無功補償控柜制器的設計要求有哪些

    無功補償控制器是無功補償裝置的核心部件，具有舉足輕重的地位，大部分無功補償裝置的生產廠家都是買來控制器然后自行裝配整機，具有設計制造控制器能力的廠家不多，能夠設計制造出性能優異的控制器的廠家更是鳳毛麟角。

　　現有的低端控制器都是以功率因數為依據進行控制的，這種控制器雖然價格低廉、性能很差，已屬于淘汰之列，因此這里不做介紹。

　　現有的高端控制器都是以無功功率為依據進行控制的，但除此之外，往往將設計重點放在漢字顯示以及數據通訊等方面。其實要真正實現完美的無功補償控制是一件相當復雜的事情，實現完美的無功補償控制是無功補償控制器的主要功能，只有在主要功能相當完善的情況下，才能考慮附加功能。下面詳細介紹一下對控制器的設計要求以及一些基本的設計方法。

　　1、對測量精度的要求

　　要實現精確的無功補償就必須對無功電流進行準確的測量。

　　因為電壓的變化范圍較小，因此對電壓的測量精度要求不高，通常有1%的測量精度就足夠了。通常的情況下，不測量電壓也可以實現很好的無功補償控制，對電壓的測量主要是為了實現過壓、欠壓、以及缺相等保護功能。

　　對電流的測量靈敏度要求要高一些。對于使用8位單片機的低檔控制器，測量靈敏度要達到1%以上。注意這里強調的是“測量靈敏度”而不是“測量精度”， 1%的電流測量靈敏度即相當于可以區分1%的電流變化，例如電流互感器的一次電流為500A，則意味著可以區分從100A到105A的電流變化，并不要求100A的電流測量值絕對準確。對于使用DSP或32位單片機的高檔控制器，測量靈敏度要達到0.1%以上，否則就談不到高檔了。同樣的道理，測量的靈敏度要達到0.1%，意味著測量值應該有4位有效數字，但同樣并不要求絕對準確。對無功補償控制器要求0.1%的測量精度是不現實的，也沒有實際意義。但是控制器的測量值最好能在現場進行校正。

　　對功率因數測量的靈敏度最好要達到0.001。準確地說，應該是對相位差的測量要求，因為測量無功功率并不需要使用功率因數值。這里要強調一點，對無功電流的計算應該使用Iq=I×sinφ的公式來進行計算，而sinφ的值應該根據相位差的值直接進行計算，不能使用sinφ=(1-cosφ2)1/2的公式計算，否則當相位差在0度附近時，cosφ的微小變化會導致sinφ的很大變化，導致sinφ的值誤差太大。例如cosφ=0.99時，對應的相位差是8.1度，對應的sinφ值為0.14，意味著0—0.14之間其他sinφ值檢測不到。

　　對相位差的測量要求達到整個-180—+180度范圍。有一些控制器具有電流互感器接反的自動識別功能，這種控制器以有功必須為正值來判斷互感器的正反，相當于-90—+90度范圍，這就可能以下的問題：

　　（1）當負荷處于發電狀態時會出現檢測錯誤。

　　（2）當負荷為純電感或純電容時，由于有功電流約等于零，可能會將電感誤判斷為電容或者將電容誤判斷為電感。而負荷為純電容的狀態經常會出現，例如負荷為單一大負荷而負荷停機時，無功補償電容器尚在運行，于是變壓器二次電流就變為純電容電流，如果將這個電流誤判為電感電流，控制器就會繼續投入電容器，直至將所有的電容器全部投入運行，造成嚴重的過補償現象。

　　2、顯示器的選擇

　　最常用的顯示器件就是LED數碼管，LED數碼管價格低廉、可靠性高。最好使用多位組合的LED數碼管，這樣可以大量減少線路板連線并且減少焊接安裝工作量。

　　很多人比較熱衷于使用液晶顯示器，液晶顯示器可以顯示漢字，在有照明的情況下也比較省電，但是液晶顯示器的最大問題是低溫性能不好，通常在-10℃以下不能正常顯示。所以除非能夠確定控制器的使用環境溫度在-10℃以上，否則不要使用液晶顯示器。

　　3、參數設定功能

　　對于以無功電流或無功功率為依據進行控制的無功補償控制器，參數設定功能是必備的。

　　在控制器制造的時候，電容器的額定容量，電流互感器的變比等參數無法事先確定，只能根據無功補償裝置的實際情況及現場情況進行設定，因此控制器必須具備參數設定功能。設定的參數應保證不會因掉電而丟失。

　　最直接的保存設定參數的方法就是使用EEPROM器件，如24C02等。有一些單片機具有片內EEPROM，這樣就可以減少外圍器件數量。還有一些單片機具有在應用編程功能，也就是說，可以在程序運行過程中修改片內FLASH程序存儲器的內容。對于這類單片機也可以將設定參數保存在FLASH程序存儲器中，不過在應用編程的程序設計比較復雜一些。

　　4、保護功能的設計

　　電容器的過載無非是由于電壓過高或者是諧波過大而引起，因此在控制器中設計過電壓保護功能是必要的。在能力允許的情況下，應該在控制器中設計電壓諧波檢測功能，因為導致電容器諧波過載的根本原因是電壓畸變，檢測電壓諧波就可以實現對電容器的諧波過載保護。有了過電壓保護和諧波過載保護則熱繼電器就可以取消。既節省了體積與成本又減少了故障點。

　　5、電容器的投入與切除控制策略

　　電容器的投入與切除應該分步進行，不應在一步操作中同時投入或者切除多臺電容器。否則過大的電流突變會對系統造成比較大的影響，也不利于實現精確的補償效果。

　　同時，對于安裝有不同規格電容器的補償裝置，電容器的投切應該盡量簡潔，以便盡量減少電容器的投切次數，并且可以最快的滿足補償要求。不應按最小步進臺階一步一步遞增或遞減。