一種無功補償控制器延時時間測試方法介紹

張業真 徐名中

摘要：文中介紹了JB/T 9663-2013標準對控制器延時時間的測試要求與控制器工作原理。結合標準要求與控制器輸出回路工作方式，介紹了一種可用于測量控制器延時時間測試方法。在此方法中，通過數據采集系統測量通道采集控制器輸出回路V12與K1至K12中DC12電壓信號和取樣電流回路三相開關進線端相間AC47V電壓波形出現或消失時刻。利用采集到的波形，測量控制器接通與分斷延時時間。

關鍵詞：控制器；延時時間；數據采集；輸出回路；波形

Introduction to a Test Method for Measuring Delay Time of Reactive Power Compensation Controllers

ZHANG Yezhen，XU Mingzhong

（ Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality， Fuzhou 350002， Fujian， China ）

Abstract： This paper introduces the test requirements specified in JB/T 9663-2013 for measuring controller delay time and outlines the controller's working principle. Combining with the standard requirements and the working mode of the output loop of the controller， a test method which can be used to measure the delay time of the controller is introduced. In this method， the DC12 voltage signal in the controller output loop V12 and K1 to K12 and the phase AC47V voltage waveform at the inlet end of the sampling current loop phase appear or disappear through the measurement channel of the data acquisition system. By using the acquired waveform， the controller switching on and off delay time is measured.

Key Words： Controller; Delay time; Data acquisition; Output loop; Waveform

0 引言

隨著人類科學文明的高速發展，現代工業產品日益增多。在雙碳政策環境下，新能源汽車百花齊放，用戶用電需求量大大增加，使電網中的感性負載也愈來愈多。這類產品在工作時不但要消耗有功功率，同時造成電網的功率因數偏低。因此，提高功率因數能有效地降低線路損耗，還能提高線路輸送能力[1]，改善電力系統的電壓質量[2]。而智能無功補償控制器作為低壓配電系統補償無功功率的專用控制器，在檢測到電網系統功率因數達到投入或切除時，能及時地做出輸出控制指令。其控制器的動作延時時間整定是反應電容器能否及時做出投入或切除的主要參數。因此，控制器的延時時間準確性對于整個電網系統具有重要意義。文中將介紹一種適用于控制器輸出回路為DC12V電壓控制方式的延時時間測試方法，用以測量控制器延時時間。

1 標準測試要求

在JB/T 9663-2013標準中延時時間測試方法要求為：控制器接通電源，將延時設定時間調至最短。調節輸入模擬量，使控制物理量的值滿足設定的投入（或切除）條件，從出現投入（或切除）狀態顯示的瞬時至輸出回路接通或分斷時的時間間隔。其中控制物理量分為：無功功率型、無功電流型、功率因數型、電壓型、復合型。控制器輸出方式分為：有觸點輸出與無觸點輸出。按控制器響應時間（延時時間）分為：延時時間較長的靜態無功功率補償與響應時間一般不大于1s的動態無功功率補償[3]。目前，市場上控制器輸出方式大致有DC12V電壓輸出控制、以太網網絡接口、RS485通信信號輸出方式。在延時時間測試中，最短延時時間通常可設置為0。

2 延時時間測試方法

標準中雖規定了延時時間測試的試驗要求，但對控制器不同的輸出方式要如何能夠準確地測量延時時間的測試方法沒有明確規定。而文中將介紹一種可用于控制器輸出方式為電壓DC12V的測量方法。

2.1 控制器工作原理

本次采用一臺控制器型號規格為Us：AC220V，取樣電流：5A，控制物理量：功率因數，延時時間整定范圍為0～180s。輸出方式為12V電壓輸出控制，功率因數投入與切除門限分別為：0.90與1。其接線圖如圖1所示。

圖1中，V12為公共端與每臺復合開關的“+”極信號相連，K1至K12分別與復合開關的“-”極信號端相連；或與分補型a、b、c信號端相連。

2.2 測試方法介紹

針對本次使用到的控制器類型與標準中規定的測試要求，其整個延時時間測試線路如圖2所示。

圖2中三相標準功率源作為控制端，為控制器提供三相電壓、取樣電流、控制物理量變化等參數。功率源電流輸出側接入一臺三極斷路器進線端，三極斷路器出線端接入控制器三相取樣電流端。通過控制三極斷路器的合閘與分閘，用以控制器取樣電流回路接通與分斷。同時通過功率源監測控制物理量功率因數變化情況。數據采集系統用來采樣控制器電壓出現與消失信號。

依據控制器工作原理，接好測試線路。根據控制器取樣電壓、電流要求，設置三相標準功率源相電壓為AC220V，取樣電流為5A，電壓與電流相位角偏差角度為0°，功率因數為1。接通功率源電壓與電流，使控制器得電。此時，取樣電流回路三極斷路器處于分閘狀態，用萬用表測量三極斷路器進線端相間電壓為AC47V，每相斷口電壓為AC32V。而取樣電流回路三極斷路器處于合閘時，進線端相間電壓為0，斷口電壓為0。當控制器監測到控制物理量達到投入條件時，V12與K1至K12輸出回路接通，測得接通電壓為0；未接通時斷開電壓為DC12V。

2.3 控制器延時時間測量

根據此次被測的控制器輸出方式工作原理，將數據采集系統中U1電壓通道接在取樣電流回路中三極斷路器進線端AB相，U2電壓通道接在控制器輸出回路V12與K1兩端。

設置控制器功率因數投入門限為0.90，切除門限為1，延時時間整定為最小值0。將取樣電流回路三極斷路器置于分閘狀態。

接通三相標準功率源，使控制器得電。按標準中測試要求，通過三相標準功率源改變電壓與電流之間的相位角，使功率因數小于控制器功率因數投入門限。接著將取樣電流回路三極斷路器合閘。此時控制器檢測到功率因數達到投入門限值，經延時后控制器輸出回路接通。緊接著將取樣電流回路三極斷路器分閘，此時功率因數恢復至1，未達到投入門限，控制器輸出回路經延時后斷開。通過數據采集系統測得接通與分斷延時時間如圖3所示。

在圖3波形中，U1通道為取樣電流回路三極斷路器進線端AB相電壓AC47V信號，U2通道為控制器輸出回路電壓DC12V控制信號。其中，T1-T2時刻為控制器接通延時時間，測得接通延時時間為：693ms。T3-T4時刻為控制器分斷延時時間，測得分斷延時時間為：819ms。

以同樣的測試方法，將控制器延時時間分別整定在：0、1s、2s、180s，各測5次，測量結果如表1所示。

3 注意事項

本次采用的控制器輸出回路有K1至K12，共12路輸出，V12為公共端。在延時時間測試過程中，當控制器檢測到控制物理量功率因數達到投入或切除門限時，輸出回路會根據負載變化隨機接通或分斷，不會按K1至K12順序接通或分斷。因此，在執行2.3條測試過程中，需將控制器輸出回路K2至K12端關閉，只保留K1一條輸出回路。同時，為了檢測不同輸出回路變化時刻，將控制器輸出回路K1至K4打開。采集通道分別為U1、U2、U3、U4、U5，測試線路如圖2所示，設置延時時間為1s。隨機采集控制器各通道接通與分斷延時時間，波形如圖4所示。

在圖4波形中，可測量各輸出回路之間的延時時間。K1至K4輸出回路之間接通與分斷延時時間如表2所示。

通過各通道波形變化分析，控制器輸出回路是不按順序且隨機接通與分斷。因此，如果存在多條輸出回路，就需要更多的數據采集通道才能準確地測量控制器輸出回路接通與分斷的起始與結束時刻。為節約時間，提升效率，在進行此類控制器延時時間測試時，可將多余的輸出回路關閉，保留需要測試的輸出回路。

4 結論

控制器延時時間作為投入與切除無功補償裝置的重要指標，其延時時間能否在規定時間內動作是非常關鍵的參數。而文中采用的控制器輸出方式為有源輸出，輸出方式為DC12V電壓控制信號。因而，在進行此類控制器延時時間測試時，可采用文中介紹的測試方法測量。

參考文獻

[1]岑漢彬.無功補償技術在配電網中的應用[J].電源

技術應用，2013（1）：206-213.

[2]王大偉.采用無功補償措施提高功率因數[J].中國

高新技術企業，2014（14）：120-121.

[3]中華人民共和國工業和信息化部.低壓無功功率自

動補償控制器：JB/T 9663-2013.[S].北京：機械工

業出版社，2014：7.