柴油發(fā)電機(jī)全數(shù)字無功控制器在發(fā)電廠的應(yīng)用

　　【摘要】本文以我國(guó)研發(fā)的＂發(fā)電機(jī)全數(shù)字無功控制器＂為例，介紹了此科研產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理及在中、小型發(fā)電廠的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
　　【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、無功功率、數(shù)字電位器、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制。

一、前言
　　由于用電設(shè)備中存在大量含感性負(fù)載的設(shè)備，因此電網(wǎng)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(shè)備正常使用和運(yùn)行。而電網(wǎng)的＂無功功率不足＂是存在已久的問題。
　　目前電網(wǎng)的無功功率不足普遍使用的是電容式在供電側(cè)進(jìn)行＂無功補(bǔ)償＂，發(fā)電廠（發(fā)電側(cè)）采用此方法進(jìn)行無功補(bǔ)償要花費(fèi)較高的設(shè)備成本，而從技術(shù)角度考慮，發(fā)電側(cè)采用這種以補(bǔ)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(shù)有限公司是從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)品研發(fā)的高科技企業(yè)，吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合目前我國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)的＂發(fā)電機(jī)全數(shù)字無功控制器＂，并成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。
　　＂發(fā)電機(jī)全數(shù)字無功控制器＂采用智能型數(shù)字化的控制手段，以美國(guó)ｐｉｃ單片機(jī)為核心，利用高精度數(shù)字電位器與勵(lì)磁系統(tǒng)相結(jié)合，自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)，有效利用發(fā)電機(jī)本身的潛能，并通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)＂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(jī)全數(shù)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(cè)部分和高精度的數(shù)字電位器給定輸出部分，為了在電網(wǎng)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(jí)降壓繼電輸出。
三、技術(shù)關(guān)鍵
　　稍有發(fā)電知識(shí)的人都知道，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，電網(wǎng)電壓一定時(shí)稍稍改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，就可以改變發(fā)電機(jī)輸出＂無功電流＂的大小。因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)“無功電流（功率）”的精確控制，必須有“高分辨率、高精度”的《數(shù)字電位器》來對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流作控制。發(fā)電機(jī)在實(shí)際的運(yùn)行中，由于電網(wǎng)電壓一直在變化，因此，隨時(shí)精確測(cè)量電網(wǎng)電壓、發(fā)電機(jī)電流和它們之間的相互關(guān)系（即有功、無功測(cè)量）是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的關(guān)鍵。
　　高精度的“無功測(cè)量”并不復(fù)雜，目前普遍應(yīng)用的電容式《無功補(bǔ)償控制器》能解決這個(gè)問題，＂高精度、高分辨率＂的《數(shù)字電位器》我們已研發(fā)成功并廣泛應(yīng)用。因此，我們結(jié)合自身的科研優(yōu)勢(shì)，不斷創(chuàng)新，將這兩項(xiàng)高難度的技術(shù)組合到一塊，而且組合到同一個(gè)芯片內(nèi)，解決了國(guó)內(nèi)中、小型發(fā)電企業(yè)無功功率不足的技術(shù)難題。
　　在電站工作的人員都知道，在豐水期由于各電站滿負(fù)荷地發(fā)電，往往使電網(wǎng)電壓升高，此時(shí)發(fā)電機(jī)很難往電網(wǎng)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(jī)電壓高于電網(wǎng)電壓，受發(fā)電機(jī)技術(shù)條件限制，電壓不能提得過高），解決的辦法只有適當(dāng)降低電網(wǎng)電壓。有兩種方法：一是在變壓器上引出多個(gè)抽頭，但此種方法很難動(dòng)態(tài)切換。二是我們創(chuàng)新的＂串聯(lián)降壓＂方案。如下圖。

我們?cè)O(shè)想用二級(jí)、一級(jí)大約降低５％左右的電壓是可行的，每個(gè)變壓器容量是發(fā)電機(jī)容量的５％左右，我們的裝置留有二級(jí)降壓控制輸出，切實(shí)解決了電網(wǎng)電壓過高時(shí)發(fā)電機(jī)＂無功功率＂輸出的技術(shù)問題。

四、應(yīng)用效果
　　對(duì)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(wǎng)的調(diào)度部門會(huì)根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)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(huì)影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量。國(guó)內(nèi)普遍的中、小型發(fā)電廠由于設(shè)備的技術(shù)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(jiǎn)單的相加，而是矢量和，如果安排＂有功電流＂與＂無功電流＂的關(guān)系在不超過發(fā)電機(jī)很大電流的情況下，加上能耗與電價(jià)因素給出很優(yōu)的發(fā)電策略是一個(gè)技術(shù)的創(chuàng)新。

五、結(jié)論
我國(guó)對(duì)“發(fā)電機(jī)全數(shù)字無功控制器”的研發(fā)成功，已引起國(guó)內(nèi)電力行業(yè)及廣大中小型發(fā)電廠的廣泛關(guān)注。此項(xiàng)科研成果在電力用戶上的應(yīng)用對(duì)中國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展，提高我國(guó)電力行業(yè)的自動(dòng)化控制水平必將起到非常重大的推進(jìn)作用。

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