向阳风电场磁阀控制电抗器(MCR)型动态无功补偿装置运行分析

　　因设备复杂，可靠性、稳定性不高等原因，造成设备故障点多、故障率高，给维护、维修工作带来一系列的麻烦；工作量大不说，随之而来的是维护、维修费用消耗甚大。而且，由于辅助设备的耗电，进一步增加了运行费用。
　　“磁阀”概念的提出，大大改善了饱和电抗器在损耗、噪音以及谐波等方面的性能，随着控制技术的不断发展和对电抗器材料与结构的突破性改进，创新应用，在克服了传统饱和电抗器响应速度慢、损耗高、噪音大、谐波丰富等缺点之后，一种新型的基于磁阀式可控电抗器（MCR）的SVC设备，在具备了响应速度快的特点的同时，克服了TCR型SVC的上述诸多缺陷，磁阀使磁控电抗器具有自耦励磁功能，省去了单独励磁电源，另一个特点是小截面铁芯处于极饱和状态，而其他铁芯则处于不饱和状态，降低有功损耗，降低谐波含量。这种MCR 型SVC最主要的特征就是SCR阀组安装在控制回路中，SCR阀组所需要承受的电压仅为主回路的1%左右；因此，MCR 型SVC具有极高的可靠性。并且产生的谐波含量较低，三相角接系统的THDI小于5%；安装体积小，MCR体积仅为TCR的1/5左右等等一系列显著特点。正是由于MCR型SVC具有在可靠性、电压等级、容量、谐波等关键技术指标上的显著优势，使其在动态无功补偿设备中具有绝对的优越性。
　　二、MCR型SVC的基本构成：
　　1、一次回路
　　MCR型SVC的一次回路里，可控电抗器为“磁阀式可控电抗器”。MCR支路和FC支路再通过各自的隔离开关与35kV母线连接。
　　其工作原理是：FC支路向系统提供固定容性无功，MCR支路则按系统负荷变化吸收多余容性无功，使系统感性和容性无功趋于平衡。隔离开关的作用是供检修或停用时与系统隔离。
　　2、控制回路
　　二次控制回路主要由MCR支路控制保护系统、FC支路保护系统和控制电源系统组成。
　　1）MCR支路控制保护系统
　　MCR支路控制保护系统主要由控制保护、励磁和监控三大部分构成。
　　a、控制保护部分是一个基于80C196芯片的多CPU控制器，分别由数据采集CPU、通讯CPU、主控CPU及相应外围电路组成，相互间通过多口RAM实现数据共享；控制算法以及保护逻辑由主控CPU实现，系统参数（电压、电流、有功、无功、功率因数等等）采集、计算由数据采集CPU实现；专门负责通讯的CPU用来与上位监控机和其他监控系统交换数据，提供了RS232、RS485以及CAN总线等通讯接口，便于实现无人值守和远程控制。系统具有高度的可靠性、稳定性，而且运算速度快，能够实现复杂的控制算法。其大致工作原理是：首先，由数据采集CPU采集到系统母线电压、负载电流和MCR支路电流模拟量信号，经A/D转换并计算出系统功率因数、有功和无功功率等实时值，存储于多口RAM中；主控CPU按程序要求从RAM中读取所需参数；经过控制算法的计算，得出可控硅触发角给定值；再经过电光转换接口转换为光信号，通过光纤传送到MCR现场控制箱内的励磁部分。其次，励磁部分再将触发脉冲和可控硅的工作情况转换为光电信号回传给控制保护部分，用以实现对励磁部分的状态监测。控制保护器的自动运行模式判断和保护输出由DI、DO部分承担。在控制算法上可按不同要求实现分相控制、三相控制、闪变治理、功率因数控制、无功控制、恒电压控制。
　　b、励磁部分由光电接口电路、触发脉冲电路、脉冲放大电路和可控硅组成；光电接口电路接收到光给定信号后，经光电转换生成模拟量给定信号，形成控制可控硅导通角的触发脉冲，再将信号进行整形放大，对可控硅的导通状态进行移相控制，实现动态调节MCR支路感性无功电流的目的。
　　监控部分由上位监控机、人机显示界面和其他相应终端器件构成；上位监控机可选择工控机、工业平板计算机和触摸屏。通过RS232、RS485以及CAN总线等通讯接口，与控制保护器的通讯CPU单元连接，上传或下载各种数据。上位监控软件运行于Windows XP操作系统，具有良好的人机界面，配置键盘、鼠标、打印机等外设。实现了系统参数设置、运行状态实时监测、运行趋势显示、保护报警信息及处理、历史数据查询和运行报表打印等各种功能。可以对系统的电能质量(包括电压、电流瞬时值，电压、电流有效值，有功功率，无功功率，有功电度，无功电度，功率因数，电流谐波，电压谐波，电压闪变，电压、电流不平衡，电压跌落，电压过高，电压丢失等)进行实时、连续的监测。
　　c、MCR支路的过流保护分为硬保护和软保护两种措施；硬保护由励磁部分的脉冲电路实现，属于强制性过载保护，当MCR支路电流超过设定值时，脉冲电路直接封锁脉冲输出关断可控硅，同时向光电接口电路发送保护报警信号，通知控制保护部分MCR支路出现过流保
护。软保护由控制保护部分通过软件实现，当控制保护部分检测到MCR支路或负载回路电流超过其一段或二段过流定值时，通过DO接口向各支路的出线开关发出分闸指令，并将保护报警信号上传至监控部分发出报警信息，其中，过流一段保护为速断保护，过流二段保护为带时限保护。除此以外，系统还提供了其他一些保护和报警功能，在此不再一一赘述。
　　2）FC支路保护系统
　　FC支路保护系统是一个以80C196芯片为核心的微机保护单元，其内部主要由数据采集、CPU和保护输出等电路组成；通过采集FC支路和补偿出线柜电流及FC支路零序电压（也可采集不平衡电流、差压等电容器保护信号），按各种保护算法实现FC支路过流一段、过流二段、补偿出线柜过流一段、过流二段、不平衡电压（零序电压）、不平衡电流等保护功能。出现保护故障时，微机保护单元首先通过保护输出向补偿出线开关发送分闸指令，然后再通过RS232、RS485以及CAN总线等通讯接口向监控部分上传保护、报警信息。
　　3）控制电源系统
　　为了使控制回路正常工作，不但需要提供工作电源，而且，即使控制电源故障，还要保证全部设备受到保护；因此，控制电源系统必须具有掉电保护功能。控制电源系统是一个基于UPS的电源分配网络，在完成为各功能电路提供工作电源的前提下，同时保证电源的不间断供应。用来对控制电源保护动作后，提供整个系统进行相应故障保护的处理时间，保证系统按规定顺序退出运行，保护设备不受到损坏。