引言
我国农村地区的10KV配电线路，随着季节、昼夜的变化电压波动很大;特别是在农村排灌期间，电压质量更是难以保证。目前调整电压方法主要有两种：一种是调节主变压器分接头;另一种是通过补偿无功来调整电压。
调节主变压器的分接头既可以改变电压水平又可以改变系统的功率分配，目前大多数变电站的主变压器都采用这种调压方式。在这种方式下，根据系统负荷情况来调节主变的分接头，使变电站出线电压满足预定的要求。由于调节的依据是以变电站的母线为基准，即将母线电压水平限制在一个预定的范围之内，以期在以母线为基准的一定输出半径内满足电压偏差要求，但无法满足长距离供电线路末端的电压要求，而变电站母线又会有多条出线，各条出线的负荷曲线也各有不同，压降也不同，不能保证所有线路的电压都满足要求，因此这种调压方法灵活性、针对性差，当馈线复杂时往往会造成距离变电站近的地方电压偏高，距离变电站远的地方电压偏低。而且，目前农村35KV或66KV小型变电站的主变压器很多不具备有载调压能力，将其改造为有载调压变压器投资较大，也限制了这种调压方式的应用。
采用无功补偿改善系统的无功功率，可以提高末端用户的电压质量。户外电容器补偿是目前广泛应用在农网系统的电压调整措施，体积小，安装方便，实现了分散补偿。但是农村配电网上安装的电容器大多需要人工操作，不能自动投切。而且有些地区低谷负荷运行时，投入补偿电容器后使电压过高，进一步增加配电变压器的铁损，从而增加了线损。更为关键的是，电容器补偿主要是提高线路的功率因数，调压效果很有限，仅仅依靠电容器补偿不能解决由于线路长、线径细、电阻引起的电压降低问题。为解决10KV馈线电压质量问题本文提出了馈线自动调压器的设计方法。
1.自动调压器的调压原理和容量设计
1.1. 自动调压器的调压原理：
SVR馈线自动调压器共有三部分构成：三相自耦式变压器 ,三相有载分接开关和智能控制器。
自耦式变压器整个线圈分为三部分：串励线圈、并励线圈，控制线圈。其中，串励线圈是一个有多个抽头的绕组，这些抽头通过有载分接开关的不同接点串联在输入输出之间，改变分接位置,从而改变自耦变压器变比，达到调整电压的目的;三相并励线圈为自耦变压器的公共绕组，产生传递能量的磁场; 控制线圈为控制器提供工作电源和采样信号。
三相有载分接开关是可在带负载的情况下转换接点的开关。在自动调压器中，串联绕组的抽头接在分接开关的不同接点上，可以通过转换接点调节变压器变比来改变其输出电压。考虑分接开关寿命和用户调压精度要求,一般常用的有载分接开关的档位为7、9档两种。
控制器是整个装置的智能部分,它采集输出的电压信号与设定值进行比较,然后发出指令控制有载分接开关,进行调压操作.
1.2. 自耦变压器的容量分析
自耦变压器是由三柱式铁心，三相公共线圈，三相串联线圈(调压线圈)组成，采用分级绝缘，公共线圈在里侧，串联线圈在外侧。其原理接线如图(2)所示,X为自耦变压器中性点,接电源一侧为一次侧(端子 A 、X)输出电能一侧为二次侧(端子a、X),A—a 称为串联线圈匝数用 表示;a —X 称为公共线圈匝数，用 W2表示。
可知一次侧与二次侧变比为：
k=( W1+W2)/W2 = U1/U2 (1)
自耦变压器由一次侧传输到二次侧的全部容量称为通过容量,当忽略变压器损耗时通过容量即为变压器的额定容量(本文以后提到容量为通过容量 用S表示)。
S= U1L1 ≈ U2L2 =U2L1 + U2La (2)
(2)式中第一项 是由电源直接传导到副边的能量叫“传导容量“以 表示，式中第二项 是由电磁感应传导到副边的能量叫“电磁容量“以 表示，则 S= Saa + Sax (3)
由(1)(2)(3)可得出电磁容量：
Sax=(1-1/k)S ( 4 )
由(4)式可知通过容量中有(1-1/k)是由电磁感应作用传递的，1/k部分是由直接电传导作用而传递的。因为在设计变压器时，变压器的结构、尺寸、重量等主要是由电磁容量决定的所以常把自耦变压器公共绕组的电磁容量叫做“制造容量“ “计算容量”或“结构容量“
在一定通过容量下，自耦变压器变比k越接近1直接传导容量所占比重越大，电磁容量和结构尺寸越小，经济效益越明显，对于10KV馈线自动调压器来说，调压范围为0~20%时，最大制造容量为 =(1-1/1.2)S=0.167S(即制造容量为0.167倍的通过容量)。因为制造容量很小，与容量相同的电力变压器进行比较，自耦变压器耗材少、体积小、损耗低、效率高。
2智能控制器：
控制器是整个有载调压变压器的核心部分，它决定有载调压装置自动化,智能化以及调节精度高低。它主要对馈线电压，电流等参数进行检测，控制有载分接开关的动作，使馈线电压达到预定值。
智能控制器从变压器输出侧采集电压信号，然后将采样值与设定的基准电压进行比较。如果采集到的电压信号大于基准电压，并且信号电压和基准电压之间的差值达到一定数值(允许范围)，经一定延时后，发出控制命令，通过继电器驱动分接开关的电机，降低分接开关档位(降低输出电压);反之，如果采集到的电压信号小于基准电压，控制器经过延时后发出控制信号，通过继电器驱动分接开关的电机，从而升高分接开关档位(升高输出电压)。
由于自动调压器运行在10KV高压电网中，一旦发生故障所带来的危害和损失是巨大的。为保护有载分接开关使用寿命，控制器设有欠压、过流保护。当线路电压低于”欠压”或 调压器”过流“时，控制器闭锁，不再发出调压指令。同时设有上、下限位保护，防止各种可能情况下出现误动作。为方便各项参数的设定和读取，控制器设置了键盘。同时配备了完善的RS485通信接口，具有遥控、遥调、遥测、遥信功能。
2.1控制器硬件设计
2.1.1中央处理单元：
中央处理单元(单片机AT89C52)是整个控制器的核心，内部有256B RAM 和8K EPROM。一方面将系统电压、电流和分接开关档位信号进行显示;另一方面，将采样信号与设定值进行比较，判断是否符合调压条件，条件符合，然后向驱动电路发出调压命令;否则不发出调压命令。
2.1.2信号调理及采样电路：
电压、电流检测电路提供的信号数值和输入范围与A/D转换芯片,不匹配需要进行调整和变换。信号调理电路，就是把检测到的电压、电流、双极性信号变为单极性0~5V信号。再进行A/D转换。
2.1.3驱动电路：
当单片机发出上升指令时，产生一组高、低电平信号,导致一组光耦导通，经过电流放大，驱动继电器动作，产生正相电压，分接开关向上调压;当单片机发出下降指令时，产生一组高、低电平信号，导致另一组光耦导通,经过电流放大，驱动继电器动作产生反相电压，分接开关向下调压.
其它电路如档位采样及编码电路、显示电路、时钟电路、通信电路等都是常用电路这里就不一一详述了。
2控制器的软件设计：
软件系统采用C语言编写而成，C具有良好的可读性、可移植性。软件系统主要包括五大模块：主程序模块、显示模块、A/D转换模块、数字滤波模块、键盘扫描模块。
2.2.1主程序模块：
主程序的主要作用首先使整个控制系统初始化，包括主程序初始化、串口初始化、定时器中断初始化、看门狗初始化以及A/D转换初始化，初始化完成后，进入正常数据采集。然后对采集到数据进行显示、处理，通过控制算法，发出控制指令，在此过程中主程序始终响应其它控制子程序的中断请求，如果有中断请求，按照中断优先级高低，转入相应处理程序。
2.2.2 显示模块
显示子程序功能组要完成系统定值、实时值显示以及工作状态显示，系统每秒钟调用一次显示模块显示系统实时数据。
2.2.3键盘扫描模块
键盘扫描采用查询方式,每20ms扫描一次。键盘采用软件去抖动的方法来消除由于按键抖动带来影响，软件每次检测到有键按下时执行一段10～20ms延时程序再确认该键电平是否有效。
2.2.4 A/D转换模块
根据整个系统要求选用8位的A/D转换芯片,转换精度1/256 ,将调理后的模拟信号,转换成单片机可以处理的数字信号。
2.2.5 数字滤波模块
每个周期采样12点进行傅立叶变换,将变换后结果进行中值平均滤波,作为该秒的实时值。
结束语
10KV馈线自动调压器不仅能有效改善电网的电压质量，而且能够降低系统网损，提高电网的经济效益。10KV馈线自动调压器以其高度的安全性、可靠性、经济性、实用性在农村电网中应用越来越广泛，是解决农村电网电压偏差问题不可或缺设备之一。
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