K1，K2，...K32(等同J1.J32)為有源控制信號輸出端。
所有接線說明：
1)混合補償或三相分補模式，采用三相四線接線；三相共補模式，可采用同相電壓電流接線(如接Ua-Un和la-la*，或Ub-Un和lb-lb*，或Uc-Un和lc-lc*)。
2)PC通訊的AB端子，通過雙絞線連接RS485/RS232連接PC，進行遠程通訊四遙操作(如PC機沒有RS232端口，可通過RS232轉USB再轉換) 。
3)副機通訊的AB端子，通過雙絞線連接副機的AB端子。
4) SMA端子口為GPRS通訊的天線接口(選配功能) 。
5)RJ45網線端口通過公司特制網線，連接二次電流互感器(該互感器取樣本柜電流)。
6) USB端口， 可接即插即用的U盤， 通過屏幕操作將數據下載到U盤， 或者將U盤內數據同步到控制器。
通訊接口
本控制器使用標準的通訊協議(MODBUS-RTU) 以方便第3方用戶進行2次開發。通訊接口支持網絡連接， 最多支持32臺設備連接在一個網絡之內(如需支持更多的設備需要定做)，在一個網絡內每臺設備都有一個唯一的設備地址，和相同的通訊波特率和通訊協議。為了防止在現場使用中出現信號反射影響通訊質量，一般應在RS-485網絡末端并連一只120歐姆的電阻進行信號匹配，并聯電阻后的AB兩端電壓必須大于2伏以上，否則需要增大匹配電阻的阻值。
本控制器支持MODBUS-RTU模式傳送數據， 每傳送一個字節包含：一個啟始位， 8個數據位， 一個停止位， 沒有奇偶校驗位。
本控制器支持的波特率有：2400、4800、9600、19200、38400、115200。
控制器與短距離無線通訊模塊連接
采用編碼電容器輸出要比采用隨意容量電容器輸出更合理
采用傳統方法(是指所有電容器采用等容設計并且單只電容容量設計比較大注：比較大為相對概念，是電容器容量與負荷對無功功率實際需求之間的對比)設計制造的補償裝置，投入電網使用后往往會出現2種不正常的現象：
1當控制器采用功率因數為控制物理量時，在負載比較小時很容易出現投切震蕩現象；
2當控制器采用無功功率為控制物理量時，在負載比較小時很容易出現控制器不能投入電容器組，或達不到用戶設置的目標功率因數等現象。
實際上這些不正常現象背后最根本的原因就是電容器容量設計過大造成的，很多經常深入生產一線的無功補償工程設計人員也發現了這種現象，也明白這種現象的原因。他們在以后的無功補償裝置設計中對電容器容量都會采用不等容設計，也就是說在整個補償裝置中即有容量大的電容器組也有容量小的電容器組，由具有容量搭配算法的補償控制器進行容量的大小搭配來滿足負荷對無功功率時大時小的需求，實踐證明了這種方法是可行的，但不一定能解決所有問題，問題就出在電容器容量怎樣搭配的問題上，目前提供了允許
用戶進行不等容量設計的無功補償控制器有2大類：
1、每只電容器容量都需要通過控制參數進行預置，用戶可任意設計電容器容量的大小。
Ⅱ、每只電容器容量之間都有嚴格的比例關系，這種關系叫編碼，有多種編碼可供用戶選擇，當第一只電容器容量確定后，其余的電容器容量也就確定了。所以用戶只要通過控制參數預置第一只電容器容量即可。本控制器就屬于這種類型，電力系統對無功功率的需求其大小變化是無法預知的，實際測量其可操作性也非常差。但我們可以以不變應萬變，如果有一臺補償裝置它可以輸出任意大小的無功功率，那么不管電力系統對無功功率的需求如何變化，都可滿足需求。然而就目前的無功補償技術而言，采用固定容量補償在經濟性、可靠性、自身功率消耗及維護的方便性方面其綜合指標是最高的，這也是為什么這種方法被廣泛應用的主要原因。任何事物都是兩面性的，它的缺點就是不能連續的線性的輸出無功功率，但我們可以通過科學合理的設計來彌補這方面的不足。
如下圖所示， 分別以第一類控制器， 以隨意容量組合：18kvar、20kvar、26kvar、26kvar畫組合容量圖， 和以第二類控制器， 編碼容量組合：5kvar、10kvar、15kvar、30kvar、30kvar畫組合容量圖.我們以組合容量的坐標畫包絡線可以看出采用第二類控制器可以輸出非常線性組合容量， 第一類控制器則不能， 比如系統需要補償80kvar的補償容量， 第一類控制器將無法輸出； 第二類控制器可輕松完成。
限于篇幅不再舉例，總結無功補償裝置的設計推薦參考：
1、無功補償控制器應采用以無功功率為投切控制參考物理量。
2、電容器組容量應進行大小搭配，每只電容器組容量之間應符合編碼規則，這也是本控制器不允許用戶隨意設置每只電容器容量的主要原因。
采用編碼電容器輸出要比采用循環輸出更合理
本系列抗諧波型配電監測補償控制器，以高性能的32位微處理器為核心器件，采用傅里葉級數分解算法得到所有電力基波數據，特別適合具有諧波源的電力系統無功功率補償的自動控制。控制器最多可提供32個控制回路(具體路數見產品選型表)。控制器提供12種電容器組投切方法(輸出編碼)，用戶可通過修改控制參數進行選擇，輸出回路可任意調節。采用液晶顯示器與用戶進行會話操作，中文界面，簡單易懂。具有快捷功能鍵，只要點擊一個按鍵就能完成功能切換動作，簡化了安裝調試工作。控制參數一經修改永久保存，掉電不丟失。具有電容器均衡使用功能，可提供RS485接口，能實現四遙功能。采用基波功率因數和基波無功功率復合控制電容器組的投切，投切穩定無投切震蕩，對電壓諧波電流諧波干擾不敏感。適用于交流45Hz-65Hz電力系統無功功率補償的自動控制。
本產品符合：行業標準JB/T9663-2013(我公司為本標準起草單位)。
正常工作條件
1、海拔高度：不高于2500米
2、環境溫度：-25℃~+55℃；
3、空氣濕度：在40℃時不超過50%，20℃時不超過90%；
4、周圍環境：無腐蝕性氣體，無導電塵埃，無易燃易爆的介質存在；
5、安裝地點：無劇烈震動。
技術參數
1、額定工作頻率：45~65Hz(自適應)
2、額定工作電壓：AC230V/400V；±20%
3、額定工作電流：0~5.5A
4、節點輸出容量：AC220V/5A或380V/3A每路
5、有源輸出容量：DC12V/50mA每路
6、功率因數顯示范圍：滯后0.001~超前0.001
7、最大CT變比：5000/5A
8、工作靈敏度：50mA
9、欠壓保護門限：電壓300V/173V
功能特點
1、采用液晶大屏幕全中文實時顯示系統的工作狀態，系統的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、視在功率、電壓總諧波畸變率、電流總諧波畸變率、電網頻率、環境溫度，電容器投切指示、CT變比、控制參數、故障報警、通訊地址、通訊波特率等
2、以基波無功功率計算投切電容器容量，可避免多種形式的投切震蕩，并在有諧波的場合下能正確顯示電網功率因數；
3、功率因數測量精度高，顯示范圍寬；
4、最多可控制32個回路電容組(具體見選型表)；
5、快捷功能鍵盤， 大屏幕LCD顯示屏， 中文操作， 人機界面友好操作方便；
6、各種控制參數全數字可調直觀使用方便；
7、具有自動運行與手動運行和遠程控制3種工作方式；
8、具有掉電保護功能，控制參數停電不丟失；
9、具有過電壓、欠電壓、畸變率超標、過溫保護功能；
10、電流信號輸入阻抗低≤0.01歐姆；
11、目標功率因數調節范圍寬；
12、具有RS 485通訊接口， 可定制USB接口；
13、具備MODBUS-RTU通訊規約， 方便與集中器或上位機通訊；
14、均衡使用功能：為了電容器均衡使用，當某組電容長期處于投入狀態時，系統將在連續工作四小時無發生投切狀態的情況下，使用閑置的等容電容器組進行強制替換；
15、投切閉鎖功能：當發生投切震蕩現象時，控制器將自動鎖定并切除電容器組；
16、初始相位預置功能，可通過軟件調節電流信號的極性，方便解決電流信號線極性錯誤的解決方法；
17、為本公司生產的具有通訊功能的控制器配置了免費的應用后臺軟件(用戶可上本公司網站下載安裝) ， 本軟件可運行在Windows-2000-Xp視窗操作系統，整個軟件為圖形界面，操作簡單，許多操作只要點擊鼠標即可完成，主要功能有遠程修改控制參數、查看控制參數、查看電力參數、查看電容器組投切狀態、遠程投切電容器組等。
主要規格型號
控制參數功能描述表
電流信號線極性錯誤的解決方法
當用戶發現電流信號線的極性接錯了，應顯示滯后的功因數卻顯示成超前功率因數，這時用戶有2種辦法可以糾正這種接線錯誤，第一：首先使用螺絲刀卸下la與In端子上的連接線，交換2根線后后重新連至la與In端子上。這種方法必須在停電的情況下才能操作，當現場不允許停電時，你可以使用第二種方法。首先進入參數預置程序，然后同時按"遞增遞減"鍵后將二二調整成二JC二即可。注：如果說第一種是硬方法的話，那么第二種是軟方法，是通過修改被隱藏的初始相位參數達到的。
報警信號產生的過程
聯機故障→當控制器發現無法向回路擴展器發送數據時就會出現本報警提示。
欠壓保護→本控制器在正常使用過程中將實時檢測信號電壓的幅度，當任意相電壓低于額定電壓的0.85倍時，欠相電壓指示燈將被點亮。無功補償控制程序進入保護狀態，自動切除已投入的電容器組。
過壓保護→本控制器在正常使用過程中將實時檢測信號電壓的幅度，當任意相電壓超過了控制參數設置的過壓門限值時，過相電壓指示燈將被點亮。無功補償控制程序進入保護狀態，自動切除已投入的電容器組。
諧波保護→本控制器在正常使用過程中將實時檢測電壓信號的畸變率，當任意相電壓畸變率超過了控制參數設置的畸變門限值時，過畸變率指示燈將被點亮。無功補償控制程序進入保護狀態，自動切除已投入的電容器組。
溫度保護→當控制器檢測到這個狀態后本報警指示燈將點亮，并切除所有的電容器組。
自動運行模式
操作
鍵，當自動字符點亮時，表示控制進入了自動運行狀態。在自動運行模式下，控制器將根據用戶設置的控制參數的要求和電網參數大小自行決定是否投切電容器組，將電網的功率因數實時穩定在用戶指定的范圍，達到節能降耗的目的。手動運行模式
操作鍵，當手動字符點亮時，表示控制進入了手動運行狀態。控制器工作在手動運行模式下，利用鍵盤命令可控制電容器組的投切動作，本功能主要用于補償裝置的出廠調試。在手動運行模式下各種保護功能都將失效，由用戶自行判斷是否可以強行投入電容器組。遠程運行模式(本功能僅限具有通訊功能的控制器)
本工作模式僅通過發送通訊命令才能進入。控制器工作在遠程運行模式下，由通訊命令決定電容器組的投切動作，利用本功能可方便第3方開發自己的無功補償控制程序，點擊
鍵或發送通訊命令可退出遠程運行模式。接線原理圖
靜態輸出接線說明：
1)電源采用外接穩壓電源供電。
2)V為節點控制信號公共端(每8組輸出有一個V端)，J1，J2，...J32為節點控制信號輸出端。
動態輸出接線說明：
1)電源采用外接穩壓電源供電。
2)V為DC12V控制信號公共端(每8組輸出有一個V端)，K1，K2，...K32(等同J1.J32)為有源控制信號輸出端。
所有接線說明：
1)混合補償或三相分補模式，采用三相四線接線；三相共補模式，可采用同相電壓電流接線(如接Ua-Un和la-la*，或Ub-Un和lb-lb*，或Uc-Un和lc-lc*)。
2)PC通訊的AB端子，通過雙絞線連接RS485/RS232連接PC，進行遠程通訊四遙操作(如PC機沒有RS232端口，可通過RS232轉USB再轉換) 。
3)副機通訊的AB端子，通過雙絞線連接副機的AB端子。
4) SMA端子口為GPRS通訊的天線接口(選配功能) 。
5)RJ45網線端口通過公司特制網線，連接二次電流互感器(該互感器取樣本柜電流)。
6) USB端口， 可接即插即用的U盤， 通過屏幕操作將數據下載到U盤， 或者將U盤內數據同步到控制器。
通訊接口
本控制器使用標準的通訊協議(MODBUS-RTU) 以方便第3方用戶進行2次開發。通訊接口支持網絡連接， 最多支持32臺設備連接在一個網絡之內(如需支持更多的設備需要定做)，在一個網絡內每臺設備都有一個唯一的設備地址，和相同的通訊波特率和通訊協議。為了防止在現場使用中出現信號反射影響通訊質量，一般應在RS-485網絡末端并連一只120歐姆的電阻進行信號匹配，并聯電阻后的AB兩端電壓必須大于2伏以上，否則需要增大匹配電阻的阻值。
本控制器支持MODBUS-RTU模式傳送數據， 每傳送一個字節包含：一個啟始位， 8個數據位， 一個停止位， 沒有奇偶校驗位。
本控制器支持的波特率有：2400、4800、9600、19200、38400、115200。
控制器與短距離無線通訊模塊連接
采用編碼電容器輸出要比采用隨意容量電容器輸出更合理
采用傳統方法(是指所有電容器采用等容設計并且單只電容容量設計比較大注：比較大為相對概念，是電容器容量與負荷對無功功率實際需求之間的對比)設計制造的補償裝置，投入電網使用后往往會出現2種不正常的現象：
1當控制器采用功率因數為控制物理量時，在負載比較小時很容易出現投切震蕩現象；
2當控制器采用無功功率為控制物理量時，在負載比較小時很容易出現控制器不能投入電容器組，或達不到用戶設置的目標功率因數等現象。
實際上這些不正常現象背后最根本的原因就是電容器容量設計過大造成的，很多經常深入生產一線的無功補償工程設計人員也發現了這種現象，也明白這種現象的原因。他們在以后的無功補償裝置設計中對電容器容量都會采用不等容設計，也就是說在整個補償裝置中即有容量大的電容器組也有容量小的電容器組，由具有容量搭配算法的補償控制器進行容量的大小搭配來滿足負荷對無功功率時大時小的需求，實踐證明了這種方法是可行的，但不一定能解決所有問題，問題就出在電容器容量怎樣搭配的問題上，目前提供了允許
用戶進行不等容量設計的無功補償控制器有2大類：
1、每只電容器容量都需要通過控制參數進行預置，用戶可任意設計電容器容量的大小。
Ⅱ、每只電容器容量之間都有嚴格的比例關系，這種關系叫編碼，有多種編碼可供用戶選擇，當第一只電容器容量確定后，其余的電容器容量也就確定了。所以用戶只要通過控制參數預置第一只電容器容量即可。本控制器就屬于這種類型，電力系統對無功功率的需求其大小變化是無法預知的，實際測量其可操作性也非常差。但我們可以以不變應萬變，如果有一臺補償裝置它可以輸出任意大小的無功功率，那么不管電力系統對無功功率的需求如何變化，都可滿足需求。然而就目前的無功補償技術而言，采用固定容量補償在經濟性、可靠性、自身功率消耗及維護的方便性方面其綜合指標是最高的，這也是為什么這種方法被廣泛應用的主要原因。任何事物都是兩面性的，它的缺點就是不能連續的線性的輸出無功功率，但我們可以通過科學合理的設計來彌補這方面的不足。
如下圖所示， 分別以第一類控制器， 以隨意容量組合：18kvar、20kvar、26kvar、26kvar畫組合容量圖， 和以第二類控制器， 編碼容量組合：5kvar、10kvar、15kvar、30kvar、30kvar畫組合容量圖.我們以組合容量的坐標畫包絡線可以看出采用第二類控制器可以輸出非常線性組合容量， 第一類控制器則不能， 比如系統需要補償80kvar的補償容量， 第一類控制器將無法輸出； 第二類控制器可輕松完成。
限于篇幅不再舉例，總結無功補償裝置的設計推薦參考：
1、無功補償控制器應采用以無功功率為投切控制參考物理量。
2、電容器組容量應進行大小搭配，每只電容器組容量之間應符合編碼規則，這也是本控制器不允許用戶隨意設置每只電容器容量的主要原因。
采用編碼電容器輸出要比采用循環輸出更合理
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