【正文】 雜，目前僅美國Inez變電站安裝了這一裝置。而低壓無功補償中要求裝置體積小、重量輕、結構簡單易于安裝和維護，因此TSC和TCR裝置非常適合于在無功就地補償領域推廣。目前國內(nèi)外對SVG的建模、控制模式、結構設計和不對稱控制等做了很多研究，但目前還有很多理論和實際運用的問題尚待解決。目前國內(nèi)外對SVC的研究集中在控制策略上，模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡和專家系統(tǒng)等智能控制手段也被引入SVC控制系統(tǒng)，使SVC系統(tǒng)的性能更加提高。鮑威利公司已造出此種補償器用于高壓輸電系統(tǒng)的無功補償。TCR是用來吸收系統(tǒng)的無功功率的。晶閘管投切電容器(Thyristor Swith CapacutorTSC) 和晶閘管控制電抗器(Thyristor Control ReactorTCR)是其典型代表。目前這種開關主要是交流接觸器和電力電子開關。FACTS的多個類型都具有諧波抑制和無功補償能力。目前在我國仍是主要的無功補償方式。同步調(diào)相機雖然能進行動態(tài)補償，但它屬于旋轉設備，運行中的損耗和噪聲都比較大，目前在現(xiàn)場仍有使用，但在技術上已顯落后。這些負荷大致可分為兩類:一是負荷本身在運行過程中就呈現(xiàn)非線性，二是當負荷投入或切除時引起無功變化。顯然，這些無功功率如果都要由發(fā)電機提供并經(jīng)過長距離傳送是不合理的，通常也是不可能的。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡元件的阻抗主要是電感性的，因此，簡單的說，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，這在相當寬的范圍內(nèi)可以實現(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)實現(xiàn)。無功功率對供電系統(tǒng)和負荷的運行都是十分重要的。近30年來，由于超高壓遠距離輸電系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)中無功功率的消耗也日益增大。因此，有效減小線路無功電流，不僅增大了有功輸送能力，而且有利于降低變壓器低壓側到末端負荷間的線路損耗，改善末端電壓質(zhì)量。解決這一問題，目前主要措施是增容，即擴大變壓器和配電線路容量，從而提高供電能力。然而，由于廠礦單位、住宅小區(qū)、部隊營區(qū)等配電線路更新改造速度相對滯后，導致線路末端電壓遠低于允許范圍，洗衣機、空調(diào)等非照明設備難以正常工作，并對電器設備造成巨大危害。住宅設計推薦用電容量已達到40V因此，大力提高電網(wǎng)功率因素，降低線損，節(jié)約能源，挖掘發(fā)電設備的潛力，是當前電力網(wǎng)發(fā)展的趨勢。目前，美國電力主網(wǎng)設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，研究無功補償方面的技術經(jīng)濟政策。它們在消耗有功功率的同時，也需要吸收大量無功功率。本論文主要討論的是低壓終端無功補償。無功補償包括兩個方面，一是對系統(tǒng)，即對輸電線的補償；二是對負荷的補償。由于大型電機和電力電子裝置的應用日益廣泛，使得無功問題引起人們越來越多的關注。它可以補償?shù)蛪号潆娋€路本身的無功損耗及廣大用戶用電設備的部分無功需要，使無功盡可能就地達到平衡，減少無功在電網(wǎng)中的流動，這對降低線損、改善電壓質(zhì)量和提高供電能力是十分有利的。低壓電網(wǎng)消耗的無功功率主要靠上級電網(wǎng)遠距離輸送，由于大量的無功功率在電網(wǎng)中流動，造成線損、電壓降增大，降低了電能質(zhì)量、電網(wǎng)的經(jīng)濟效益和配電變壓器的供電能力。同時，由于新增電氣負荷大量采用電動機、壓縮機等旋轉設備和電力電子裝置。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滯后。關鍵詞:無功補償，有功損耗，補償策略，諧波，80C196KB單片機AbstractDue to increasing loads of electric power system, demand on reactive power was also increasing. Because transmission of reactive power in electric network can lead to network 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 network.This paper introduced the principle and objective of var pensation, present the model of reactive power optimization planning about low voltage system. According as radiant or other power system, the pensatory capability was gained. On real time pensation, aimed at different load condition, based the former research. This paper deduced the linear integer model for capacitor switching and gave the resolving. And introduced the simple model direct on reactive power to some load where the reactive power changed rapidly. An intelligent device was designed for var pensation. The device took the 80C196KB single chip microcontroller as main control chip, took reactive power as control target and took voltage as restricting condition. In this paper, it expounded the principle and electric circuits of hardware and the design of software.Key words: Var Compensation, Power Loss, Strategy of Compensation, Harmonic Currents，80C196KB Single Chip目 錄摘 要 iAbstract ii第一章 緒 論 1第一節(jié) 課題背景 1第二節(jié) 國內(nèi)外對無功功率研究 4第三節(jié) 負荷無功補償?shù)哪康暮鸵饬x 5第四節(jié) 目前負荷補償?shù)牟蛔?7第五節(jié) 本設計的主要工作 8第二章 低壓終端無功補償?shù)睦碚摵脱a償策略 9第一節(jié) 無功功率與功率因數(shù)的關系 9第二節(jié) 影響功率因數(shù)的主要因素 10第三節(jié) 無功補償?shù)囊话惴椒?10第四節(jié) 采取適當措施，設法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù) 17第五節(jié) 負荷無功補償原理 17一、感性負載端并聯(lián)電容器補償 18二、 感性負載端并聯(lián)同步補償機 20三、感性負載串聯(lián)電容器提高功率因數(shù)進行無功補償 20第六節(jié) 低壓無功補償方式 21一、線路補償 21二、終端補償 22第七節(jié) 低壓無功補償?shù)暮侠砼渲迷瓌t 23第八節(jié) 低壓終端無功補償策略研究 24一、離線補償策略 25二、實時動態(tài)補償策略 27第三章 系統(tǒng)的硬件設計 30第一節(jié) 系統(tǒng)硬件總體結構設計 30一、8OC196KB芯片的特點 30二、控制器存儲空間擴展 31第二節(jié) 系統(tǒng)硬件的各部分組成及功能 32一、鍵盤電路 32二、顯示電路 32三、通信接口電路 33四、數(shù)據(jù)采集通道電路 34五、電容器組投切電路 35第四章 控制系統(tǒng)的軟件設計 38第一節(jié) 系統(tǒng)總體軟件設計 38第二節(jié) 鍵盤顯示接口軟件設計 39第三節(jié) 通信軟件設計 40第四節(jié) 數(shù)據(jù)采集軟件設計 41第五節(jié) 計算部分軟件設計 41第五章 控制系統(tǒng)的抗干擾設計 43第一節(jié) 干擾的形成 43第二節(jié) 干擾的分類 43第三節(jié) 干擾的耦合方式 43第四節(jié) 硬件抗干擾措施 44一、抑制干擾源 44二、切斷干擾傳播路徑 45三、提高敏感器件的抗干擾性能 46四、其它常用抗干擾措施 46結 論 49參考文獻 50外文資料 51中文譯文 55致 謝 58第一章 緒 論隨著人們生活水平的提高和家用電器的普及，低壓用戶，特別是住宅用戶的用電量大幅增長。設計了一套以80C196KB為核心的智能無功補償裝置，該裝置以無功功率最小作為控制策略，以電壓作為約束條件。在實時補償方面，針對不同的負荷狀況,根據(jù)配電網(wǎng)絡電容器組優(yōu)化投切模型，從實時的角度研究電容器組的投切，推導出電容器組實時投切的線性整數(shù)模型以及這種模型的解法。在電網(wǎng)中的適當位置裝設無功補償裝置成為滿足電網(wǎng)無功需求的必要手段。畢業(yè)設計說明書　　　　　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率大大降低且嚴重影響供電質(zhì)量。論文分析了無功補償?shù)脑砗湍康?，針對當前低壓無功補償?shù)那闆r，給出了無功補償?shù)碾x線優(yōu)化方法，并結合輻射狀電網(wǎng)和非輻射狀電網(wǎng)得出相應的補償容量。對一些無功變化迅速的負荷，則給出直接以無功功率做控制量的簡單模型。論文闡述了該控制器的硬件原理及電路圖和軟件框圖。低壓電網(wǎng)出現(xiàn)多處過負荷現(xiàn)象，與此同時功率因數(shù)也在進一步降低。導致線路末端電壓遠低于允許范圍，洗衣機、空調(diào)器等非照明負荷難以正常工作，并對電器設備造成巨大危害。對無功功率需求很大，因而導致低壓線路損耗顯著增大，整個低壓電網(wǎng)的功率因數(shù)很低。此外，低壓電網(wǎng)的用戶面廣而且量大，因此，在目前情況下，為低壓電網(wǎng)加裝適量的無功補償電容器是非常必要的。無功補償是涉及電力電子技術、電力系統(tǒng)、電氣自動化技術、理論電工等領域的重大課題。同時，也由于電力電子技術的飛速發(fā)展，在無功補償方面也取得了一些較明顯的進展。低壓電網(wǎng)負荷補償是電力系統(tǒng)無功補償中重要的組成部分，它著重于在負載端對電網(wǎng)中負載消耗的無功功率進行補償。第一節(jié) 課題背景現(xiàn)代電網(wǎng)中，電動機等感性負荷占據(jù)相當大比重。無功功率的出現(xiàn)不僅導致發(fā)電機出力下降，降低了輸配電設備效率，而且還增大了網(wǎng)損，嚴重影響供電質(zhì)量。從實際情況看，世界上工業(yè)比較發(fā)達的國家，其電網(wǎng)功率因數(shù)都比較高。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。A／m 以上。同時，由于新增電氣負載大量采用電動機、壓縮機等旋轉設備和電力電子裝置，對無功功率需求很大，因而導致小區(qū)內(nèi)部線路損耗顯著增大。但是，一方面增容投資大，施工工程量大，周期長，另一方面由于末端無功仍需由低壓側集中補償系統(tǒng)提供，輸電線路利用效率仍然較低。研究開發(fā)線路終端用無功功率補償裝置具有明確的經(jīng)濟意義和社會效益。低壓電網(wǎng)中，隨著居民生活水平的提高和家用電器的普及，以及小工業(yè)用戶的增多，電網(wǎng)的功率因數(shù)大都比較低，尤其是電力電子裝置的應用日益廣泛，而大多數(shù)電力電子裝置的功率因素很低，造成電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，也給電網(wǎng)帶來額外負擔，因此，利用無功補償技術正成為當前世界各國電力設計及決策人員的共識，無功補償裝置的投資已被列入電力投資的整體規(guī)劃中，成為一個不可缺少的環(huán)節(jié)。當無功功率不足時，將降低發(fā)電機的有功功率輸出，使電源設備的利用率下降，而且，使電力線路的電壓損失加大，造成電能質(zhì)量下降，還使供電系統(tǒng)損耗加大，造成了能源的損失。不僅大多數(shù)網(wǎng)絡元件消耗無功功率，大多數(shù)負載也需要消耗無功功率。在工業(yè)企業(yè)中，電弧爐、感應爐、電焊機、感應焊機、軋鋼廠、礦井卷揚機、特大型電動機(尤其是頻繁啟動者)、礦場的挖掘機、同步加速器等都是需要補償?shù)牡湫拓摵伞鹘y(tǒng)的無功功率補償裝置主要為同步調(diào)相機和并聯(lián)電容器。并聯(lián)電容器補償簡單經(jīng)濟，靈活方便，有取代同步調(diào)相機的趨勢，但只能補償固定無功，還可能與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導致諧波放大。隨著現(xiàn)代電力電子技術在電氣傳動領域的廣泛應用，相控技術、脈寬調(diào)制等技術被引入到電力系統(tǒng)，與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)控制技術相結合，產(chǎn)生了近幾年出現(xiàn)的新技術—柔性交流輸電系統(tǒng)(Flexible AC Transmission SystemFACTS)，其本質(zhì)就是將高壓大功率的電力電子技術應用于電力系統(tǒng)中，以增強對電力系統(tǒng)的控制能力，提高原有電力系統(tǒng)的輸電能力。靜止無功補償(Static Var CompensatorSVC) 是它的一個類型，靜止無功補償技術是20世紀70年代以后發(fā)展起來的，是指用不同的靜止開關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。但用接觸器來投切會出現(xiàn)巨大的沖擊涌流，而且閉合時觸頭微動導致電弧燒損嚴重，現(xiàn)在靜止無功補償器一般專指使用晶閘管的無功補償設備。TSC補償器可以很好的補償系統(tǒng)所需的無功功率，如果級數(shù)分得夠細，基本上可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，瑞典某鋼廠的兩臺1O0t電弧爐安裝60Mvar的TSC后，%的波動范圍。瑞士勃郎此外，SVC還包括TSC十TCR混合型的補償器，我國平頂山至武漢鳳凰山5OOkV變電站引用進口的無功補償設備就是TSC十TCR型。世界上已投運的輸電用SVC大約150套，我國運行于500kV輸電系統(tǒng)的也有5臺，型式為TCR+TSC，均為進口設備，國內(nèi)工業(yè)應用的TCR裝置大約有20套，其中一小半為國產(chǎn)設備，