【正文】 經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)；二是補(bǔ)償策略應(yīng)能實(shí)時(shí)反映電網(wǎng)的無功缺額。補(bǔ)償設(shè)備一般隨設(shè)備的運(yùn)行而投入，隨設(shè)備的停運(yùn)而切除，其檢測(cè)、分析與控制相對(duì)簡(jiǎn)單。由于大多數(shù)單戶負(fù)荷在6kW以下，且無功需求波動(dòng)大，投人時(shí)間短，投切頻繁。11kW的異步電動(dòng)機(jī)在一定條件下，進(jìn)行單機(jī)無功補(bǔ)償是經(jīng)濟(jì)合理的。顯然， ，提出了確定這種補(bǔ)償方式的最優(yōu)地點(diǎn)和容量的算法。（三）補(bǔ)償容量不宜過大。第六節(jié) 低壓無功補(bǔ)償方式一、線路補(bǔ)償線路補(bǔ)償即將戶外并聯(lián)電容器安裝在架空線路上，以提高電網(wǎng)功率因數(shù)，達(dá)到降損升壓的目的。但提高設(shè)備自然功率因數(shù)是有限的，一般還需在用戶端采用無功補(bǔ)償裝置，提高人為功率因數(shù)，才能達(dá)到我國電力設(shè)備的有關(guān)規(guī)定，即：。因此，對(duì)于恒速長(zhǎng)期運(yùn)行的大型機(jī)構(gòu)設(shè)備可以采用同步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。 。 。tgφ1可根據(jù)企業(yè)負(fù)荷性質(zhì)查手冊(cè)近似取值，也可用加權(quán)平均功率因數(shù)求得cosφ1。此法在節(jié)能技術(shù)上廣泛應(yīng)用，對(duì)一般情況都可行，特別適用于Io/Ie比值較高的電動(dòng)機(jī)和負(fù)載率較低的電動(dòng)機(jī)。隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前補(bǔ)償無功最有效的手段之一。 ，因此必須要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實(shí)用方法，使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達(dá)到降損節(jié)能的效果。而異步電動(dòng)機(jī)所耗用的無功功率是由其空載時(shí)的無功功率和一定負(fù)載下無功功率增加值兩部分所組成。所以為了有效地降低線損，必須做到無功功率在哪里發(fā)生，就應(yīng)在哪里補(bǔ)償。 在配電網(wǎng)絡(luò)中，用戶消耗的無功功率約占50%～60%，其余的無功功率消耗在配電網(wǎng)中。適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí)，可以減少對(duì)電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費(fèi)的增加。通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切?！　。ㄈ┕╇婋妷撼鲆?guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響。無功功率單位為乏(Var)?！　。ǘ┗痉治觯好糠N電機(jī)系統(tǒng)均消耗兩大功率，分別是真正的有用功(叫千瓦)及電抗性的無用功。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無功功率大， 從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。第五節(jié) 本設(shè)計(jì)的主要工作對(duì)電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償而言，存在兩種補(bǔ)償方式。（二）無功補(bǔ)償裝置落后。因此，作好10kV等級(jí)電壓以下的無功補(bǔ)償具有重要意義。電網(wǎng)各部分電能損耗比例如下表。負(fù)荷補(bǔ)償?shù)哪康挠幸韵氯c(diǎn):一是提高功率因數(shù)，減少損耗；二是爭(zhēng)取使本單位的功率因數(shù)提高到盡可能高的水平，以求減少電費(fèi)支出（電能價(jià)格與功率因數(shù)有關(guān)）；三是改善電壓調(diào)節(jié)；四是負(fù)荷平衡。但當(dāng)電壓或電流中含有諧波時(shí)，或三相電路不平衡時(shí)，功率現(xiàn)象比較復(fù)雜，傳統(tǒng)概念無法正確地對(duì)其進(jìn)行解釋和描述。第二節(jié) 國內(nèi)外對(duì)無功功率研究人們對(duì)有功功率的理解非常容易，而要深刻認(rèn)識(shí)無功功率卻不是輕而易舉的。此外，SVC還包括TSC十TCR混合型的補(bǔ)償器，我國平頂山至武漢鳳凰山5OOkV變電站引用進(jìn)口的無功補(bǔ)償設(shè)備就是TSC十TCR型。靜止無功補(bǔ)償(Static Var CompensatorSVC) 是它的一個(gè)類型，靜止無功補(bǔ)償技術(shù)是20世紀(jì)70年代以后發(fā)展起來的，是指用不同的靜止開關(guān)投切電容器或電抗器，使其具有發(fā)出和吸收無功電流的能力，用于提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和穩(wěn)定系統(tǒng)電壓等。在工業(yè)企業(yè)中，電弧爐、感應(yīng)爐、電焊機(jī)、感應(yīng)焊機(jī)、軋鋼廠、礦井卷揚(yáng)機(jī)、特大型電動(dòng)機(jī)(尤其是頻繁啟動(dòng)者)、礦場(chǎng)的挖掘機(jī)、同步加速器等都是需要補(bǔ)償?shù)牡湫拓?fù)荷。研究開發(fā)線路終端用無功功率補(bǔ)償裝置具有明確的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)效益。隨著人民生活水平提高，低壓用戶，特別是住宅用戶的用電量大幅增長(zhǎng)。低壓電網(wǎng)負(fù)荷補(bǔ)償是電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償中重要的組成部分，它著重于在負(fù)載端對(duì)電網(wǎng)中負(fù)載消耗的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)無功功率需求很大，因而導(dǎo)致低壓線路損耗顯著增大，整個(gè)低壓電網(wǎng)的功率因數(shù)很低。對(duì)一些無功變化迅速的負(fù)荷，則給出直接以無功功率做控制量的簡(jiǎn)單模型。在電網(wǎng)中的適當(dāng)位置裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置成為滿足電網(wǎng)無功需求的必要手段。然而，由于廠礦單位、住宅小區(qū)、商店等配電線路更新改造速度相對(duì)滯后。由于大型電機(jī)和電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，使得無功問題引起人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。目前，美國電力主網(wǎng)設(shè)備的功率因素己接近于1,，日本等國還建立了全國性的無功管理委員會(huì)，研究無功補(bǔ)償方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。解決這一問題，目前主要措施是增容，即擴(kuò)大變壓器和配電線路容量，從而提高供電能力。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是電感性的，因此，簡(jiǎn)單的說，為了輸送有功功率，就要求送電端和受電端的電壓有一相位差，這在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)，而為了輸送無功功率，則要求兩端電壓有一幅值差，這只能在很窄的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。目前在我國仍是主要的無功補(bǔ)償方式。TCR是用來吸收系統(tǒng)的無功功率的。而低壓無功補(bǔ)償中要求裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于安裝和維護(hù)，因此TSC和TCR裝置非常適合于在無功就地補(bǔ)償領(lǐng)域推廣。當(dāng)電力系統(tǒng)中用電設(shè)備吸收的無功功率太多時(shí)，將會(huì)使功率因數(shù)嚴(yán)重偏低，對(duì)電網(wǎng)及負(fù)載產(chǎn)生不利影響。Depenbrock的工作對(duì)無功功率的辨識(shí)起了較大的促進(jìn)作用，赤木泰文等人提出的瞬時(shí)無功功率理論解決了諧波和無功功率的瞬時(shí)檢測(cè)和不用儲(chǔ)能元件實(shí)現(xiàn)諧波和無功補(bǔ)償?shù)葐栴}，對(duì)諧波和無功補(bǔ)償裝置的研究和開發(fā)起到了很大的推動(dòng)作用，但這一理論的物理意義較為模糊，與傳統(tǒng)理論的關(guān)系不夠明確，在解決第一類和第三類問題是遇到困難，對(duì)于第三類理論的研究雖然取得了一定成果，但至今未能取得較大突破。對(duì)供電部門來講，為了減少輸電線的電能損耗，也要求企業(yè)進(jìn)行無功補(bǔ)償。由于電力系統(tǒng)是設(shè)計(jì)在平衡條件下運(yùn)行的，不平衡運(yùn)行會(huì)引起負(fù)序和零序電流分量，可以通過補(bǔ)償設(shè)備來平衡負(fù)荷。由于資金匱乏及重視程度不夠，公用變壓器區(qū)內(nèi)無功補(bǔ)償容量嚴(yán)重不足，有功損耗大，公用變壓器的利用率不高。集中補(bǔ)償只能減少裝設(shè)點(diǎn)以上線路和變壓器因輸送無功功率所產(chǎn)生的損耗，而不能減少用戶內(nèi)部通過配電線路向用電設(shè)備輸送無功功率所造成的有功損耗。第二章 低壓終端無功補(bǔ)償?shù)睦碚摵脱a(bǔ)償策略第一節(jié) 無功功率與功率因數(shù)的關(guān)系 在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號(hào)cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S　　功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感或電容性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1。很不幸，雖然僅僅使用70個(gè)單位，卻要付100個(gè)單位的費(fèi)用。功率因數(shù)越低，兩個(gè)波形峰值則分隔越大。所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。第三節(jié) 無功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒? 無功補(bǔ)償通常采用的方法主要有3種：低壓個(gè)別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。為了最大限度地減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無功補(bǔ)償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，合理布局。集中補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變壓器本身的無功損耗，以及減少變電所以上輸電線路的無功電力，從而降低供電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗。在極端情況下，當(dāng)Q=0時(shí)，則其力率=1。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低等。但當(dāng)這三種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補(bǔ)償方式。 ，其補(bǔ)償容量Qc按下式選擇：Qe=KmKj(tgφ1tgφ2)/Tm式中：Km為最大負(fù)荷月時(shí)有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補(bǔ)償容量計(jì)算系數(shù)，～。～。因此，使用無功補(bǔ)償不但減少初次投資費(fèi)用，而且減少了運(yùn)行后的基本電費(fèi)。） [（ 247。通過大量事實(shí)表明，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及變壓器在空載和輕載時(shí)功率因數(shù)及效率都很低。若通過此方法，將功率因數(shù)從 提高到，則可確定出所需的電容器的容量： ：從功率三角形可得所需補(bǔ)償?shù)臒o功容量為： S2 Q2 Q1 S1 QC 功率三角形為了補(bǔ)償本單位的滯后的無功，用戶大多采用并聯(lián)電力電容器方法，但電容一旦投入后，它不隨感性負(fù)載的變化而變化，因?yàn)楫?dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電網(wǎng)上可能出現(xiàn)超前的無功或滯后的無功，即所謂過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償問題。所以，一條配電線路上宜采用單點(diǎn)補(bǔ)償，不宜采用多點(diǎn)補(bǔ)償。（五）保護(hù)方式也要簡(jiǎn)化。GB50052—1995《供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》指出，容量較大、負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備，無功負(fù)荷宜單獨(dú)就地補(bǔ)償。 （一）補(bǔ)償位置的確定。研究發(fā)現(xiàn)，終端無功補(bǔ)償具有明顯的特殊性。3. 造價(jià)低，多功能。為了最大限度的減少無功功率的傳輸損耗，提高設(shè)備效率，對(duì)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償應(yīng)按照就地平衡的原則進(jìn)行。忽略任何一方的作用，都會(huì)使電網(wǎng)無功電力平衡失調(diào)。第八節(jié) 低壓終端無功補(bǔ)償策略研究，由于電壓等級(jí)低，一直被電力系統(tǒng)所忽視，因而存在的問題也較多，損耗大、電能質(zhì)量差比較突出。一、離線補(bǔ)償策略離線補(bǔ)償策略是用來進(jìn)行事前規(guī)劃，得出總體方案。這樣，目標(biāo)函數(shù)，即我們要求年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最少，將對(duì)其微分，并令其為零，得 （）這樣，我們根據(jù)年綜合運(yùn)行費(fèi)用最小的原理得到了總補(bǔ)償容量。下面主要介紹單臺(tái)最優(yōu)補(bǔ)償方法。視在功率 將基波有功功率分離得 在負(fù)荷補(bǔ)償中，可用基波功率因數(shù)代替功率因數(shù)，得：對(duì)分級(jí)電容器組，無功約束條件為離散量，即 電容器級(jí)數(shù)限制 電壓約束條件 其最優(yōu)控制目標(biāo)集不是一點(diǎn)，而是一個(gè)區(qū)域，進(jìn)行變換后，得出最優(yōu)控制規(guī)律為： 為非負(fù)整數(shù)，就是我們最終所要得到的投入級(jí)數(shù)。二、控制器存儲(chǔ)空間擴(kuò)展8OC196KB內(nèi)部只有256字節(jié)的RAM，因此必須在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，配有外部存儲(chǔ)器EPROM 27C256 (32K)，用于存放控制程序，RAM 6264 (8K)用于存放數(shù)據(jù)。由于標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)鍵盤技術(shù)及工藝成熟，可利用的鍵碼多，所以本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤芯片來設(shè)計(jì)鍵盤。 液晶顯示器接口電路三、通信接口電路控制器帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行通信口，用于和上位機(jī)通訊。來自PT,CT的交流電壓、電流信號(hào)經(jīng)數(shù)字相位儀進(jìn)行相位比較，獲得相位差。利用單片機(jī)測(cè)出輸出方波的寬度，則可求出相應(yīng)的功率因數(shù)角。 電壓有效值轉(zhuǎn)換電路圖在設(shè)計(jì)時(shí)，AD736采用雙電源士5V供電，對(duì)Cc端采用AC模式。其特點(diǎn)是投切速度快，能對(duì)多級(jí)電容器組進(jìn)行投切，投入時(shí)無涌流，切除時(shí)無過電壓，避免了電容器投切時(shí)的過渡過程，從而避免了涌流和過電壓對(duì)電容器的損害，延長(zhǎng)了電容器和其它電氣元件的壽命。否則，由電容器組上電壓跳變所產(chǎn)生的沖擊電流可能損壞交流開關(guān)和電容器組，并且對(duì)電網(wǎng)電壓質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。然后開放串行口中斷，掃描鍵盤，如果有鍵按下，進(jìn)入鍵處理模塊，進(jìn)行各種參數(shù)的設(shè)定。液晶顯示接口協(xié)議為ASK/ANSWER握手方式。8OC196KB串行口的工作受串行口控制/狀態(tài)寄存器(SPCON/SPSTAT)的控制，兩寄存器共用一個(gè)地址單元11H。上位機(jī)可用visual basic Comm控件，定義相同的波特率和通信方式來發(fā)送和接收單片機(jī)傳送的數(shù)據(jù)。由于電容器組三角形接線比電容器星形界線能充分利用電容器，因而我們?cè)趯?shí)際電容器接線中采用三角形接線。 二、傳播路徑。第三節(jié) 干擾的耦合方式 干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過一定的耦合通道才對(duì)測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)生作用的。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。下面來介紹產(chǎn)生干擾的原因及解決方法。第四節(jié) 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集軟件包括兩部分:一是電流電壓的采集:一是功率因數(shù)角的采集。串行口的波特率由16位波特率寄存器(BAUDREG，位于000EH單元)的內(nèi)容決定。在ASK=O后的任意時(shí)刻開始發(fā)送命令到OCMJ，先把命令的當(dāng)前字節(jié)放到口寄存器上，接著發(fā)高電平ANSWER脈沖把當(dāng)前命令字節(jié)鎖存到OCMJ中。可通過鍵盤“手動(dòng)/自動(dòng)”鍵來選擇按照手動(dòng)或自動(dòng)兩種不同的方式運(yùn)行。 檢測(cè)點(diǎn)A由于不能直接檢測(cè)負(fù)載的物理量，測(cè)量的為補(bǔ)償后的電流電壓值，不易實(shí)現(xiàn)多組電容器的一次快速投切，通常采用逐級(jí)漸進(jìn)的投切方式，速度較慢，因此僅適用于負(fù)載運(yùn)行較平穩(wěn)，無大容量沖擊負(fù)載，不需要快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合。 一組電容器接線方式由于電容器兩端電壓不能突變，當(dāng)電容器投入時(shí)刻選擇不對(duì)時(shí)，將產(chǎn)生很大的暫態(tài)沖擊電流。80C196KB片內(nèi)集成了8路模擬開關(guān)、采樣保持電路和10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣和保持，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。用單片機(jī)讀出其定時(shí)值，再由運(yùn)算程序運(yùn)算后得出功率因數(shù)cos的值。電流i和電壓u經(jīng)互感器后，其輸出信號(hào)經(jīng)過零檢測(cè)器，使過零檢測(cè)器的輸出信號(hào)通過異或門的輸出信號(hào)是一個(gè)脈沖寬度與i、u兩信號(hào)之間的相位差成正比的脈沖序列信號(hào)。RS232與TTL、MOS邏輯電平不同，邏輯零電平規(guī)定為+5V +15V之間，因此RS232驅(qū)動(dòng)器與TTL電平連結(jié)必須通過電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)有鍵按下時(shí)，鍵盤芯片采用行列掃描法識(shí)別按下的鍵，由單片機(jī)接收并處理。MS196系列單片機(jī)使用方式非常靈活，即可以以16位數(shù)據(jù)總線模式工作，也可以以8位數(shù)據(jù)總線模式工作，兩種總線可以動(dòng)態(tài)切換。當(dāng)電容器級(jí)數(shù)越限時(shí)，按最大或最小級(jí)數(shù)投切。將負(fù)荷的功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)浇咏诳墒闺娋W(wǎng)的無功和電壓得到改善。各參數(shù)表如下： 線路S1S2S3S4 電阻R無功功率kvar有功功率kvarkkC元/kvarβ元/kW無功補(bǔ)償?shù)闹匾康闹皇墙祿p節(jié)能，因此，從線損最少的角度來確定補(bǔ)償容量，是我們首先應(yīng)重視的問題。這一范圍的無功補(bǔ)償策略，包括兩個(gè)方面的內(nèi)容:一是確定補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)和補(bǔ)償容量，對(duì)無功補(bǔ)償總?cè)萘窟M(jìn)行合理分配，這是事先規(guī)劃；二是要能動(dòng)態(tài)反應(yīng)電網(wǎng)中無功功率的變化，