一、簡(jiǎn)介
調(diào)壓原理通過(guò)有載分接開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變壓器變比來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)有載調(diào)壓，智能控制器以51系列單片機(jī)為核心，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、分析、判斷、處理、然后發(fā)出信號(hào),驅(qū)動(dòng)有載[1-5]  分接開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電壓；該裝置具有完整的控制和相關(guān)的保護(hù)功能；控制軟件采用C語(yǔ)言編制，可讀性好、可擴(kuò)展性強(qiáng).
高壓饋線自動(dòng)調(diào)壓器
二、引言
我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的10KV配電線路，隨著季節(jié)、晝夜的變化電壓波動(dòng)很大；特別是在農(nóng)村排灌期間，電壓質(zhì)量更是難以保證。目前調(diào)整電壓方法主要有兩種：一種是調(diào)節(jié)主變壓器分接頭;另一種是通過(guò)補(bǔ)償無(wú)功來(lái)調(diào)整電壓。SVR-2000KVA/10KV高壓線路調(diào)壓器價(jià)格
調(diào)節(jié)主變壓器的分接頭既可以改變電壓水平又可以改變系統(tǒng)的功率分配，目前大多數(shù)變電站的主變壓器都采用這種調(diào)壓方式。在這種方式下，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷情況來(lái)調(diào)節(jié)主變的分接頭，使變電站出線電壓滿足預(yù)定的要求。由于調(diào)節(jié)的依據(jù)是以變電站的母線為基準(zhǔn)，即將母線電壓水平限制在一個(gè)預(yù)定的范圍之內(nèi)，以期在以母線為基準(zhǔn)的一定輸出半徑內(nèi)滿足電壓偏差要求，但無(wú)法滿足長(zhǎng)距離供電線路末端的電壓要求，而變電站母線又會(huì)有多條出線，各條出線的負(fù)荷曲線也各有不同，壓降也不同，不能保證所有線路的電壓都滿足要求，因此這種調(diào)壓方法靈活性、針對(duì)性差，當(dāng)饋線復(fù)雜時(shí)往往會(huì)造成距離變電站近的地方電壓偏高，距離變電站遠(yuǎn)的地方電壓偏低。而且，目前農(nóng)村35KV或66KV小型變電站的主變壓器很多不具備有載調(diào)壓能力，將其改造為有載調(diào)壓變壓器投資較大，也限制了這種調(diào)壓方式的應(yīng)用。SVR-2000KVA/10KV高壓線路調(diào)壓器價(jià)格
采用無(wú)功補(bǔ)償改善系統(tǒng)的無(wú)功功率，可以提高末端用戶的電壓質(zhì)量。戶外電容器補(bǔ)償是目前廣泛應(yīng)用在農(nóng)網(wǎng)系統(tǒng)的電壓調(diào)整措施，體積小，安裝方便，實(shí)現(xiàn)了分散補(bǔ)償。但是農(nóng)村配電網(wǎng)上安裝的電容器大多需要人工操作，不能自動(dòng)投切。而且有些地區(qū)低谷負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，投入補(bǔ)償電容器后使電壓過(guò)高，進(jìn)一步增加配電變壓器的鐵損，從而增加了線損。更為關(guān)鍵的是，電容器補(bǔ)償主要是提高線路的功率因數(shù)，調(diào)壓效果很有限，僅僅依靠電容器補(bǔ)償不能解決由于線路長(zhǎng)、線徑細(xì)、電阻引起的電壓降低問(wèn)題。為解決10KV饋線電壓質(zhì)量問(wèn)題本文提出了饋線自動(dòng)調(diào)壓器的設(shè)計(jì)方法。
高壓饋線自動(dòng)調(diào)壓器
三、自動(dòng)調(diào)壓器的調(diào)壓原理和容量設(shè)計(jì)
3.1.1. 自動(dòng)調(diào)壓器的調(diào)壓原理：
SVR饋線自動(dòng)調(diào)壓器共有三部分構(gòu)成：三相自耦式變壓器 ,三相有載分接開(kāi)關(guān)和智能控制器。
自耦式變壓器整個(gè)線圈分為三部分：串勵(lì)線圈、并勵(lì)線圈，控制線圈。其中，串勵(lì)線圈是一個(gè)有多個(gè)抽頭的繞組，這些抽頭通過(guò)有載分接開(kāi)關(guān)的不同接點(diǎn)串聯(lián)在輸入輸出之間，改變分接位置,從而改變自耦變壓器變比，達(dá)到調(diào)整電壓的目的；三相并勵(lì)線圈為自耦變壓器的公共繞組，產(chǎn)生傳遞能量的磁場(chǎng); 控制線圈為控制器提供工作電源和采樣信號(hào)。SVR-2000KVA/10KV高壓線路調(diào)壓器價(jià)格
三相有載分接開(kāi)關(guān)是可在帶負(fù)載的情況下轉(zhuǎn)換接點(diǎn)的開(kāi)關(guān)。在自動(dòng)調(diào)壓器中，串聯(lián)繞組的抽頭接在分接開(kāi)關(guān)的不同接點(diǎn)上，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換接點(diǎn)調(diào)節(jié)變壓器變比來(lái)改變其輸出電壓?？紤]分接開(kāi)關(guān)壽命和用戶調(diào)壓精度要求,一般常用的有載分接開(kāi)關(guān)的檔位為7、9檔兩種。
控制器是整個(gè)裝置的智能部分,它采集輸出的電壓信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較,然后發(fā)出指令控制有載分接開(kāi)關(guān),進(jìn)行調(diào)壓操作
3.1.2自耦變壓器的容量分析
自耦變壓器是由三柱式鐵心，三相公共線圈，三相串聯(lián)線圈（調(diào)壓線圈）組成，采用分級(jí)絕緣，公共線圈在里側(cè)，串聯(lián)線圈在外側(cè)。其原理接線如圖（2）所示,X為自耦變壓器中性點(diǎn),接電源一側(cè)為一次側(cè)（端子 A 、X）輸出電能一側(cè)為二次側(cè)（端子a、X）,A—a 稱為串聯(lián)線圈匝數(shù)用 表示；a —X 稱為公共線圈匝數(shù)，用 W2表示。
可知一次側(cè)與二次側(cè)變比為：
k=( W1+W2)/W2 = U1/U2 (1)
自耦變壓器由一次側(cè)傳輸?shù)蕉蝹?cè)的全部容量稱為通過(guò)容量,當(dāng)忽略變壓器損耗時(shí)通過(guò)容量即為變壓器的額定容量（本文以后提到容量為通過(guò)容量 用S表示）。
S= U1L1 ≈ U2L2 =U2L1 + U2La (2)
(2)式中*項(xiàng) 是由電源直接傳導(dǎo)到副邊的能量叫“傳導(dǎo)容量“以 表示，式中第二項(xiàng) 是由電磁感應(yīng)傳導(dǎo)到副邊的能量叫“電磁容量“以 表示，則 S= Saa + Sax （3）
由（1）（2）（3）可得出電磁容量：
Sax=（1-1/k）S ( 4 )
由(4)式可知通過(guò)容量中有（1-1/k）是由電磁感應(yīng)作用傳遞的，1/k部分是由直接電傳導(dǎo)作用而傳遞的。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)變壓器時(shí)，變壓器的結(jié)構(gòu)、尺寸、重量等主要是由電磁容量決定的所以常把自耦變壓器公共繞組的電磁容量叫做“制造容量“ “計(jì)算容量”或“結(jié)構(gòu)容量“
在一定通過(guò)容量下，自耦變壓器變比k越接近1直接傳導(dǎo)容量所占比重越大，電磁容量和結(jié)構(gòu)尺寸越小，經(jīng)濟(jì)效益越明顯，對(duì)于10KV饋線自動(dòng)調(diào)壓器來(lái)說(shuō)，調(diào)壓范圍為0~20%時(shí)，zui大制造容量為 =（1-1/1.2）S=0.167S(即制造容量為0.167倍的通過(guò)容量)。因?yàn)橹圃烊萘亢苄?，與容量相同的電力變壓器進(jìn)行比較，自耦變壓器耗材少、體積小、損耗低、效率高。
高壓饋線自動(dòng)調(diào)壓器
四、智能控制器
控制器是整個(gè)有載調(diào)壓變壓器的核心部分，它決定有載調(diào)壓裝置自動(dòng)化,智能化以及調(diào)節(jié)精度高低。它主要對(duì)饋線電壓，電流等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，控制有載分接開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，使饋線電壓達(dá)到預(yù)定值。
智能控制器從變壓器輸出側(cè)采集電壓信號(hào)，然后將采樣值與設(shè)定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果采集到的電壓信號(hào)大于基準(zhǔn)電壓，并且信號(hào)電壓和基準(zhǔn)電壓之間的差值達(dá)到一定數(shù)值（允許范圍），經(jīng)一定延時(shí)后，發(fā)出控制命令，通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)分接開(kāi)關(guān)的電機(jī)，降低分接開(kāi)關(guān)檔位（降低輸出電壓）；反之，如果采集到的電壓信號(hào)小于基準(zhǔn)電壓，控制器經(jīng)過(guò)延時(shí)后發(fā)出控制信號(hào)，通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)分接開(kāi)關(guān)的電機(jī)，從而升高分接開(kāi)關(guān)檔位（升高輸出電壓）。
由于自動(dòng)調(diào)壓器運(yùn)行在10KV高壓電網(wǎng)中，一旦發(fā)生故障所帶來(lái)的危害和損失是巨大的。為保護(hù)有載分接開(kāi)關(guān)使用壽命，控制器設(shè)有欠壓、過(guò)流保護(hù)。當(dāng)線路電壓低于”欠壓”或 調(diào)壓器”過(guò)流“時(shí)，控制器閉鎖，不再發(fā)出調(diào)壓指令。同時(shí)設(shè)有上、下限位保護(hù)，防止各種可能情況下出現(xiàn)誤動(dòng)作。為方便各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定和讀取，控制器設(shè)置了鍵盤(pán)。同時(shí)配備了完善的RS485通信接口，具有遙控、遙調(diào)、遙測(cè)、遙信功能。
2.1控制器硬件設(shè)計(jì)
4.1.1*處理單元：
*處理單元（單片機(jī)AT89C52）是整個(gè)控制器的核心，內(nèi)部有256B RAM 和8K EPROM。一方面將系統(tǒng)電壓、電流和分接開(kāi)關(guān)檔位信號(hào)進(jìn)行顯示；另一方面，將采樣信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，判斷是否符合調(diào)壓條件，條件符合，然后向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出調(diào)壓命令；否則不發(fā)出調(diào)壓命令。
4.1.2信號(hào)調(diào)理及采樣電路：
電壓、電流檢測(cè)電路提供的信號(hào)數(shù)值和輸入范圍與A/D轉(zhuǎn)換芯片,不匹配需要進(jìn)行調(diào)整和變換。信號(hào)調(diào)理電路，就是把檢測(cè)到的電壓、電流、雙極性信號(hào)變?yōu)閱螛O性0~5號(hào)。再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
4.1.3驅(qū)動(dòng)電路：
當(dāng)單片機(jī)發(fā)出上升指令時(shí)，產(chǎn)生一組高、低電平信號(hào),導(dǎo)致一組光耦導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)電流放大，驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，產(chǎn)生正相電壓，分接開(kāi)關(guān)向上調(diào)壓；當(dāng)單片機(jī)發(fā)出下降指令時(shí)，產(chǎn)生一組高、低電平信號(hào)，導(dǎo)致另一組光耦導(dǎo)通,經(jīng)過(guò)電流放大，驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作產(chǎn)生反相電壓，分接開(kāi)關(guān)向下調(diào)壓.
其它電路如檔位采樣及編碼電路、顯示電路、時(shí)鐘電路、通信電路等都是常用電路這里就不一一詳述了。
2控制器的軟件設(shè)計(jì)：
軟件系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編寫(xiě)而成，C具有良好的可讀性、可移植性。軟件系統(tǒng)主要包括五大模塊：主程序模塊、顯示模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、鍵盤(pán)掃描模塊。
4.1.4主程序模塊
主程序的主要作用首先使整個(gè)控制系統(tǒng)初始化，包括主程序初始化、串口初始化、定時(shí)器中斷初始化、看門(mén)狗初始化以及A/D轉(zhuǎn)換初始化，初始化完成后，進(jìn)入正常數(shù)據(jù)采集。然后對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理，通過(guò)控制算法，發(fā)出控制指令，在此過(guò)程中主程序始終響應(yīng)其它控制子程序的中斷請(qǐng)求，如果有中斷請(qǐng)求，按照中斷優(yōu)先級(jí)高低，轉(zhuǎn)入相應(yīng)處理程序。主程序流程圖如圖（4）。
4.1.5 顯示模塊
顯示子程序功能組要完成系統(tǒng)定值、實(shí)時(shí)值顯示以及工作狀態(tài)顯示，系統(tǒng)每秒鐘調(diào)用一次顯示模塊顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
4.1.6鍵盤(pán)掃描模塊
鍵盤(pán)掃描采用查詢方式,每20ms掃描一次。鍵盤(pán)采用軟件去抖動(dòng)的方法來(lái)消除由于按鍵抖動(dòng)帶來(lái)影響，軟件每次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)執(zhí)行一段10～20ms延時(shí)程序再確認(rèn)該鍵電平是否有效。
4.1.7A/D轉(zhuǎn)換模塊
根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)要求選用8位的A/D轉(zhuǎn)換芯片,轉(zhuǎn)換精度1/256 ,將調(diào)理后的模擬信號(hào),轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以處理的數(shù)字信號(hào)。
4.1.8 數(shù)字濾波模塊
每個(gè)周期采樣12點(diǎn)進(jìn)行傅立葉變換,將變換后結(jié)果進(jìn)行中值平均濾波,作為該秒的實(shí)時(shí)值。
 五、 調(diào)壓器的維護(hù)
調(diào)壓器安裝后應(yīng)定期對(duì)調(diào)壓器的基礎(chǔ)檢查。調(diào)壓器平臺(tái)應(yīng)保持水平，不應(yīng)有下沉和傾斜。控制器具有維護(hù)提示功能，出廠時(shí)設(shè)定了與有載開(kāi)關(guān)配合的換油次數(shù)，當(dāng)換油提示燈亮?xí)r，應(yīng)該對(duì)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行換油與維護(hù)（具體有載開(kāi)關(guān)的維護(hù)請(qǐng)參閱有載開(kāi)關(guān)使用說(shuō)明書(shū)）。真空型有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)一般不需要維護(hù)。