隨著國家支農(nóng)惠農(nóng)政策的相繼出臺(tái),，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)得到迅猛發(fā)展,，農(nóng)民生活逐年改善。在用電方面,，隨著全面實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)同網(wǎng)同價(jià),，機(jī)械化生產(chǎn),、電氣化生活在農(nóng)村逐步推廣，電視機(jī),、電冰箱,、洗衣機(jī)、電磁爐,、電飯煲,、空調(diào)等家用電器得到迅速普及，農(nóng)村的用電量日益增大,，以每年約10%～15%的速度持續(xù)遞增,。這些電器設(shè)備的增加對(duì)電能質(zhì)量造成了巨大的污染。主要體現(xiàn)在諧波嚴(yán)重超標(biāo),，造成變壓器,、電機(jī),、電容器組和線路的損耗加劇，甚至危及設(shè)備安全;產(chǎn)生的負(fù)序電流對(duì)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩,，降低工作效率,，增加能耗;由于沖擊無功的作用，對(duì)電壓造成嚴(yán)重的波動(dòng)和閃變,，降低生產(chǎn)效率,，單位能耗增加，同時(shí)造成產(chǎn)品質(zhì)量下降,。對(duì)這些大沖擊非線性負(fù)荷或不對(duì)稱負(fù)荷應(yīng)進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償和用電污染治理,，即對(duì)該類污染從源頭進(jìn)行治理，以達(dá)到電能質(zhì)量治理,、節(jié)能降耗,、增加產(chǎn)量和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

　　因此,，采用無功發(fā)生器技術(shù)是解決這些問題的最有效措施之一,，一方面可以抑制電壓波動(dòng)，改善電能質(zhì)量,，另一方面對(duì)系統(tǒng)的阻尼特性也有一定程度的改善;可以提高受端電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無功備用水平,，提高受電能力。

　　無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從同步調(diào)相機(jī)→開關(guān)投切固定電容→靜止無功補(bǔ)償器(SVC)→靜止同步補(bǔ)償器(SVG)的過程,。靜止無功補(bǔ)償器(STATCOM,，又稱SVG)采用了全控型開關(guān)器件(如IGBT)，所以其動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果是早期的同步調(diào)相機(jī),、電容器等無功補(bǔ)償裝置不能比擬的,。靜止無功發(fā)生器以其較低的諧波，較高的效率,，較快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng),，將成為輸電系統(tǒng)中的重要設(shè)備。農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民生活水平的提高,，離不開作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的電力的支持，農(nóng)村電網(wǎng)對(duì)建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村有著至關(guān)重要的意義,。

　　2 風(fēng)光STATCOM(以下簡稱FGSVG)與傳統(tǒng)補(bǔ)償裝置的比較

　　風(fēng)光STATCOM(以下簡稱FGSVG)是山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司自主研發(fā)的高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置,，采用現(xiàn)代電力電子、自動(dòng)化,、微電子及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù),，采用先進(jìn)的瞬時(shí)無功功率理論和基于同步坐標(biāo)變換的功率解耦算法，以功率因數(shù),、電網(wǎng)電壓或者兩者分時(shí)間段作為控制目標(biāo),，動(dòng)態(tài)的跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化來調(diào)節(jié)無功輸出,，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的高質(zhì)量運(yùn)行。FGSVG擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和多項(xiàng)發(fā)明專利,，以其較低的諧波,，較高的效率，快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng),，成為輸電系統(tǒng)中的重要設(shè)備,。

　　FGSVG與同步調(diào)相機(jī)、SVC裝置比較具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)采用數(shù)字控制技術(shù),，系統(tǒng)可靠性高,，基本不需要維護(hù)，可以節(jié)省大量的維護(hù)費(fèi)用;

　　(2)在提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性,、阻尼系統(tǒng)震蕩等方面的性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)的同步調(diào)相機(jī);

　　(3)控制靈活,、調(diào)節(jié)速度更快、調(diào)節(jié)速度廣,，在感性和容性運(yùn)行工況下均可連續(xù)快速調(diào)節(jié),，響應(yīng)速度可達(dá)毫秒級(jí);

　　(4)靜止運(yùn)行、安全穩(wěn)定,，沒有調(diào)相機(jī)那樣的大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備,，無磨損，無機(jī)械噪聲,，將大大提高裝置壽命,，改善環(huán)境影響;

　　(5)對(duì)電容器的容量要求不高，可以省去常規(guī)裝置中的大電感和大電容及龐大的切換機(jī)構(gòu),，使FGSVG體積小,、損耗低;

　　(6)連接電抗小。FGSVG接入電網(wǎng)的連接電抗,，作用是濾除電流中存在的較高次諧波,，另外起到將變流器與電網(wǎng)連接起來的作用，因此其電感量遠(yuǎn)小于補(bǔ)償容量相同的TCR等SVC裝置所需的電感量;

　　(7)FGSVG輸出電流不依賴于電壓,，表現(xiàn)為恒流源特性,，具有更寬的運(yùn)行范圍。而SVC本質(zhì)是阻抗型補(bǔ)償,，輸出電流和電壓成線性關(guān)系,。因此系統(tǒng)電壓變低時(shí)，同容量FGSVG可以比SVC提供更大的補(bǔ)償容量,，F(xiàn)GSVG若配合同容量固定電容器可構(gòu)成0～2倍容量的動(dòng)態(tài)容性無功補(bǔ)償器,，性價(jià)比更高;

　　(8)FGSVG比SVC具有更快的響應(yīng)速度，因而更適合抑制電壓閃變,。FGSVG響應(yīng)時(shí)間在10ms以內(nèi),，而SVC響應(yīng)時(shí)間一般在大于40ms,。 FGSVG從額定容性無功功率變?yōu)轭~定感性無功功率(或相反)可在1ms之內(nèi)完成，這種響應(yīng)速度完全可以勝任對(duì)沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償;

　　(9)FGSVG的橋式電路采用多重化技術(shù),、多電平技術(shù)或PWM技術(shù)來消除次數(shù)較低的諧波,，并使如7、11等較高次數(shù)諧波減小到可以接受的程度,。而 SVC本身要產(chǎn)生一定量的諧波,，如TCR型的5、7次特征次諧波量比較大,，占基波值的5%～8%;其他如SR,，TCT等也產(chǎn)生3、5,、7,、11等次的高次諧波,，這給SVC系統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)帶來許多困難;

　　(10)在故障條件下，F(xiàn)GSVG比SVC具有更好的控制穩(wěn)定性。SVC使用了大量電容器電抗器,，當(dāng)外部系統(tǒng)容量與補(bǔ)償裝置的容量可比時(shí),，SVC會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性,。FGSVG對(duì)外部系統(tǒng)運(yùn)行條件和結(jié)構(gòu)變化不敏感;

　　(11)FGSVG比同容量SVC占地面積小,、成本低。FGSVG由于使用直流電容器儲(chǔ)能,，可以減小電容器體積,，且不需要并聯(lián)電抗器即可以控制無功功率平滑變化，因此安裝尺寸大大減小;

　　(12)FGSVG能夠在一定范圍內(nèi)提供有功功率,，減少有功功率沖擊,。SVC只能提供無功功率，不具備提供有功功率的功能,。

　　3 FGSVG產(chǎn)品系統(tǒng)介紹

　　3.1 FGSVG產(chǎn)品原理

　　FGSVG產(chǎn)品的原理示意圖如圖1所示,，基本原理就是將自換相橋式電路通過變壓器或者電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位,，或者直接控制其交流側(cè)電流就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流,，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

　　3.2 FGSVG產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

　　FGSVG產(chǎn)品系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)如圖2所示：

　　FGSVG產(chǎn)品的構(gòu)成主要有三個(gè)部分組成：進(jìn)線柜、功率柜,、控制柜,。圖3為電氣原理示意圖。

　　進(jìn)線柜是連接電網(wǎng)與裝置的樞紐,，控制裝置的掛網(wǎng)與斷網(wǎng)，并預(yù)留與原無功補(bǔ)償設(shè)備(FC)的接口,，方便現(xiàn)場(chǎng)的對(duì)接,。

　　功率柜采用模塊化設(shè)計(jì),，功率單元的結(jié)構(gòu)和電氣性能完全一致，單元可以互換,，方便檢修和維護(hù),。

　　控制柜人機(jī)界面優(yōu)化處理，人性化設(shè)計(jì),，全數(shù)字化控制,，實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)所需的無功功率、諧波,、負(fù)序電流等實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤與補(bǔ)償,，對(duì)輔助設(shè)備實(shí)時(shí)控制，保持與上位機(jī)通訊,，具有良好的可觀測(cè)性,。

　　3.3 FGSVG電氣原理

　　FGSVG產(chǎn)品的主電路采用鏈?zhǔn)侥孀兤魍負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，Y型連接,，10kV裝置每相12個(gè)單元串聯(lián)組成,，6kV裝置每相8個(gè)單元串聯(lián)組成，運(yùn)行方式為N+1模式,。

　　這種結(jié)構(gòu)可以獨(dú)立分相控制,，有利于解決相間平衡問題，在系統(tǒng)受到干擾時(shí),，更好地提供電壓支撐;所有鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)完全相同,，可以實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，便于擴(kuò)展裝置容量;每相鏈節(jié)可設(shè)置一個(gè)冗余鏈節(jié),，當(dāng)一個(gè)單元出現(xiàn)故障后仍可以滿負(fù)荷繼續(xù)運(yùn)行,，確保裝置的可靠性;去掉了連接變壓器，降低了裝置成本和損耗,。

　　功率單元電路如圖4所示,。為保證功率單元的可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)選用同一批次的元器件,，保證各元器件性能的一致性,。每個(gè)功率單元均具有完善的保護(hù)措施，并且各工作狀態(tài)均送回主控單元,，主控與各單元信號(hào)連接均采用光纖,。

　　FGSVG裝置控制核心由高速32位數(shù)字信號(hào)處理器DSP、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨏PLD/FPGA和一體化人機(jī)界面協(xié)同運(yùn)算來實(shí)現(xiàn),，精心設(shè)計(jì)的算法可以保證FGSVG達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行性能。提供友好的全中文監(jiān)控和操作界面,，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制,。PLC控制器用于柜體內(nèi)開關(guān)信號(hào)的邏輯處理,，以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操作信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)的協(xié)調(diào)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性,?？刂破鞑捎么笠?guī)模集成電路和表面焊接技術(shù)，系統(tǒng)具有極高的可靠性,。

　　另外,，控制器與功率單元之間采用多通道光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離,，系統(tǒng)具有極高的安全性,，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能，并且控制器有一套獨(dú)立于高壓電源的供電體系,，功率單元的控制電源采用一個(gè)獨(dú)立于高壓系統(tǒng)的電源,，方便調(diào)試、維修,，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性,。在不加高壓的情況下，設(shè)備各點(diǎn)的波形與加高壓情況基本相似,，給整機(jī)調(diào)試帶來了很大方便,。

　　4 四川某典型應(yīng)用案例

　　塔山供電所位于三臺(tái)縣東路的塔山場(chǎng)鎮(zhèn)，現(xiàn)有6300kVA主變兩臺(tái),，全年供電量2000多萬kW·h,。轄區(qū)35kV劉塔線路一條18.6公里，10kV 線路共六條共計(jì)312.3公里,，共計(jì)量用戶27905戶,，現(xiàn)在10kV母線上裝設(shè)2000kvar的SVG一臺(tái)。供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示,。

　　用戶現(xiàn)場(chǎng)在集中用電高峰時(shí),，功率因數(shù)很低，此時(shí)電網(wǎng)功率因數(shù)仍然在0.2以下,，存在“欠補(bǔ)”現(xiàn)象;在用電低谷時(shí),，存在“過補(bǔ)”現(xiàn)象。波動(dòng)明顯的無功功率導(dǎo)致10kV電網(wǎng)母線電壓的波動(dòng),，對(duì)用戶用電安全造成影響,，供電所原來配置2組0.6MVAR無功補(bǔ)償電容器，其中一組電容器已經(jīng)損壞,，并且單組電容器在投切過程中無法無級(jí)調(diào)節(jié)無功功率,。

　　電力公司領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)過多方考察，最終選用山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的FGSVG，規(guī)格型號(hào)為：±2000kvar/6kV,，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償及諧波治理,。于2011年9月25日開始了安裝、主電纜及控制線路的鋪設(shè),、繼保的整定調(diào)試、電纜的耐壓試驗(yàn)及裝置本身的性能調(diào)試及檢驗(yàn),。經(jīng)嚴(yán)格的程序批報(bào),，本臺(tái)裝置于2011年9月30日正式在塔山供電所聯(lián)網(wǎng)。在聯(lián)調(diào)期間裝置未對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行帶來任何不良影響,。

　　FGSVG可與原電容柜并列運(yùn)行也可以單獨(dú)運(yùn)行,，由于FGSVG具有容感性連續(xù)調(diào)節(jié)功能，安裝FGSVG裝置后,，不僅使電網(wǎng)功率因數(shù)由原來的0.2以下提高到0.98以上,，并且解決了現(xiàn)有電容器補(bǔ)償裝置“過補(bǔ)”的問題。FGSVG工作可靠,，功能齊全,，自動(dòng)化程度高，操作簡單,，能實(shí)時(shí)記錄各種運(yùn)行參數(shù)及發(fā)生的故障并對(duì)各種故障進(jìn)行自動(dòng)保護(hù),，與現(xiàn)有的無功補(bǔ)償設(shè)備相比優(yōu)越性非常明顯。

　　圖6為用戶現(xiàn)場(chǎng),，圖7為投入前功率因數(shù)曲線,，圖8為投入后功率因數(shù)曲線。圖9為FGSVG安裝現(xiàn)場(chǎng),。

　　5 使用效益分析

　　在電網(wǎng)中安裝FGSVG,，不僅可使功率消耗減小，功率因數(shù)提高,，還可以充分挖掘設(shè)備輸送功率的潛力,。配電網(wǎng)加裝FGSVG后，從電網(wǎng)電力用戶的效益分析,，主要集中在以下幾個(gè)方面：

　　(1)可以大大改善電能質(zhì)量,。

　　(2)有效降低電能損耗。

　　(3)減少用戶電費(fèi)支出,。

　　FGSVG無功補(bǔ)償?shù)男б娣浅Ｃ黠@,，經(jīng)測(cè)算，該用戶每年節(jié)約電費(fèi)100多萬元,。用戶補(bǔ)償后也使電網(wǎng)降低了損耗,，提高了電壓質(zhì)量。

　　6 結(jié)束語

　　在農(nóng)村電網(wǎng)采用無功補(bǔ)償改善供電系統(tǒng)的電網(wǎng)質(zhì)量，這樣不僅能增大有功輸出能力,，使設(shè)備容量得到充分利用,，而且增加了輸電能力，減少功率損耗和電能損耗,，降低了線路中的電壓損失和電壓波動(dòng),，從而達(dá)到節(jié)約電能和提高供電質(zhì)量的目的，為用戶創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,，是一件利國利民的好事,，值得在農(nóng)村電網(wǎng)系統(tǒng)大力推廣。