第12卷第1期湖南工程学院学报Vo1.12.No.12002年3月JournalofHunanInstituteofEngineeringMar.2002电铁牵引变电站无功补偿及滤波微机监控系统(Ⅰ)———工作原理及硬件设计①肖佳彬1,2,黄纯1,王必生3(11湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;21江汉石油管理局盐化工总厂热电厂,湖北潜江433121;31湘西自治州水利电力工业学校,湖南吉首416000)摘要:在电气化铁道牵引变电站中,装设无功补偿电容器和谐波滤波器是提高功率因数、改善电能质量的重要手段。为保证电容器组和滤波器组的安全、有效、协调运行,我们研制了一种变电站无功补偿和滤波器微机监控装置,本文介绍该装置的工作原理及硬件设计方法。关键词:无功补偿;电力电容器;谐波;滤波器;微机监控中图分类号:TP277文献标识码:A文章编号:1671-119X(2002)01-0021-03出现电容器和滤波器因谐波过流原因而损坏等问0前言题。为解决上述问题,我们研制成功了一套电容器和滤波器微机监控装置,该装置具备谐波在线实时近年来,我国电气化铁路获得迅速发展。目前检测、电容器组及滤波器组自动投切、电容器组及滤全国电铁通车里程已逾万里,遍及18个省、自治区、波器组微机保护等多种功能,为电容器组和滤波器直辖市。电力机车整流负荷中含有较大的谐波,由组的安全、有效、协调运行提供了有力保障。本文着于滤波措施不得力,电铁大量谐波注入公用电网。重阐述无功补偿及滤波系统的工作原理、硬件结构据不完全统计,自电铁投运30多年来,其谐波已引及设计方法。发200MW发电机跳闸,山西、河南和贵州等省电网大面积停电或系统解列,电网产生局部谐振,网损明1一次系统设计显加大,发电机转子损坏,继电保护和自动装置非正常频繁启动,用户电动机和电容器大量烧坏或不能111一次系统结构正常运行,小火电厂不能就近并网等一系列危害,使谐波滤波一次部分主要由若干组单调谐滤波器国民经济蒙受了巨大的损失。随着电铁运量增加和和一组高通滤波器组成(如图1)。其中,单调谐滤向东部发达地区扩展,如电铁谐波仍不能得到及时波器用以滤除某一特定次数的谐波,其组数及每组治理,其产生的危害将会更加严重。的滤波次数应根据现场谐波状况确定(如3、5、7次电气化铁道的另一特点是:功率因数偏低,且无等)。高通滤波器在高于某个频率之后很宽的频带功功率随时间大幅度的变动。谐波和无功是电气化范围内显低阻抗特性,用以吸收若干较高次谐波。铁道供电中备受关注的技术问题[1-3]。在电铁牵引滤波器中全部电容器均兼作基波下的无功补偿之变电站装设无功补偿电容器组和谐波滤波器组,是用,若其容量不能满足功率因数的要求,再另加若干在目前技术条件下提高功率因数、抑制谐波污染的补偿电容器组。最为经济实用的方法[4]。112滤波器及电容器的优化设计目前,装设在电铁牵引变电站的无功补偿电容目前,滤波器及电容器的参数设计大都采用手器和谐波滤波器大都采用手工投切,没有可靠的监工设计,存在一些弊端[5]:其一,人工设计计算精度视和控制设备,不但运行人员工作量大,而且往往存低,容易发生错误,设计质量依赖于设计人员的技术在装置投切不及时,滤波和无功补偿效果不好,甚至水平和经验;其次,人工设计时没有也很难全面考虑①收稿日期:2002-01-22基金项目:湖南省电力科技攻关项目(20013014)。作者简介:肖佳彬(1957-),男,高级工程师,研究方向:工厂供电、谐波治理。©1995-2007TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.湖南工程学院学报222002年滤波方案的优化和滤波器参数的优化,造成资源浪装置采用当前较为通用的插件式结构,通过增费,增加滤波器成本,且设计的滤波器往往不能达到减插件板可适合不同系统的需要,且便于调试和维最佳的滤波效果;此外,人工设计很难考虑谐波源所护。它主要由以下插件组成:处的电网环境,设计的滤波器有可能出现过负荷或(1)交流插件引起谐波谐振[6]。使用中间变流器和中间变压器将电力系统二次电流电压信号隔离变换成APD电路所需的-5～+5V电压信号。本装置对中间变流器和中间变压器的线性度要求比一般微机装置更高。模拟输入通道前置低通滤波电路的截止频率设计为4000HZ,以允许39次及以下高次谐波通过。(2)AD插件每个插件提供16个模拟信号输入通道,经采样保持电路和多路转换开关送12位高速模数转换芯片AD1674,将待检测的电压、电流信号转化成数字量。测频信号形成回路由低通滤波和带正反馈的过零比较器构成,它将电