【文章內(nèi)容簡介】 31 第 5章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 33 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 33 系統(tǒng)硬件的各部分組成及功能 33 中央控制單元 33 模擬輸入電路 36 (1) 電壓互感器 SPT204A 37 (2) 精密互感器 SCT254AK 38 (3) 80C196KC 中的 A/D 轉(zhuǎn)換器 40 程序存儲單元 44 輸出單元 46 結(jié)束語 49 參考文獻 50 I 低壓無功補償裝置的設(shè)計 摘 要 ： 隨著電力系統(tǒng)負荷的增加，對無功功率的需求也日益增加。由于無功功率在電網(wǎng)中傳輸會造成網(wǎng)絡(luò)損耗以及受電端電壓下降，因此大量的無功功率在電網(wǎng)中傳輸必然使電能利用大大降低且嚴重 影響供電質(zhì)量。在電網(wǎng)中的適當位置裝設(shè)無功補償裝置成為滿足電網(wǎng)無功需求的必要手段。本文研究一種適合于低壓配電網(wǎng)進行集中無功補償?shù)木чl管投切電容器裝置（ Thyristor Switch CapacitorTSC） 。針對傳統(tǒng)的有觸點和無觸點的無功補償裝置的有級無功補償?shù)娜秉c，研究了采用光電雙向可控硅驅(qū)動器 MOC3061控制雙向晶閘管來實現(xiàn)電容器無級投切的無功補償方法。 本文采用 80C196KC 單片機芯片作為無功補償裝置的控制系統(tǒng)的核心，該裝置是以無功功率最小作為控制策略，以電壓作為約束條件。該無功補償裝置 是由主電路、檢測電路、控制電路、驅(qū)動電路四部分組成。裝置能夠?qū)崿F(xiàn)無功功率的快速、準確補償，在低壓城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)中具有較好的實用性以及廣闊的應用前景。 關(guān)鍵詞 ： 無功補償；晶閘管； 80C196KC 單片機；電容器投切 II The design of low— voltage reactive power pensator device Abstract: Due to increasing loads of electric power system, demand on reactivepower was also increasing. Because transmission of reactive power in electric work can lead to work loss and stepdown voltage, transmission of a great deal of reactive power necessarily resulted in reduction of using efficiency of power energy and severely effected voltage quality. It became necessary means that reactive power pensation devices were installed in proper position of electric work. A TSC reactive power pensation device which was fit for lowvoltage distribution work was introduced in this paper. 80C196KC was a sort of cheap Single Chip Microputer and was applied to control system of reactive power pensation device which includes 4 main parts: main circuit, measuring circuit, control circuit and drive circuit. It processed preferably practicability and wide application foreground in low voltage city work and country work. Keywords： reactive pensation。 Thyristor。 80C196KC Singlech。 Switching of capacitor 1 第 1 章 緒論 無功功率的危害 在電力系統(tǒng)中，由于電感、電容元件的存在，不僅系統(tǒng)中存在著有功功率，而且存在無功功率。雖然無功功率本身不消耗能量，它的能量只是在電源及負載間進行傳輸交換，但是在這種能量交換的過程會引起電能的損耗，并使電網(wǎng)的視在功率增大，這將對系統(tǒng)產(chǎn)生以下一系列負面影響： （ 1） 電網(wǎng)總 電流增加，從而會使電力系統(tǒng)中的元件，如變壓器、電器設(shè)備、導線等容量增大，使用戶內(nèi)部的起動控制設(shè)備、量測儀表等規(guī)格、尺寸增大，因而使初投資費用增大。在傳送同樣的用功功率情況下，總電流的增大，使設(shè)備及線路的損耗增加，使線路及變壓器的電壓損失增大。 （ 2） 電網(wǎng)的無功容量不足，會造成負荷端的供電電壓低，影響正常生產(chǎn)和生活用電；反之，無功容量過剩，會造成電網(wǎng)的運行電壓過高，電壓波動率過大。 （ 3） 電網(wǎng)的功率因數(shù)低會造成大量電能損耗，當功率因數(shù)由 下降到 時，電能損耗將近提高了一倍。 （ 4） 對電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè) 備來說，無功電流的增大，對發(fā)電機轉(zhuǎn)子的去磁效應增加，電壓降低，如過度增加勵磁電流，則使轉(zhuǎn)子繞組超過允許溫升。為了保證轉(zhuǎn)子繞組正常工作，發(fā)電機就不允許達到預定的出力。此外，原動機的效率是按照有功功率衡量的，當發(fā)電機發(fā)出的視在功率一定時，無功功率的增加，會導致原動機效率的相對降低。 目前，隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，工廠大量使用大功率開關(guān)器件組成的設(shè)備對大型、沖擊型負載供電，這使電能質(zhì)量問題日益嚴重。如果，不進行無功補償，在正常運行時，會反復地使負載的無功功率在很大的范圍內(nèi)波動，這不僅使電氣設(shè)備得不到充分的利用 ，網(wǎng)絡(luò)傳輸能力下降，損耗增加，甚至還會導致設(shè)備損壞、系統(tǒng)癱瘓。 在我國電力工業(yè)發(fā)展過程中，因多年“重發(fā)電、輕供電”思想的影響，造成電網(wǎng)建設(shè)落后，結(jié)構(gòu)不合理，導致城市和農(nóng)村配電網(wǎng)無功補償不足，電能質(zhì)量不高等。系統(tǒng)無功對電壓影響大。無功功率的不足或過大，將引起系統(tǒng)電壓的下降或上升，從而造成電能的損失和浪費十分嚴重。 從微觀角度看，隨著電網(wǎng)容量的擴增，用戶家用電器感性負載的不斷增加，使得城市配電網(wǎng)公用變低壓側(cè)功率因數(shù)較低。以長沙市為例，統(tǒng)計表明，城網(wǎng)的公用變低壓側(cè)功率因數(shù)均在 之間。過低的功率因數(shù)導致 公用變低壓側(cè)線路損耗大，供電電壓指標不能滿足用戶要求。用電高峰期，用戶末端電壓遠遠低于國家標準，而用電低谷期， 2 第 1 章 緒論 無功功率的危害 在電力系統(tǒng)中，由于電感、電容元件的存在，不僅系統(tǒng)中存在著有功功率，而且存在無功功率。雖然無功功率本身不消耗能量，它的能量只是在電源及負載間進行傳輸交換，但是在這種能量交換的過程會引起電能的損耗，并使電網(wǎng)的視在功率增大，這將對系統(tǒng)產(chǎn)生以下一系列負面影響： （ 1） 電網(wǎng)總電流增加，從而會使電力系統(tǒng)中的元件，如變壓器、電器設(shè)備、導線等容量增大，使用戶內(nèi)部的起 動控制設(shè)備、量測儀表等規(guī)格、尺寸增大，因而使初投資費用增大。在傳送同樣的用功功率情況下，總電流的增大，使設(shè)備及線路的損耗增加，使線路及變壓器的電壓損失增大。 （ 2） 電網(wǎng)的無功容量不足，會造成負荷端的供電電壓低，影響正常生產(chǎn)和生活用電；反之，無功容量過剩，會造成電網(wǎng)的運行電壓過高，電壓波動率過大。 （ 3） 電網(wǎng)的功率因數(shù)低會造成大量電能損耗，當功率因數(shù)由 下降到 時，電能損耗將近提高了一倍。 （ 4） 對電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來說，無功電流的增大，對發(fā)電機轉(zhuǎn)子的去磁效應增加，電壓降低，如過度增加勵磁電流，則使 轉(zhuǎn)子繞組超過允許溫升。為了保證轉(zhuǎn)子繞組正常工作，發(fā)電機就不允許達到預定的出力。此外，原動機的效率是按照有功功率衡量的，當發(fā)電機發(fā)出的視在功率一定時，無功功率的增加，會導致原動機效率的相對降低。 目前，隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，工廠大量使用大功率開關(guān)器件組成的設(shè)備對大型、沖擊型負載供電，這使電能質(zhì)量問題日益嚴重。如果，不進行無功補償，在正常運行時，會反復地使負載的無功功率在很大的范圍內(nèi)波動，這不僅使電氣設(shè)備得不到充分的利用，網(wǎng)絡(luò)傳輸能力下降，損耗增加，甚至還會