智能电网调节装置APF 在保康过渡湾水电站的应用
杨培新 韩伟 朱海平
摘要：
本文介绍了大力电工襄阳股份有限公司生产的智能电网调节装置APF-0.4/600在保康过渡湾水电站上的应用, 分析了智能电网调节装置的设计方案以及技术特点。提供了实际应用中APF 装置投入运行后的具体数据，该设备投运后得到了厂家高度的认可。 关键词：
Abstract :
This article describes Xiangyang big power limited liability company Production of the smart grid control device on BaoKang GuoDuWan of APF - 0.4/600 application, analyzes the smart grid control device design scheme and technical characteristics. Provides the APF device after put into operation in the actual application of specific data, the equipment put into operation after the factory high degree of recognition
Key Words:
一、概述
过渡湾水电站位于湖北省襄阳市保康县过渡湾镇, 该水电站共有两台机组，一台160KW （SFW160-6/59）, 一台320KW （SFW320-8/850），该水电站根据水量的大小来投运发电机机组，通过励磁柜可以调节发电机的功率因数。
为了能更好的满足水电站的发电需求，更好的控制电网的功率因数和谐波含量，电站领导经过市场调研，最终选用了大力电工襄阳股份有限公司研发的APF-0.4/600型智能电网调节装置。
APF PWM inverter harmonic The passive reactive power compensation
智能电网调节装置 PWM逆变器 谐波 无源无功补偿
二、系统介绍
大力电工襄阳股份有限公司研发的APF-0.4/600智能电网调节装置，可以动态调整电网功率因数，通过对电网的谐波含量和无功含量的检测，动态补偿系统无功，达到电网功率因数的智能调节。
设备选型如下所示：
型号：APF-0.4/600 容量：400KVAR 电压：380V 电流：600A
2.1 一次方案说明
智能电网调节装置APF-0.4/600采用与系统并联的方式，通过实时检测电网的谐波和无功分量，采用PWM 变换技术，将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中，实现电网无功功率的智能调节的功能。
重量：2000KG
出厂编号：YF201203003A01 出厂日期：2012年05月
图一：APF 接入电网示意图
2.2 系统原理
智能电网调节装置实际上可以称为任意波形发生器。可根据电网情况智能调节进行无功补偿。智能电网调节装置包括三个部分：检测回路、主电路和控制回路。
检测回路通过检测三相电路的电压 Ua、Ub 、Uc 和三相电路的电流 IA、IB 、IC 使用瞬时功率法来分析计算三相电路中的电压波形，并将检测结果送入主电路。
主电路是由电力电子开关器件构成的PWM 逆变器，其功能是实现对控制电路发出的控制波形不失真的放大。智能电网调节装置采用多个功率单元并联使用，这样可实现在不同容量下对电网无功功率的补偿。
图二：智能电网调节装置原理图
控制回路将PWM 逆变器生成的控制电流送入三相电路中，实现对电网中谐波电流的补偿。其原理如图3所示。
图三：有源滤波器控制回路
三、技术特点
大力电工襄阳股份有限公司研发的智能电网调节装置具有国际先进技术水平。适应电力系统无功调节之需求，为用户提供标准的三相对称正弦电压，满足
无功功率就近补偿之原则，大容量补偿无功功率，强力补偿谐波电流和负序电流，降低线路损耗，实现真正意义上的理想供电系统。其特点如下：
1、有源电网调节和无源无功补偿相结合, 无源无功补偿可有级补偿大容量无功功率和抑制固定次数谐波电流，有源电网调节可无级补偿剩余无功功率，控制灵活，可达到完美“无谐”的补偿电网所需要的无功功率。
2、DSP+FPGA全数字化控制系统设计, 极大地提高了系统精度，简化了电路设计，提高了系统的稳定性，确保装置运行的可靠性。
3、采用先进的补偿分量分离方法，快速的 DSP 运算处理，系统跟踪时间在10ms 左右。
4、配备完善的用户接口，可满足就地控制和远程监控需求。 5、装置可自动并网，无需人为干预。
6、模块化结构设计, 可根据用户需求按基本容量进行扩展。
7、具有完备的保护功能，包括过载、过压、欠压、过流、温度保护以及自诊断功能。
8、根据电网无功功率补偿、谐波补偿要求，可统一多功能配置或单功能配置。
四、装置说明
大力电工襄阳股份有限公司研发的智能电网调节装置的操作可通过按钮和触摸屏两种方式实现，十分易于使用的。
触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，用户只要用手指轻轻地碰触摸屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当。智能电网调节装置采用触摸屏作为直接操作界面，大大方便了用户的控制操作。
用户对智能电网调节装置的操作，是通过门板上的按钮来完成的。柜门的四个指示灯分别为电源指示灯、主开关合指示灯、运行指示灯和报警指示灯。 1、电源指示灯：当智能电网调节装置上电后该灯会常亮。 2、主开关合指示灯：合主开关成功后，该指示灯常亮。 3、运行指示灯：智能电网调节装置并网后，该指示灯常亮。
4、报警指示灯：智能电网调节装置出现故障后，该指示灯会被点亮，同时蜂鸣
器会响。
5、急停：当装置出现故障时，按下急停按钮，智能电网调节装置的主开关合充
电电阻跳开，同时主控封锁脉冲，装置停止工作。
6、停止/启动；主要用于控制智能电网调节装置的起停。对于客户来说，智能电网调节装置的操作只需通过这个开关按钮即可实现。
7、开机：装置的启动过程很简单。在保证没有异常的情况下，用户先把急停按钮松开，然后把停止/启动开关按钮拨至启动。智能电网调节装置即开始运行，自动调节电网无功功率。
8、停机：当现场需要智能电网调节装置停机时，操作人员需先将停止/启动开
关按钮拨至。
9、使用说明停止，再将急停按钮按下，智能电网调节装置即停止运行。 10、紧急急停：当现场出现紧急情况需要智能电网调节装置快速停止运行，操作人员可以先将急停按钮拍下停止SGAJ 运行。
五、实测数据
智能电网调节装置APF 于2012年05月正式投入使用，根据过渡湾水电站正常运行时要求电网的功率因数能达到0.9，谐波畸变率不能高于5%，因此设备采用功率因数跟踪模式，具体数据如下所示：
以上数据可以看出过渡湾水电站全部发有功，有功功率P=Ua*Ia*3 = 155.6KW
以上数据可以看出设备投入后： 视在功率：UI = 166.5KW
有功功率：P = UI*COS = 152.67KW 无功功率：Q = UI*sin = 66.43KW
三、结论
根据以上统计的情况可以看出大力电工襄阳股份有限公司APF 现场运行非常成功，投入前系统总功率为155.6KW ，功率因数为1。设备投入后可以稳定控制功率因数为0.9，保证系统有功为152.67。增大了系统的有功输出，无功调整效果明显。设备在现场应用取得了成功，并得到了厂家领导的高度认可，建议大力推广。
作者简介
杨培新（YangPeiXin ），男，1972年出生，华中科技大学硕士研究生，是智能化静止进相机的发明人之一，主持研制高压变频软起动器项目, 拥有发明专利一项, 实用新型专利9项。
韩伟(hanwei)，男，1981年出生，毕业于华中科技大学计算机系。主要研究方向：嵌入式电子电路研发，DSP 数字技术与信号处理, 是高压变频软起动器主要研制者之一。
朱海平(zhuhaiping)，男，1978年出生，毕业于武汉大学电子系。对高压变频相关产品有较深的理解认知和应用实践，是大力电工APF 关产品的早期市场开拓者和实践者之一。
智能电网调节装置APF 在保康过渡湾水电站的应用
杨培新 韩伟 朱海平
摘要：
本文介绍了大力电工襄阳股份有限公司生产的智能电网调节装置APF-0.4/600在保康过渡湾水电站上的应用, 分析了智能电网调节装置的设计方案以及技术特点。提供了实际应用中APF 装置投入运行后的具体数据，该设备投运后得到了厂家高度的认可。 关键词：
Abstract :
This article describes Xiangyang big power limited liability company Production of the smart grid control device on BaoKang GuoDuWan of APF - 0.4/600 application, analyzes the smart grid control device design scheme and technical characteristics. Provides the APF device after put into operation in the actual application of specific data, the equipment put into operation after the factory high degree of recognition
Key Words:
一、概述
过渡湾水电站位于湖北省襄阳市保康县过渡湾镇, 该水电站共有两台机组，一台160KW （SFW160-6/59）, 一台320KW （SFW320-8/850），该水电站根据水量的大小来投运发电机机组，通过励磁柜可以调节发电机的功率因数。
为了能更好的满足水电站的发电需求，更好的控制电网的功率因数和谐波含量，电站领导经过市场调研，最终选用了大力电工襄阳股份有限公司研发的APF-0.4/600型智能电网调节装置。
APF PWM inverter harmonic The passive reactive power compensation
智能电网调节装置 PWM逆变器 谐波 无源无功补偿
二、系统介绍
大力电工襄阳股份有限公司研发的APF-0.4/600智能电网调节装置，可以动态调整电网功率因数，通过对电网的谐波含量和无功含量的检测，动态补偿系统无功，达到电网功率因数的智能调节。
设备选型如下所示：
型号：APF-0.4/600 容量：400KVAR 电压：380V 电流：600A
2.1 一次方案说明
智能电网调节装置APF-0.4/600采用与系统并联的方式，通过实时检测电网的谐波和无功分量，采用PWM 变换技术，将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中，实现电网无功功率的智能调节的功能。
重量：2000KG
出厂编号：YF201203003A01 出厂日期：2012年05月
图一：APF 接入电网示意图
2.2 系统原理
智能电网调节装置实际上可以称为任意波形发生器。可根据电网情况智能调节进行无功补偿。智能电网调节装置包括三个部分：检测回路、主电路和控制回路。
检测回路通过检测三相电路的电压 Ua、Ub 、Uc 和三相电路的电流 IA、IB 、IC 使用瞬时功率法来分析计算三相电路中的电压波形，并将检测结果送入主电路。
主电路是由电力电子开关器件构成的PWM 逆变器，其功能是实现对控制电路发出的控制波形不失真的放大。智能电网调节装置采用多个功率单元并联使用，这样可实现在不同容量下对电网无功功率的补偿。
图二：智能电网调节装置原理图
控制回路将PWM 逆变器生成的控制电流送入三相电路中，实现对电网中谐波电流的补偿。其原理如图3所示。
图三：有源滤波器控制回路
三、技术特点
大力电工襄阳股份有限公司研发的智能电网调节装置具有国际先进技术水平。适应电力系统无功调节之需求，为用户提供标准的三相对称正弦电压，满足
无功功率就近补偿之原则，大容量补偿无功功率，强力补偿谐波电流和负序电流，降低线路损耗，实现真正意义上的理想供电系统。其特点如下：
1、有源电网调节和无源无功补偿相结合, 无源无功补偿可有级补偿大容量无功功率和抑制固定次数谐波电流，有源电网调节可无级补偿剩余无功功率，控制灵活，可达到完美“无谐”的补偿电网所需要的无功功率。
2、DSP+FPGA全数字化控制系统设计, 极大地提高了系统精度，简化了电路设计，提高了系统的稳定性，确保装置运行的可靠性。
3、采用先进的补偿分量分离方法，快速的 DSP 运算处理，系统跟踪时间在10ms 左右。
4、配备完善的用户接口，可满足就地控制和远程监控需求。 5、装置可自动并网，无需人为干预。
6、模块化结构设计, 可根据用户需求按基本容量进行扩展。
7、具有完备的保护功能，包括过载、过压、欠压、过流、温度保护以及自诊断功能。
8、根据电网无功功率补偿、谐波补偿要求，可统一多功能配置或单功能配置。
四、装置说明
大力电工襄阳股份有限公司研发的智能电网调节装置的操作可通过按钮和触摸屏两种方式实现，十分易于使用的。
触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，用户只要用手指轻轻地碰触摸屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当。智能电网调节装置采用触摸屏作为直接操作界面，大大方便了用户的控制操作。
用户对智能电网调节装置的操作，是通过门板上的按钮来完成的。柜门的四个指示灯分别为电源指示灯、主开关合指示灯、运行指示灯和报警指示灯。 1、电源指示灯：当智能电网调节装置上电后该灯会常亮。 2、主开关合指示灯：合主开关成功后，该指示灯常亮。 3、运行指示灯：智能电网调节装置并网后，该指示灯常亮。
4、报警指示灯：智能电网调节装置出现故障后，该指示灯会被点亮，同时蜂鸣
器会响。
5、急停：当装置出现故障时，按下急停按钮，智能电网调节装置的主开关合充
电电阻跳开，同时主控封锁脉冲，装置停止工作。
6、停止/启动；主要用于控制智能电网调节装置的起停。对于客户来说，智能电网调节装置的操作只需通过这个开关按钮即可实现。
7、开机：装置的启动过程很简单。在保证没有异常的情况下，用户先把急停按钮松开，然后把停止/启动开关按钮拨至启动。智能电网调节装置即开始运行，自动调节电网无功功率。
8、停机：当现场需要智能电网调节装置停机时，操作人员需先将停止/启动开
关按钮拨至。
9、使用说明停止，再将急停按钮按下，智能电网调节装置即停止运行。 10、紧急急停：当现场出现紧急情况需要智能电网调节装置快速停止运行，操作人员可以先将急停按钮拍下停止SGAJ 运行。
五、实测数据
智能电网调节装置APF 于2012年05月正式投入使用，根据过渡湾水电站正常运行时要求电网的功率因数能达到0.9，谐波畸变率不能高于5%，因此设备采用功率因数跟踪模式，具体数据如下所示：
以上数据可以看出过渡湾水电站全部发有功，有功功率P=Ua*Ia*3 = 155.6KW
以上数据可以看出设备投入后： 视在功率：UI = 166.5KW
有功功率：P = UI*COS = 152.67KW 无功功率：Q = UI*sin = 66.43KW
三、结论
根据以上统计的情况可以看出大力电工襄阳股份有限公司APF 现场运行非常成功，投入前系统总功率为155.6KW ，功率因数为1。设备投入后可以稳定控制功率因数为0.9，保证系统有功为152.67。增大了系统的有功输出，无功调整效果明显。设备在现场应用取得了成功，并得到了厂家领导的高度认可，建议大力推广。
作者简介
杨培新（YangPeiXin ），男，1972年出生，华中科技大学硕士研究生，是智能化静止进相机的发明人之一，主持研制高压变频软起动器项目, 拥有发明专利一项, 实用新型专利9项。
韩伟(hanwei)，男，1981年出生，毕业于华中科技大学计算机系。主要研究方向：嵌入式电子电路研发，DSP 数字技术与信号处理, 是高压变频软起动器主要研制者之一。
朱海平(zhuhaiping)，男，1978年出生，毕业于武汉大学电子系。对高压变频相关产品有较深的理解认知和应用实践，是大力电工APF 关产品的早期市场开拓者和实践者之一。