北京華騰開元電氣有限公司屬於北京市高新技術企業，坐落於清華科技園區。公司以清華大學電力系統國家重點實驗室為技術依託單位，專業從事電力系統及其自動化領域理論研究、新技術轉化、新產品開發及推廣。 公司現有員工100餘人，其中技術人員60餘人，擁有博士、碩士40餘名， 85%來自清華大學。公司注重知識創新，目前擁有9項產品專利，3項軟體著作權，其中多項產品分別榮獲省部級科學進步一等獎一項、二等獎三項、三等獎三項。
基本介紹
- 公司名稱：北京華騰開元電氣有限公司
- 總部地點：北京
- 經營範圍：電氣
- 公司性質：有限公司
服務對象,主要產品,
服務對象
目前，公司致力於電力系統的穩定與控制、電力生產、調度自動化及電能質量控制等方面的新技術研究和產品開發。現有硬體產品主要包括有源電力濾波器、綜合電能質量補償裝置、配電網自動無功補償裝置等；現有軟體產品主要包括最優狀態估計軟體包、負荷預測軟體、高級能量管理系統（AEMS）、配網資源管理系統等。近年來公司承擔的重要工程包括2006年南方電網深圳市電壓自動控制系統（一期），2006年江蘇省江陰市配網資源信息管理控制系統HT2000，2007年上海市先進能量管理系統(AEMS)，2008年南方電網深圳市電壓自動控制系統（二期），2008年安陽鋼鐵集團諧波治理項目、2008年山東濰坊地區中頻爐諧波治理項目，2009年東北電網公司自動電壓混成控制系統，2009年大慶油田諧波治理與節能改造項目等。
主要產品
HTAPF-I型有源電力濾波器
產品概述
隨著電力電子技術的發展，各種整流器等電力電子裝置在工業、交通運輸和家用電器中的套用日益廣泛，這些非線性負荷帶來的諧波問題也日益嚴重。諧波使電網損耗增加，占用系統容量，降低電網效率，導致繼電保護設備拒動或者誤動，干擾工業生產設備的正常運行，嚴重時導致大面積停電。諧波電流在有無功補償電容器等容性設備的電網中流動時，可能由於系統諧振而放大數十倍或者更多，導致電網設備過電壓損壞等嚴重問題。
有源電力濾波器是解決電力系統諧波問題的新型方案，是諧波治理領域的最新成果。北京華騰開元電氣有限公司自成立以來一直跟蹤技術前沿，致力於電能質量治理和電力節能設備的研製，開發出CleanPowerTM系列電能質量治理產品，其中HTAPF-I型有源電力濾波器回響速度快，具備連續補償和動態跟蹤補償能力，諧波濾除率高，與無源濾波器相比不會與電網發生諧振而且還能有效抑制電網本身的諧振，同時根據設定可兼顧無功補償和三相平衡，是國內有源濾波領域最先進的產品之一。
HTAPF-I型
可廣泛套用於工業、商業和機關團體的配電網中，如：電力系統、電解電鍍企業、水處理設備、石化企業、大型商場及辦公大樓、精密電子企業、機場/港口的供電系統、醫療機構等。根據套用對象不同，HTAPF-I型有源電力濾波器的套用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產品質量、增長設備壽命減少設備損壞等作用。
HTAPF-I型有源電力濾波器的優勢
華騰開元技術源自清華大學，專業生產有源電力濾波器，所研製的HTAPF-I型有源電力濾波器與國內眾多廠家的產品相比具有三大優勢：
1. 產品自適應能力強，穩定性好
2005年時我公司成功攻克了APF參數自適應的問題，在CT、PT測量出現偏差、連線電抗器等器件參數出現較大偏差的情況下，設備仍能良好工作，在安全的情況下保證補償效果；
2. 對控制系統中的各種延時進行了最優補償與控制
APF是用來治理諧波的，其原理是用一個等值、反向的波形去抵消負荷中的諧波。輸出電流的幅值、相位出現偏差，輕則影響補償效果，重則有可能導致諧波放大，威脅系統安全。而採樣延時、控制延時等控制系統中無法避免的延時環節是引起幅值、相位出現偏差的最主要環節。目前國內眾多廠家都未能解決該問題。我公司在2007年初完美的解決了該問題，徹底消除了APF套用過程中的隱患。
3. 經過了長期的現場檢驗
我們的研發工作在2002年已經在清華大學電機系的實驗室中展開，2003年5月完成實驗室樣機的研製，實驗效果良好。2004年9月完成工業樣機的研製，在現場得到良好的套用效果。至今5年有餘，數百套產品在不同的套用場合經受了長期的考驗，產品性能優良，運行穩定。
在各個廠家所宣傳的技術參數趨同的情況下，上述3點決定了我公司的產品處於國內領先的地位。
HTAPF-I型有源電力濾波器的功能
HTAPF-I型有源電力濾波器具有如下功能和性能特徵：
● 濾除電流諧波
可以高效的濾除負荷電流中2~25次的各次諧波，從而使得配電網清潔高效，滿足國標對配電網諧波的要求。該產品真正做到自適應跟蹤補償，可以自動識別負荷整體變化及負荷諧波含量的變化而迅速跟蹤補償，80us回響負荷變化，20ms實現完全跟蹤補償。
● 改善系統不平衡狀況
可完全消除因諧波引起的系統不平衡，在設備容量許可的情況下，可根據用戶設定補償系統基波負序和零序不平衡分量並適度補償無功功率。在確保濾除諧波功能的基礎上有效改善系統不平衡狀況。
● 抑制電網諧振
不會與電網發生諧振，而且在其容量許可範圍內還可以有效抑制電網自身的諧振。這是無源濾波裝置無法做到的。
● 多種保護功能
具備過流、過壓、欠壓、溫度過高、測量電路故障、雷擊等多種保護功能，以確保裝置和電力系統安全運行，並可在負荷較輕時自動退出運行，充分考慮運行的經濟性。
● 全數字式操作
具備友好的人機接口，使得操作簡便，易於使用和維護。
● 可擴展性
在現有的基礎上還可以根據市場需求進行功能擴展，比如可以擴展帶液晶顯示的監測、控制台，便於工作人員實地查看裝置運行情況；在通訊網路暢通的情況下，還可以套用GPRS無線通訊技術，擴展為遠程監測甚至遠程控制。
HTAPF-I型有源電力濾波器的工作原理
HTAPF-I型有源電力濾波器的工作原理如下圖所示。
圖1 HTAPF-I型有源電力濾波器的工作原理示意圖
設備投入運行的過程，先手動合上空氣開關，給控制系統供電併合上設備的開機旋鈕後，首先接觸器J1閉合，通過防涌流電阻對直流電容器預充電。充電完畢後，閉合接觸器J2閉合將防涌流電阻短接，然後設備開始運行。設備退出運行時，先封鎖對逆變器的驅動信號，然後控制接觸器J1和J2依次斷開。
設備的控制系統首先通過測量電路獲得接入點電壓、負荷電流、設備輸出電流、補償後的系統電流、直流電容器電壓等信號，利用測量所得信號檢出負荷電流的各次諧波分量和不平衡分量，考慮到控制必然存在誤差，為了提高補償的效果，再檢出補償後系統電流中的各次諧波分量和不平衡分量，與負荷的各次諧波分量和不平衡分量疊加，這就是設備的輸出電流參考信號，進而控制系統的數位訊號處理器根據電流參考信號計算得出對逆變器的PWM控制脈衝，並通過控制電路驅動逆變橋的電子開關器件（IGBT），從而輸出相應的各次諧波分量和不平衡分量，實現補償功能。
HTAPF-I型有源電力濾波器的技術參數
● 額定工作電壓(線電壓)：380V、600V，50Hz
● 額定諧波補償容量：30A/50A/75A/100A/150A/200A
● 80us回響負荷變化，20ms實現完全跟蹤補償
● 整機功耗：小於容量的3%
● 抑制諧波效果：達到國標要求，穩態THDi可降低至5%以下
● 額定絕緣電壓：3000V AC，2500V DC
參照和執行標準
● GB/T 14549-93 《電能質量 公用電網諧波》
● JB/DQ6141-86 《低壓無功功率補償裝置》
● GB/T 15543-1995 《電能質量 三相電壓允許不平衡度》
● GB12325-90 《電能質量 供電電壓允許偏差》
● GB/T15576-1995 《低壓無功功率靜態補償裝置總技術條件》
使用環境條件
● 安裝點電壓：380V/600V ±15%
● 環境溫度：-5°C ~ +40°C(室內型)
● 相對濕度：< 90%(40℃),短時允許100%
● 大氣壓力：79.5～106.6kPa(海拔2000m以下)
● 使用環境無較強的振動與衝擊
● 使用環境無腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體及導電介質存在，不得含有爆炸危險的介質，無嚴重的黴菌存在
產品型號及套用範圍
目前，HTAPF-I型有源電力濾波器，按結構類型分有三橋臂結構和四橋臂結構兩種。產品型號舉例說明如下：
型號：HTAPF4L/100-0.4
其中：
HT：公司代號，華騰開元
APF：產品代號，有源電力濾波器
4L：三相四線制，3L：三相三線制
100：容量100A，
0.4：電壓等級400V（線電壓）
HTAPF-I型有源電力濾波器的容量等級及套用範圍等如下表所示。
結構類型 | 諧波補償容量(A) | 額定線電壓(V) | 套用範圍 |
三橋臂 | 30 | 380、600 | 三相三線制系統 |
50 | 380、600 | ||
75 | 380、600 | ||
100 | 380、600 | ||
150 | 380 | ||
200 | 380 | ||
四橋臂 | 30 | 380、600 | 三相四線制系統 |
50 | 380、600 | ||
75 | 380、600 | ||
100 | 380、600 | ||
150 | 380 | ||
200 | 380 |
HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器
產品概述
STATCOM（Static synchronous Compensator）是柔性交流輸電技術（FACTS）的主要裝置之一。清華大學電機系電力系統國家重點實驗室在FACTS技術方面有著深厚的理論研究和豐富的實踐經驗，北京華騰開元電氣有限公司以清華大學為技術依託，現將FACTS技術引入到低壓配電網，研製出基於STATCOM的智慧型柔性無功發生器（產品型號HTPQC-I）。該設備可連續、動態的補償無功功率，平衡三相負荷，在改善電網的電能質量，提高配電網的安全穩定運行和經濟運行方面效果顯著。
該設備尤其適用於油田抽油機、工廠吊裝貨物的行車、港口的門機、焊機等負荷波動頻繁且波動幅度大的場合。
產品功能
HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器滿足如下一些主要的功能和性能指標。
● 連續、動態地補償無功功率
HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器具備對無功功率的連續補償、動態跟蹤補償能力；且補償容量準確可控，不因接入點電壓的降低而降低。而且該設備不僅能補償感性無功，還具備補償容性無功的能力。這克服了投切式電容器不能連續、動態補償且補償容量受接入點電壓影響的弱點。
● 補償負荷三相不平衡
三橋臂結構的HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器能夠消除負荷的負序不平衡分量，四橋臂結果的HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器能夠消除負荷的負序和零序不平衡分量，將三相功率重新分配，從而使得補償後的裝置－負荷聯合體呈現對稱平衡負荷特性，減小中線電流，降低損耗，避免因三相不平衡而可能引起的事故。
● 綜測功能
HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器的控制系統帶有存儲器，可以保存電網的主要參數，並通過自帶的通信接口傳送給電力用戶，方便統計和管理。
● 多種保護功能
HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器具備過流、過壓、欠壓、溫度過高、測量電路故障、雷擊等多種保護功能，以確保裝置和電力系統安全運行，並可在負荷較輕時自動退出運行，充分考慮運行的經濟性。
● 全數字式操作
HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器具備友好的人機接口，使得操作簡便，易於使用和維護。
● 可擴展性
HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器在現有的基礎上還可以根據市場需求進行功能擴展，比如在通訊網路暢通的情況下，可以套用GPRS無線通訊技術，擴展為遠程監測甚至遠程控制。
工作原理
HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器的工作原理如下圖所示。
圖1 HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器的工作原理示意圖
設備投入運行的過程，先手動合上空氣開關，給控制系統供電併合上設備的開機旋鈕後，首先接觸器J1閉合，通過防涌流電阻對直流電容器預充電。充電完畢後，閉合接觸器J2閉合將防涌流電阻短接，然後設備開始運行。設備退出運行時，先封鎖對逆變器的驅動信號，然後控制接觸器J1和J2依次斷開。
設備的控制系統首先通過測量電路獲得接入點電壓、負荷電流、設備輸出電流、直流電容器電壓等信號，利用測量所得信號檢出負荷電流的無功分量和不平衡分量，這就是設備的輸出電流參考信號，進而控制系統的數位訊號處理器電流參考信號計算得出對逆變器的PWM控制脈衝，並通過控制電路驅動逆變橋的電子開關器件(IGBT)，從而輸出相應的無功分量和不平衡分量，實現補償功能。
技術參數
● 額定工作電壓：380V/220V，50Hz
● 額定補償容量：±30kVar/±45kVar/±60kVar/±90kVar/±120kVar
● 額定輸出基波電流：45A/67A/90A/135A/180A
● 160us回響負荷變化，20ms實現完全跟蹤補償
● 整機功耗：小於容量的3%
● 補償無功功率效果*：0.95≤cosФ≤1
● 補償不平衡效果*：中線電流<8A
● 額定絕緣電壓：3000V AC,2500V DC
* 表示在額定補償容量範圍內所能達到的指標
參照和執行標準
HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器的研製參照如下標準和規範進行
● JB/DQ6141-86 | 《低壓無功功率補償裝置》 |
● GB12325-90 | 《電能質量 供電電壓允許偏差》 |
● SD325 | 《電力系統電壓和無功技術導則》 |
● GB/T15576-1995 | 《低壓無功功率靜態補償裝置總技術條件》 |
使用環境條件
● 安裝點電壓：380V/220V±15%
● 環境溫度：-25°C ~ +50°C(室外型)
● 相對濕度：<90%(40℃),短時允許100%
● 大氣壓力：79.5～106.6kPa(海拔2000m以下)
● 使用環境無較強的振動與衝擊；
● 使用環境無腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體及導電介質存在，不得含有爆炸危險的介質，無嚴重的黴菌存在；
產品類型及套用範圍
目前,HTPQC-I型智慧型柔性無功發生器，按結構類型分，有三橋臂結構和四橋臂結構兩種，產品型號舉例說明如下：
型號：HTPQC4L/120-0.4
其中：
HT：公司代號，華騰開元
PQC：產品代號，電能質量柔性控制器
4L：三相四線制，3L：三相三線制
120：容量120kVar，
0.4：電壓等級400V（線電壓）
其容量等級及套用範圍等如下表所示。
結構類型 | 補償容量(kVar) | 額定線電壓(V) | 套用範圍 |
三橋臂 | ±30 | 380、600 | 三相三線制系統 |
±45 | 380、600 | ||
±60 | 380、600 | ||
±90 | 380、600 | ||
±120 | 380、600 | ||
±150 | 380、600 | ||
四橋臂 | ±30 | 380、600 | 三相四線制系統 |
±45 | 380、600 | ||
±60 | 380、600 | ||
±90 | 380、600 | ||
±120 | 380、600 |
HAVC混成自動電壓控制
概述：
1、 AVC簡述
AVC（Automatic Voltage Control）為英文“自動電壓控制”的縮寫，其主要功能是在系統電壓變化時，自動調節勵磁以維持機端電壓不變。自動電壓控制是第27屆中國電網調度運行會議上提出的現代化電網調度新技術的發展方向之一。在原國家電力公司頒布的“建設國際一流電網調度機構考核實施細則”中被列為技術進步的評價內容之一。經過本世紀最近三年左右的努力，AVC技術取得了突破性進展，已從原來“廠站端”意義上的VQC發展到了整個電網範圍內的自動電壓控制。
2、 HAVC簡述
HAVC混成自動電壓控制是在原AVC已有功能的基礎上，將工程數學理論套用到電力系統穩定控制領域，實現電力控制系統的電壓分層調節和控制，以達到電壓水平、電壓動態品質、電壓穩定性和運行的經濟性等綜合調控目標的最佳化運行。
特點
1、 關鍵節點電壓控制——電壓監視和控制
對用戶定義的中樞點電壓進行監視，通過調控子站可控設備使中樞點電壓運行在允許範圍內。
2、 經濟性控制——無功最佳化和降低網損
在系統沒有電壓安全和質量問題的情況下，通過調整無功設備，最佳化無功潮流、實現降低網損的經濟性目標。
3、 安全性控制——靜態電壓安全控制
HAVC系統採取了最小模特徵根指標來衡量系統的電壓安全程度，既可以反映系統全局電壓安全的程度，又可以指出薄弱環節。在選擇控制策略時，以提高電壓安全裕度為目標，同時考慮設備的調節難易程度和性能等約束，通過最佳化計算得出各無功調控設備的控制量。
4、 多目標平衡控制
綜合考慮關鍵節點電壓質量、系統經濟性及安全性，基於最佳化算法對3項指標給出權重實現多目標平衡控制。
5、 電壓越限校正
電壓越限的自動校正功能，可以減輕調度人員的工作強度，提高電壓質量。
三、 原理
電壓控制是電力系統控制的重要組成部分，對於保證系統運行的穩定性和經濟性有重要意義。至今電壓控制的研究偏重於控制裝置本身的硬體和控制策略的研究方面，缺乏系統範圍內的協調最佳化。全局協調最佳化的自動電壓控制的難點在於：
1、 電力系統中已經存在大量控制電壓的設備，例如發電機勵磁、投切電容電抗器組、帶負載調分接頭變壓器、靜止無功補償器（SVC）、FACTS設備以及低電壓切負荷等，常規的控制系統理論和方法難以解決如此大規模的最佳化（或準最佳化）協調和多目標的控制問題；
2、 電力系統中電壓控制問題還涉及大差異時間尺度的交叉（從零點幾秒到幾十分鐘）問題，不同類型控制設備回響時間也各相迥異，這些都為電壓控制的研究帶來挑戰。
為此，混成自動控制理論提出了如下模型和方法，解決了上述難題：
（1）根據電力系統中連續運行的動態過程與離散控制指令、離散操作相互作用的特點，建立了以“事件驅動”為核心的混成分層電壓控制模型和算法。其中，“事件”可以定義為某節點或某些節點電壓越限、某一或某些關鍵節點電壓狀態點離穩定域邊界太近使穩定儲備不足，亦或是無功潮流偏離最佳化潮流過遠等等；然後，以離散事件作為驅動，自動實現協調準最佳化後的“恰當的”控制，保證所需的電壓水平和電壓動態品質，同時提高系統的穩定性，並改善系統的無功潮流以降低網損，即以“消除事件”為控制目標從而實現電壓多目標最佳化控制。
（2）通過選擇與混成自動電壓控制中設定的多目標相適應的“關鍵節點”和“調控類型判斷與選擇”算法，解決電壓控制中由於設備數目眾多、時間尺度跨度大所帶來的難題。其中，關鍵節點的選取的目的是以較少量的信息來反映整體，所以關鍵節點選擇數目過少將不能準確反映系統狀態，關鍵節點選擇數目過多又會過分增加所需傳送的信息量，增大通訊設施的投資，造成不必要的浪費。本項目提出了關鍵節點選擇的原則：選取既能代表在各種負荷擾動下的電力系統電壓水平，又對系統電壓安全裕度有較強靈敏度的節點作為關鍵節點。
在此基礎上，提出電壓混成控制（HAVC）系統結構，如圖1所示。
圖1 電壓混成控制系統結構圖
在HAVC系統中，由三個層次構成：最高處理決策與指揮層、中間處理決策與操作層、基層發電廠變電站及FACTS裝置。各控制層間相互有數據交換，而控制指令則是從上往下傳達，同時系統調度員可以實時干預各控制層輸出的指令。各種系統運行狀態、穩定信息、控制指令等均可以通過記錄存儲。
