【正文】 是引入電力電子變流技術，將變流器作為無功電源來調節(jié)無功的輸入和輸出，起到補償負載無功的作用。主回路如圖 11 所示，是由多臺電力電容器并聯(lián)以及由可控硅構成的執(zhí)行機構組成。 U1C23C1cI2cI3cI圖 11 TSC 型無功補償裝置主回路(2) FC TCR( Fixed capacitorThyristor Controlled Reactor)型無功補償裝置，它屬于并聯(lián)型無功補償裝置。 可以從 到 范圍內變??90?18化。 cIU圖 12 FCTCR 型無功補償器的主回路(3) 靜止調相機 ASVC (Advantage Static Var Compensator),屬于串聯(lián)型補償器。1．3 設計提要該課題的研究主要有兩方面內容：第一是無功補償?shù)幕驹砗驮陔娋W(wǎng)中最佳無功補償方式的討論。本文的章節(jié)安排：(1) 第 1 章緒論部分對該課題的研究背景和無功補償技術的發(fā)展歷史進行概述，并提出本文的主要研究內容和各章的內容安排。 (5) 第 5 章 結論與展望第 2 章 無功補償?shù)睦碚摲治鲭娏W(wǎng)中的變壓器和電動機是根據(jù)電磁感應原理工做的。所以無功功率被使用于建立磁場和靜電場，它存儲于電感和電容中，通過電力網(wǎng)往返于電源和電感、電容之間。電網(wǎng)中的線損公式如下： )()(3221 jXRQpjXRISC??????式中： 11jQPS??， 22jP其中有功線損 的計算公式為：，RUQC221?????這其中由于無功功率在電網(wǎng)中流動而引起的有功線損 的計算公式為：QP?PCQ2?由上述分析可見，要減少電力網(wǎng)中的電壓損耗和電網(wǎng)的線損率，提高用戶端的電壓質量的重要措施之一，是減少電力網(wǎng)元件中的無功傳輸，可以從提高負荷的自然功率因數(shù)和進行無功補償兩方面來解決這個問題。 Qc39。39。同一臺變壓器，因為負荷的功率因數(shù)的提高而可多供 200 千瓦負荷，是相當可觀的。圖 并聯(lián)電容器的補償電流向量圖圖中的用電負荷總電流 可以分解為有功電流分量 ，和無功電流分量 I PIQI(電感性的) 。 ?cos39。)(tIcX這是完全的補償，線路上的電流 是為產生負載實際功率(平均功率)而攜帶tIr能量最小的電流，因而在線路上造成的損失是最小的。針對影響功率因數(shù)的一些主要因素，要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實用方法，使低壓電網(wǎng)能夠實現(xiàn)無功的就地平衡，達到降損節(jié)能的效果。隨機補償?shù)貎?yōu)點是：用電設備運行時，無功補償投入；用電設備停止運補償()裝置也退出，不需要頻繁調整補償容量。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是用電單位無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，從而導致電費單價的增加。且主要適用于大容量大負荷的配變。設補償前線路電源電壓為 ，線路末端電壓為 ，線路輸送的有功功率為1U2U，無功功率為 ，電阻為 ，電抗為 ，則PQRX212QP???補償無功 后，線路末端電壓升為 則c 39。3．1 無功補償裝置的技術要求3．1．1 補償控制應符合技術條件本次裝置設計的基本技術條件 [6]：(1) 控制方式：可控硅與接觸器聯(lián)合控制，即在投切時采用可控硅，正常運行時采用接觸器的方式。(5) 自動延時功能：電容器投切延時至少 10 秒，同組電容器的投切間隔時間大于 5 分鐘 。3．1．2 測量精度(1) 電壓、電流： 級(2) 有功功率、無功功率、功率因數(shù)： 級3．1．3 控制器原理由以上功能，可得到控制器的機構圖如圖 圖 控制器結構原理圖3．2 硬件介紹3．2．1 微處理器AT89C52[7]是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 8k bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，AT89C52 單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應用。 (4) 256x8bit 內部 RAM。(8) 2 個外部中斷源，共 8 個中斷源。圖 PDIP 封裝的 AT89C52 引腳圖AT89C52 為 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的 C51 內核，在內部功能及管腳排布上與通用的 8xc51 相同（如圖 ） ，其主要用于會聚調整時的功能控制。VCC（40 腳）和 VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令）時，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。P3 口作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 所示：表 AT89C52 P3 口備選功能管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 0INT (外部中斷 0) 1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） D（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。(8) EA/VPP：外部訪問允許。Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V的編程允許電源 VPP，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 、 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產品技術條件的要求。 (2) 具有轉換起?？刂贫?。 V(6) 工作溫度范圍為40～+85 攝氏度。下面說明各引腳功能。(5) ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。當 A/D 轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 (11) VCC：電源，單一 +5 。此地址經譯碼選通8 路模擬輸入之一到比較器。表 所示 C、B、A 是三條通道的地址線。數(shù)據(jù)傳送的關鍵問題是如何確認 A/D 轉換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。可據(jù)此設計一個延時子程序，A/D 轉換啟動后即調用此子程序，延遲時間一到，轉換肯定已經完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。這時 ADC0809 的時鐘頻率為 500，A/D 轉換時間為 130 。AT89C52 ADC0809 CLK (2) 查詢法 EOC 必須接到 AT89C52 的一條 I/O 線上。單片機啟動 A/D 轉換后可以做其它工作，當 A/D 轉換結束時，EOC 由 0—1 經過非門傳到 INT 端，AT89C52 收到中斷請求信號，若 AT89C52 開著中斷，則進入中斷服務程序，在中斷服務程序中單片機讀取 A/D 轉換的結果。常用的 WDT芯片如 MAX813 ,5045, IMP 813 等,價格 4~10 元不等。Vms(2) 對+5 電源進行監(jiān)視：當+5 電源正常時，RESET 為低電平，單片機V正常工作；當+5 電源電壓降至+ 以下時， RESET 輸出高電平，對單片機進行復位。4 RSRS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器。1602 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是 01000001B（41H） ，顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。(1) 精密電壓互感器　SPT204ASPT204 是一款毫安級精密電流互感器，輸入額定電流為 2 ，額定輸出電mA流為 2 。R額定輸入電流為 ，就滿足使用條件。建議 取 , 取 ， 取值1C39。 起抗干擾作用，但其數(shù)值不得大于 400 。圖中電阻 和 要求溫度系數(shù)優(yōu)于R39?！　☆~定輸入電流也可以選為 以降低功耗或 以減小相移，線性度仍優(yōu)mA1mA5于 %。r 2CpF波。運算放大器電源電壓通常取+15 或V+12 ，也可根據(jù)具體情況自定。此處選用的是 BB 公司的高精度運放 OPA2277。3．4 輸出控制電路3．4．1 控制電路控制電路 [10]如圖 ，采用光電隔離電路、驅動電路，控制繼電器，再控制電容器組投切的形式。當管腳輸出為低電平時，將會封鎖住 MOC3021，則繼電器釋放，發(fā)光二級管熄滅，電容器組退出電路。它是用半導體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點開關器件，單相 SSR 為四端有源器件，其中兩個輸入控制端，兩個輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉變成通態(tài)。(1) 瞬時功率因數(shù)瞬時功率因數(shù)是指某一刻的功率因數(shù)，可由功率因數(shù)表直接測量，也可以用在同一時間有功功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)計算，按下式計算 UIP3cos??式中，P 為功率表測出的三相功率讀數(shù)（ ） ；U 為電壓表測出的線電壓的讀kW書（ ） ；I 為電流表測出的線電流的讀數(shù)（ ） 。 為無功負荷系數(shù)（一般為aLKrL~） 。三相不對稱路的功率因數(shù)和含諧波的非正弦電路的無功功率情況較為復雜且沒有科學而統(tǒng)一的定義,故在此只考慮三相對稱電路的功率因數(shù)和無功計算，測量時僅對兩相間線電壓和另一相電流進行采樣，采樣的電壓為 ，采樣電ACU流為 ，每個周期的采樣點數(shù)為 ，則計算公式如下：BI NAC 相間的線電壓為： ???12kacACuUB 相的線電流： ??12NkbBiI三相有功功率： ??13NkbkaciuP視在功率： BACIUS3無功功率： 2PQ??功率因數(shù)： S?cos（）（）（）（）（）（）（）（）4．2 投切原則本次設計的裝置主要的投切標準是功率因數(shù)和測量電壓，本裝置采用默認的標準功率因數(shù)為 。主要的程序流程如圖 開始初始化電壓檢測電流檢測過壓？投電容器補償？切電容器NNYY圖 單片機程序流程圖第 5 章 結論與展望無功補償技術在邊沿科學如電力電子技術和微電子技術發(fā)展的推動下，在電力系統(tǒng)領域取得了很大的發(fā)展，形成了多種補償方式。該策略既考慮到無功補償對電容容量需求，又考慮到穩(wěn)定電壓質量的要求，比如在高電壓區(qū)間的只切不投原則和在低壓區(qū)間的只投不切原則。(4) 可外接存儲裝置，用于存儲電壓、電流等數(shù)據(jù)，這樣有助于對電網(wǎng)的電能質量進行評估。在此，我要向他表示忠心的感謝和良好的祝愿。參考文獻[1] 方向暉．中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃與設計基礎［M］ ．北京：中國水利水電出版社， 2022：56~89[2] 劉黎明，劉滌塵，史進．智能式動態(tài)無功補償裝置的研究[J] ．電力情報， 1998，22(3)：45～89[3] 南余榮，李剛，魯聰達．基于單片機的復合開關及其在低壓無功補償中的應用 [J]．現(xiàn)代電子技術 2022，28(15)：15～67[4] 吳啟富，王主丁．配電網(wǎng)無功綜合優(yōu)化的補償模型及其應用[J]．四川電力技術, 1994：106~11．[5] 劉鳳君．市電電能質量補償技術［M］ ．北京：科學出版社， 2022：69~111[6] 胡秀娟．淺議低壓電網(wǎng)無功補償?shù)膸追N方法[J] ．電力與能源． 2022 年 35 期[7] 梅麗鳳，王艷秋．單片機原理及接口技術[M] ．北京：清華大學出版社， 2022：55~102[8] 劉煥平，韓樹新．ADC0809 和 AT89C52 的一種接口方法[J]．石家莊師范專科學校學報．20226[9] 丁毓山．單片機與無功補償[M] ．南京：南京大學出版社， 2022：86~121[10] 康華光，陳大欽．電子技術基礎［M］ ．高等教育出版社， 2022：10~15[11] 彭沛夫，張桂芳．微機控制技術與實驗指導[M]．北京：清華大學出版社.，2022：152~ 157[12] 胡漢才．單片機原理及其接口技術［M］ ．清華大學出版社， 2022：155~159[13] Yang. 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