摘　要：該文通過智能集成電力電容器研發(fā)背景的說明，重點介紹該產(chǎn)品基于數(shù)字信號處理器（DSP）和單片機相結(jié)合的雙CPU技術(shù)智能無功補償技術(shù)，集成復(fù)合開關(guān)的過零投切與計算機智能網(wǎng)絡(luò)模塊技術(shù)，實現(xiàn)了現(xiàn)代配電網(wǎng)對無功補償節(jié)能、過零投切、智能網(wǎng)絡(luò)的要求。 關(guān)鍵詞：智能集成電容器；過零投切 　　配電網(wǎng)面積廣，用戶多樣，負(fù)荷復(fù)雜，配電網(wǎng)無功補償不足，無功補償裝置故障率高，不易維護，有功損耗大，投切涌流大。加強和改善配電網(wǎng)的無功補償狀況對于減少損耗，提高電壓質(zhì)量具有非常重要的意義。 1 智能集成電力電容器的研制理念 　　隨著微電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，電器向緊湊型、模塊化、組合化型式發(fā)展。智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、節(jié)能環(huán)保成為智能電器發(fā)展的主流。智能集成電力電容器正是在智能電器總體發(fā)展框架上開發(fā)出來的全新的低壓無功補償裝置。它由智能測控模塊 、晶閘管復(fù)合開關(guān)模塊、線路保護模塊及電力電容器等組成，替代原來由智能控制器、熔絲、復(fù)合開關(guān)或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的成套自動無功補償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補償裝置落后的控制器技術(shù)和落后的機械式接觸器，以及機電一體化開關(guān)作為投切電容器的投切技術(shù)，改變了傳統(tǒng)無功補償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式，從而使新一代低壓無功補償設(shè)備具有補償效果更好、功率損耗更低、體積更小、節(jié)約成本更多、使用更靈活、維護更方便、使用壽命更長、可靠性更高的特點，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆? 2 技術(shù)創(chuàng)新 　　智能集成電力電容的創(chuàng)新點就在于采用了進口芯片數(shù)字信號處理器（DSP），應(yīng)用雙看門狗技術(shù)，提出了智能控制的可靠性。應(yīng)用了電子實時檢測信號反饋、無觸點光電觸發(fā)技術(shù)、晶閘管及磁保持繼電器復(fù)合開關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)了等電壓投切，實現(xiàn)真正“過零投切”，投切涌流幾乎為零，免除了諧波注入。采用了計算機智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使控制分散化，提高了可靠性。 　　2.1 過零投切 　　由于智能集成電力電容器具有目前國內(nèi)最先進的 “過零投切”功能，確保電容投切過程中無涌流沖擊、無操作過電壓、無電弧重燃，提高控制的快速性，同時延長電容器的使用壽命。傳統(tǒng)的無功補償裝置使用交流接觸器進行投切，交流接觸器在分?jǐn)嚯娙萜鲿r，會產(chǎn)生很高的操作過電壓，這是導(dǎo)致電容器損壞的重要因素。如圖1和圖2所示。 　　采用過零投切技術(shù)后，電容器的使用壽命延長了兩倍以上，由此帶來經(jīng)濟效益和社會效益無法估量。 　　2.2 智能網(wǎng)絡(luò)控制 　　由于每臺電容器都帶有智能網(wǎng)絡(luò)模塊，可以形成主從自動組合模式進行投切，相當(dāng)于每臺電容器都能充當(dāng)控制器，實現(xiàn)了高可靠性。取消總控制器，采用分散控制模式，每組智能集成電力電容器都有控制單元，使多組電容器的自動投切擺脫了全部依靠一個控制器的情況，杜絕因控制器故障導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓的情況。另外，多臺智能集成電力電容器聯(lián)網(wǎng)使用時，會自動生成一個網(wǎng)絡(luò)，其中地址碼最小的一個為主機，其余為從機，構(gòu)成低壓無功自動控制系統(tǒng)；如果個別從機出現(xiàn)故障，自動退出，不影響其余從機工作，如果主機故障，也要退出，在其余從機中產(chǎn)生一個新的主機，組成一個新的系統(tǒng)。容量相同的電容器按循環(huán)投切原則，容量不同的電容器按適補原則投切。并且具有485通訊接口，可以接入后臺計算機，進行配電綜合管理?？傊?，該產(chǎn)品采用智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大大提高了運行可靠性及電容的足量投入，相當(dāng)于延長了補償裝置的壽命。采用相同容量的無功補償裝置，盡管智能集成電力電容器的價格比相同容量的傳統(tǒng)電容器要高些，但與整體的無功補償裝置相比及整個壽命周期相比，智能集成電容器的成本則較便宜。 　　2.3 智能補償 　　其智能全自動組合的控制模式，可以以無功功率、功率因數(shù)、無功電壓等多種參數(shù)做為控制參數(shù)，實現(xiàn)最佳的補償組合。混合補償是補償效果最佳化的模式，智能集成電力電容器能夠簡單和高可靠性地實現(xiàn)分相補償、混合補償?shù)葟?fù)雜的最佳效果的補償要求。 3 性　能 　　3.1 節(jié)能效果顯著 　　智能集成電力電容器采用了磁保持繼電器，電路接通后，磁保持繼電器內(nèi)，銜鐵由永磁體吸持。常規(guī)補償裝置接通補償電路需要交流接觸器，交流接觸器觸點需要電磁線圈保持，每只交流接觸器（按CJ19繼電器吸持容量計算）功率為15W，每一路可接通15kvar的電容器。采用智能集成電力電容器每千乏就比傳統(tǒng)無功補償裝置減少損耗1W功率。另外智能集成電力電容器體積比其他自動補償裝置小50%左右，因此減少了大量的導(dǎo)線、接點、器件等電能損耗。 　　我國目前在用的配電變壓器近500萬臺（數(shù)據(jù)來自中國國家電力監(jiān)管委員會），平均容量為200kVA，總?cè)萘拷?000GVA，無功補償按配電變壓器平均的1/3計算，現(xiàn)有配電變壓器需無功補償容量330Gvar。如果將現(xiàn)有傳統(tǒng)配電變壓器無功補償裝置換成智能集成電力電容器，按1kvar節(jié)省1W功率算（還不計減少導(dǎo)線、接點的電能損耗），則一年可節(jié)約電能2891GWh。可減少煤耗109.86萬t（供電煤耗380g/KWh），減少排放CO2氣體2.86×106t。減少SO2氣體排放5.7×104t，NO1、NO2氣體排放3.36×104t。 　　3.2 智能化 　　智能化程度高、投切技術(shù)領(lǐng)先，補償效果最佳。 　　3.3 壽命延長 　　可靠性大幅提高，壽命周期成倍降低。 　　由于應(yīng)用了過零投切技術(shù)和智能網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)控制技術(shù)，使其可靠性大大提高，壽命期增長。另外，我們在產(chǎn)品的內(nèi)部預(yù)置了熱感應(yīng)探頭，通過溫度控制模塊，使產(chǎn)品最熱點不過熱，有效延長了產(chǎn)品的熱老化壽命。 　　3.4 體積大幅縮小 　　智能集成電力電容器高度集成，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。用其組柜，最大容量可達800kvar，同容量體積比其他自動補償裝置減少50%左右。特別是城市配電間，土地和房產(chǎn)資源十分緊張，對于630kVA以上的室內(nèi)配電間，原傳統(tǒng)無功補償裝置要占用二個柜體空間，采用智能集成電力電容器組柜，只需一個柜就可滿足補償要求。 　　3.5 積木結(jié)構(gòu)，接線簡易，擴容方便，維護簡單 　　智能集成電力電容器實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，取代了傳統(tǒng)的控制器、空氣開關(guān)、交流接觸器、熱繼電器、電容器，將其合為一個整體，組屏安裝的時候采用積木堆積方式。多臺電容器組屏安裝，生產(chǎn)工時比傳統(tǒng)模式減少60％以上，同時減少80％連接線，減少80％的接點，柜內(nèi)簡潔，在使用現(xiàn)場快速組裝。產(chǎn)品體積小，接線簡單，隨著電力負(fù)荷的增加，可以隨時增加電容器的數(shù)量，改變了常規(guī)模式因接線復(fù)雜，一成不變的局限性。產(chǎn)品本身高智能化，安裝非常簡單，維護方便。若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品面板上故障指示燈亮，只要拆下故障電容器，用新的換上，如同更換電池一樣方便。 4 應(yīng)用意義與前景 　　新的《節(jié)能法》在法律層面將節(jié)約資源確定為我國的基本國策，節(jié)能也已成全社會的共同責(zé)任。電容的“過零投切”技術(shù)也已成為對新一代無功補償裝置的先進技術(shù)要求在多個地區(qū)的招投標(biāo)中都已列明“過零投切要求”，大面積推廣已勢在必行。該產(chǎn)品是電力系統(tǒng)新一代的節(jié)能產(chǎn)品，是替代常規(guī)的傳統(tǒng)無功補償產(chǎn)品的更新?lián)Q代產(chǎn)品。 　　智能集成電力電容器具有節(jié)能、小型化、性能優(yōu)越、成本低等優(yōu)勢，是新一代智能電器的好產(chǎn)品，無功補償?shù)睦硐朐O(shè)備。它節(jié)約能源和節(jié)約空間資源的突出優(yōu)點將為建設(shè)和諧社會做出重大貢獻。 　　參考文獻 　　[1] 陸保松.城區(qū)低壓電網(wǎng)的無功補償[J].中國電力，1996，29（3）：54～57. 　　[2] 石新春，彭偉.一種采用零壓型開關(guān)的TSC低壓無功補償裝置[J].電網(wǎng)技術(shù). 　　[3] 朱海松.并聯(lián)無功補償裝置對電網(wǎng)諧波的影響[J].電力電容器，2005（2）：19～22. 　　[4] 陸安定.電力系統(tǒng)的無功功率[M].北京：中國電力出版社，2002. 　　[5] 李剛，林凌.微機控制晶閘管投發(fā)電容器無功補償裝置[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002. 　　[6] 賀明智，黃念慈，張代潤，宋婷婷.基于雙CPU的有源電力濾波器[J].電力系統(tǒng)自動化，2004，28（9）：92～94. 　　[7] 劉岸杰，宋伶俐.微機控制晶閘管投切電容器無功補償裝置[J].繼電器，2004，32（7）：28～31. 　　[8] Santo S I，Tan O W.N eutral based realtime control of capacitors installed in distribution systems[J].IEEE Trans on Power Delivery，1990，5（1）：266～272.