电网无功功率补偿控制系统的设计

摘要：文中介绍了一种用单片机系统、输入/输出电路、键盘显示电路和通信接口电路组成的电网无功功率补偿控制系统的设计方法,详细介绍了这种设计方法的系统硬件组成和软件设计方案并给出了其抗干扰的方法,最后给出了该控制系统的软件设计流程图。

关键词：无功功率补偿可控硅电网

1 前言

在电力系统中,电压是衡量电能质量的一个重要指标,保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之,而无功与电压有着极为密切的关系。一方面,电压变化时无功负荷的变化远远大于有功负荷的变化;另一方面,无功负葆引起的电压波动也远大于有功负荷的变化。如果电力系统的无功电源比较充足,就能满足较高水平下无功平衡的需要,系统也将具有较高的运行电压水平,反之,无功不足就反映为运行电压水平偏低,可能造成电压崩溃,从而破坏电力系统的安全运行和运行稳定性。因此,电压和无功的合理调整在提高电能质量、降低网损、操作电网运行的稳定性和安全性等方面具有极为重要的意义。

调整无功的方法就是根据无功功率的大小来调整电网补偿电容器的大小。因为无功功率传输损耗大,不宜长距离输送,因此,负荷所需的无功应尽量做到就地供应。

2 系统硬件设计

本电网无功功率补偿控制系统的硬件组成框图如图1所示。它主要有单片机系统（由80196单片机、74LS373、FLASH MEMERY 29C256组成的自复位电路）、键盘显示电路、输入电路、输出电路和通信接口电路MAX232等部分组成。

2.1 单片机系统

该系统的核心部分一片80196KB微处理器,80196KB为MCS-96系列16位处理器;其强大的功能,丰富的资源和高效率等优点,为整个系统的快速、实时运转奠定了基础。

2.2 输入电路

输入电路由电压、电流的相位差检测电路和电压、电流有效值检测电路两部分组成。电压、

电网的无功补偿—

摘要电压是电能质量的重要指标之一，网损是电力企业的一项重要综合性技术经济指标。长期以来电力系统网络损耗问题比较突出，而无功补偿是降低线损的有效手段。随着电力系统负荷的增加，对无功功率的需求也日益增加。在电网中的适当位置装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。本文从无功补偿的现实意义出发，分析了无功补偿的必要性和经济效益。简单介绍了目前无功补偿研究的现状，探讨无功补偿的原理并对主要的几种无功补偿方式进行了简要的分析，给出本文设计用于并联电容器组补偿方式的智能低压无功补偿装置的研究任务。装置采用ATT7022A检测电网运行参数，减少了CPU运算量，提高电网参数辨识的精度，并可以简化系统软件设计。系统以Atlmega64处理器为控制核心，采用功率因数控制和电压限制相结合的方式工作，并给出采用永磁真空开关在特定电压相角投切电容器的方法，有效解决了电容器投切过程中在线路上产生涌流的缺点，并设有多种保护措施，保护系统可靠、稳定运行。装置还设计了友好的人机接口和通讯接口，使用方便。关键词：无功补偿、并连电容器、ATT7022A、Atlnega64

ABSTRACT V oltage is one of important quality index of electric power system. Power loss is an important synthesis technical and economic index of power companies. In the past several years, the problem of power loss is very serious. However, reactive compensation is an effective method to save power loss .Due to increasing loads of electric power system, demand of reactive power was also increasing. It became necessary means that reactive power compensation devices were installed in proper position of electric network. This thesis considers the significance of reactive Power compensation and analyses the indispensability and economic benefits of reactive Power compensation. The development status of reactive power compensation is briefly introduced. Principles of reactive power compensation are explained. Several primary reactive power compensation solutions are discussed. This thesis proposed an intelligent low voltage reactive compensation control scheme and implemented device for shunt capacitor compensation. An ATT7022A is adopted to detect the power grid operation information to reduce the calculation volume of CPU and enhance the precision of power grid parameter identification. This also simplifies design work of the software. ATMEGA64 is utilized as the main process unit and method combining power factor control and voltage limitation is used as the system working mode. Specific voltage phase is determined to switching shunt capacitor via permanent magnetic vacuum synchronous switch. Thus the surge produced during the traditional capacitor switching method is greatly diminished. It provides diverse protect measures to ensure the stability and reliability. It bears friendly human machine

电力系统频率及有功功率的自动调节

电力系统频率及有功功率的自动调节摘要在现实中系统功率并不是一个恒定的值，而是随时变化的，在系统中，每时每刻发电功率和用电功率基本平衡。而功率又是影响频率的主要因素，当发电功率与用电功率平衡时，频率基本稳定，当发电功率大于用电功率时系统频率则上升，反之则下降，所以系统对有功功率和频率进行调整。本文研究了电力系统频率及有功功率的自动调节进行了详细的研究与论证。关键词：频率有功功率自动调节第一章频率和有功功率自动控制的必要性 1电力系统频率控制的必要性A频率对电力用户的影响（1）电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化,这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量”甚至会出现次品和废品。（2）电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能，频率过低时有些设备甚至无法工作。这对一些重要工业和国防是不能允许的。（3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低，导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常运行。 B频率对电力系统的影响（1）频率下降时，汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使用寿命，重则可能产生裂纹。对于额定频率为50Hz的电力系统，当频率低到45Hz附近时，某些汽轮机的叶片可能因发生共振而断裂，造成重大事故。（次同步谐振，1970、1971年莫哈维电厂790MV机组的大轴损坏事故）（2）频率下降到47-48HZ时，火电厂由异步电动机驱动的辅机（如送风机、送煤机）的出力随之下降，从而使火电厂发电机发出的有功功率下降。这种趋势如果不能及时制止，就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度。这种现象称为频率雪崩。出现频率雪崩会造成大面积停电，甚至使整个系统瓦解。（3）在核电厂中，反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求。当频率降到一定数值时，冷却介质泵即自动跳开，使反应堆停止运行。（4）电力系统频率下降时，异步电动机和变压器的励磁电流增加，使无功消耗增加，引起系统电压下降，频率下降还会引起励磁机出力下降，并使发电机电势下降，导致全系统电压水平降

低压无功补偿控制器设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告课题名称低压无功补偿控制器设计系别专业班姓名评分导师（签名） 2011年5月6日中国石油大学胜利学院

低压无功补偿控制器设计开题报告 1国内外研究现状早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器。同步调相机可理解为专门用来产生无功功率的同步电机，可根据需要控制同步电机的励磁，使其工作在过励磁或欠励磁的状态下，从而发出大小不同的容性或感性无功功率，因此同步调相机可对系统无功进行动态补偿。但是它属于旋转设备，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，成本高，且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。并联电容器简单经济，灵活方便，但其阻抗固定，不能跟踪负荷无功需求的变化即不能实现对无功功率的动态补偿。随着电力电子技术的发展，近几年出现了多种电力系统无功补偿新技术。电力电子技术是无功补偿技术的基础，电力电子器件向快速、高电压、大功率发展，使采用电力电子器件的无功补偿从根本上改变了交流输电网过去基本只依靠机械型、慢速、间断及不精确的控制的局面，从而为交流输电网提供了空前快速、连续和精确的控制以及优化潮流功率的能力。随着电力电子器件的发展，无功补偿控制器在其性能和功能上也出现不同的发展阶段。无功补偿控制器己由基于SCR的静止无功补偿器（Static Var Compensator-SVC）、晶闸管控制串联电容补偿器（Thyristor Controlled Series Compensator-TCSC）发展到基于GTO的静止无功发生器（Static Var Generator-SVG）、静止同步串联补偿器（StaticSynchoronous Series Compensator-SSSC）、统一潮流控制器（Unified Power FlowController-UPFC）、可转换静止补偿器（Convertible Static Compensator-CSC）等。（1）静止无功补偿器（SVC）早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器（Saturated Reactor-SC）型，1967年英国GEC公司制成了全世界上第一批饱和电抗器型SVC。饱和电抗器与同步调相机相比，具有静止型的优点，响应速度快，但因其铁心需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，所以未能占据静止无功补偿装置的主流。由于使用晶闸管的SVC具有优良的性能，所以十多年来占据了静止无功补偿装置的主导地位。因此，SVC一般专指使用晶闸管的静补装置。

国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则

国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则为进一步加强国家电网公司无功补偿装置的技术管理工作，规范电网无功补偿的配置要求，提高电网的安全、稳定、经济运行水平，国家电网公司在广泛征求公司各有关单位意见的基础上，制定完成了《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，并于8月24日以国家电网生［2004］435号印发，其全文如下：国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则第一章总则第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。第二章无功补偿配置的基本原则第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV 电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。第五条受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。第七条对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV 及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。

配电网无功补偿方式

配电网无功补偿方式合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损。而且由于我国配电网长期以来无功缺乏，造成的网损相当大，因此无功功率补偿是降损措施中投资少回收高的有效方案。配电网无功补偿方式常用的有：变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。配电网无功补偿方案 1 变电站集中补偿方式针对输电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿(如图1的方式1)，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和补偿主变的无功损耗。这些补偿装置一般连接在变电站的10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点。为了实现变电站的电压控制，通常采用无功补偿装置(一般是并联电容器组)结合变压器有载调压共同调节。通过两者的协调来进行电压/无功控制在国内已经积累了丰富的经验，九区图便是一种变电站电压/无功控制的有效方法。然而操作上还是较为麻烦的，因为由于限值需要随不同运行方式进行相应的调整，甚至在某些区上会产生振荡现象;而且由于实际操作中变压器有载分接头的调节和电容器组的投切次数是有限的，而在九区图没有相应的判断。因此，现行九区图的调节效果还有待进一步改善。 2 低压集中补偿方式在配电网中，目前国内较普遍采用的无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿(如图1的方式2)，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至几百千乏左右，根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。它主要目的是提高专用变用户的功率因数，实现无功补偿的就地平衡，对配电网和配电变的降损有积极作用，同时也有助于保证该用户的电压水平。这种补偿方式的投资及维护均由专用变用户承担。目前国内各厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切。就这种方案而言，虽然有助于保证用户的电能质量，但对电力系统并不可取。虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起，但线路的电压水平往往是由系统情况决定的。当线路电压基准值偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相去甚远，易出现无功过补偿或欠补偿。对配电系统来说，除了专用变之外，还有许多公用变。而面向广大家庭用户及其他小型用户的公用变，由于其通常安装在户外的杆架上，实现低压无功集中补偿则是不现实的：难于维护、控制和管理，且容易造成生产安全隐患。这样，配电网的无功补偿受到了很大地限制。 3 杆上补偿方式由于配电网中大量存在的公用变压器没有进行低压补偿，使得补偿度受到限制。由此造成很大的无功缺口需要由变电站或发电厂来填，大量的无功沿线传输使得配电网网损仍然居高难下。因此可以采用10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上(或另行架杆)进行无功补偿(如图1的方式3)，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。但由于杆上安装的并联电容器远离变电站，容易出现保护不易配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条件限制等问题。因此，杆上无功优化补偿必须结合以下实际工程要求来进行： (1)补偿点宜少，建议一条配电线路上宜采用单点补偿，不宜采用多点补偿; (2)控制方式从简。建议杆上补偿不设分组投切; (3)建议补偿容量不宜过大。补偿容量太大将会导致配电线路在轻载时出现过电压和过补偿现象;另外杆上空间有限，太多数电容器同杆架设，既不安全，也不利于电容器散热; (4)建议保护方式应简化。主要采用熔断器和氧化锌避雷器作简单保护。显然，杆上无功补偿主要是针对10kV馈线上的公用变所需无功进行补偿，因其具有投资小，回收快，补偿效率较高，便于管理和维护等优点，适合于功率因数较低且负荷较重的

无功功率补偿器设计.

目录摘要............................................................... 错误！未定义书签。 1 绪论............................................................. 错误！未定义书签。 1.1 课题背景与意义............................................. 错误！未定义书签。 1.1.1 无功功率的产生....................................... 错误！未定义书签。 1.1.2 无功功率的影响....................................... 错误！未定义书签。 1.1.3 无功补偿的作用....................................... 错误！未定义书签。 1.2 国内外研究现状............................................. 错误！未定义书签。 1.3 论文的主要研究内容......................................... 错误！未定义书签。 2 SVG的基础理论 (4) 2.1 无功功率和功率因数的定义 (4) 2.1.1正弦电路无功功率和功率因数 (4) 2.1.2 非正弦电路无功功率和功率因数 (4) 2.2 无功功率动态补偿原理 (5) 2.3阻抗补偿方案 (6) 2.3.1 晶闸管投切电容器TSC (6) 2.3.2 晶闸管控制电抗器TCR (7) 2.3.3晶闸管控制串联电容器TSC (8) 2.4 电压源变流器型补偿方案 (8) 2.4.1 无功功率发生器 (9) 2.4.2 开关型串联基波电压补偿器 (10) 3静止无功发生器（SVG）的设计 (11) 3.1 静止无功发生器(SVG)主电路 (11) 3.2 无功电流检测电路 (14) 3.3 无功控制电路 (15) 4系统仿真及分析 (17) 4.1 系统仿真模型 (17) 4.2 仿真结果与分析 (19) 小结与体会 (23) 参考文献 (24)

电力系统无功功率平衡与电压调整

电力系统无功功率平衡与电压调整由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为1％～2％。因此励磁损耗为 0/100Ty TN Q I S V (Mvar)(5-1-1)

另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S V (Mvar)(5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。二、系统综合负荷的电压静态特性电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综合负荷的电压静态

电力系统无功补偿论文

电力系统的无功优化、补偿及无功补偿技术对低压电网功率因数的影响电气与信息工程学院自动化13-2 马春野 20131802

电力系统的无功优化、补偿及无功补偿技术对低压电网功率因数的影响一前言随着国民经济的迅速发展，用电量的增加，电网的经济运行日益受到重视。降低网损，提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题，也是电力系统研究的主要方向之一。特别是随着电力市场的实行，输电公司（电网公司）通过有效的手段，降低网损，提高系统运行的经济性，可给输电公司带来更高的效益和利润。电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性, 而且可以降低有功网损和无功网损,使电力系统能够安全经济运行。无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。二无功优化和补偿的原则和类型 1、无功优化和补偿的原则在无功优化和无功补偿中，首先要确定合适的补偿点。无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定： 1)根据网络结构的特点，选择几个中枢点以实现对其他节点电压的控制； 2)根据无功就地平衡原则，选择无功负荷较大的节点。 3)无功分层平衡，即避免不同电压等级的无功相互流动，以提高系统运行的经济性。 4)网络中无功补偿度不应低于部颁标准0.7的规定。 2、无功优化和补偿的类型电力系统的无功补偿不仅包括容性无功功率的补偿而且包括感性无功功率的补偿。在超高压输电线路中(500kV及以上)，由于线路的容性充电功率很大，据统计在500kV 每公里的容性充电功率达1.2Mvar／km。这样就必须对系统进行感性无功功率补偿以抵消线路的容性功率。如实际上，电网在500kV的变电所都进行了感性无功补偿，并联了高压电抗和低压电抗，使无功在500kV电网平衡。

电网建设中的无功补偿

X 10 电网建设中的无功补偿 1功率因数和无功功率补偿的基本概念 1.1功率因数：电网中的电气设备如电动机变压器等属于既有电感又有电阻的电感性负载，电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，相位角的余弦 cos ?即是功率因数，它是有功功率与视在功率之比即 cos ? = P/S 。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度及用电管理水平的一个重要指标。 1.2无功功率补偿：把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性装置却在吸收能量，能量在相互转换，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。 2无功补偿的目的与效果 2.1补偿无功功率，提高功率因数 2.2提高设备的供电能力由P = S ? cos ?可看出，当设备的视在功率 S 一定时，如果功率因数cos ? 提高，上式中的P 也随之增大，电气设备的有功出力也就提高了。 2.3降低电网中的功率损耗和电能损失由公式I = P/( ? U ? cos ? )可知当有功功率P 为定值时，负荷电流I 与 cos ?成反比，安装无功补偿装置后，功率因数提高，使线路中的电流减小，从而使功率损耗降低：△ P =I 2R,降低电网中的功率损耗是安装无功补偿设备的主要目的。 2.4改善电压质量在线路中电压损失4U 的计算公式如下： A U= 式中 A U ——线路中的电压损失kV P ——有功功率MW

]=300 X( 1. 33— 0. 48) =255 (kvar ) Q= Q -- 无功功率Mvar U -- 额定电压kV R ――线路总电阻Q X L ――线路感抗Q 由上式可见，当线路中的无功功率 Q 减少以后，电压损失4U 也就减少了 2.5减少用户电费开支，降低生产成本。 2.6减小设备容量，节省投资。 3无功补偿容量的选择 3.1按提高功率因数值确定补偿容量 Q c 式中P ——最大负荷月的平均有功功率 kW cos ? i cos ? 2 - 补偿前后功率因数值例如：某加工厂最大负荷月的平均有功功率为 300kW 功率因数cos ?二0.6，拟将功率因数提高到0.9，则所选的电容器容量为： 3.2按提高电压值确定补偿容量Q (kvar ) 式中 △ U 需要提高的电压值 V (kvar ) Q=300X[

第五章电力系统有功功率和

第五章电力系统有功功率和频率调整第一节电力系统中有功功率的平衡一、有功功率负荷的变动和调整控制 L L G P P P ?∑+∑=∑ 如图5－1中所示，负荷可以分为三种。第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有很大的偶然性。第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷。第三种变动幅度最大，周期也最长，这一种是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。第三种负荷基本上可以预计。据此，电力系统的有功功率和频率调整大体上也可分为一次、二次、三次调整三种。一次调整或频率的一次调整指由发电机组的调速器进行的、对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。二次调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整。三次调整实际上就是按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。二、有功功率电源和备用容量装机容量——所有发电设备容量总和。电源容量——可投入使用的容量之和。备用容量——系统电源容量减去最大发电负荷（包括网损、负荷、厂用电等）。

系统备用容量可分为热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用等。所谓热备用运转中的发电设备可能发的最大功率与系统发电负荷之差。冷备用则指未运转的发电设备可能发的最大功率。负荷备用是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划外的负荷增加而设置的备用。事故备用是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。检修备用是使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。电力工业是线性工业，除满足当前负荷的需要设置上述备用外，还应计及负荷超计划增长而设置一定的备用。这种备用就称国民经济备用。具备了备用容量，才可能谈论它们在系统中各发电设备和发电厂之间的最优分配以及系统的频率调整问题。第二节电力系统中有功功率的最优分配一、有功功率最优分配电力系统中有功功率的分配有两个主要内容，即有功功率电源的最优组合和有功功率负荷的最优分配。有功功率电源的最优组合是指系统中发电设备或发电厂的合理组合，也就是通常所说谓的合理开停。有功功率负荷的最优分配是指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。最常用的是按所谓等耗量微增率准则分配。二、最优分配负荷时的目标函数和约束条件 1．耗量特性电力系统中有功功率负荷合理分配的目标是在满足一定约束条件的前提下，尽可能节约消耗的一次能源。因此，必须先明确发电设备单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系，即发电设备输入与输出的关系。这关系称耗量特性，如图5－2所示。耗量特性曲线上某一点纵坐标和横坐标的比值，即单位时间内输入能量与输 μ。耗量特性曲线上某点切线的斜率称耗量微增出功率之比称比耗量μ。P F/ =

JKWC无功功率自动补偿器使用说明

JKW5C无功功率自动补偿控制器是低压电容器的配套产品。本公司根据不同用户的需求，成功地开发了JKL5C、JKL8C、JKG2B、JKGF、 JKW5C等五种型号的智能化系列控制器，控制路数有4，6，8，10，12不等。产品采用微型计算机控制，技术先进、功能完美、抗干扰力强，运行稳定可靠，补偿精度高，外形美观，是电容器厂家首选的产品。 JKW5C无功功率自动补偿控制器使用条件 1、海拔高度：不超过2500米 2、环境温度：-5℃~+40℃ 3、相对湿度：40℃时，≤50%；20℃时≤90% 4、周围环境无腐蚀气体，无导电性尘埃，无易燃易爆介质。 5、安装处无剧烈振动。 JKW5C无功功率自动补偿控制器项目 Items JK5C/JKL8C JKG2B JKGF JKW5C

额定工作电压 Rated working voltage 380V±20%,50Hz 220V±10%,50Hz 220V±10%,50Hz 380V±20%,50Hz 电流取样输入 Sampled input current 交流Iin≤5A,(AC,Iin≤5A) 交流Iin≤5A,(AC,Iin≤5A) 交流Iin≤5A,(AC,Iin≤5A) 交流Iin≤5A,(AC,Iin≤5A) 输出触点容量Output contact capacity 220V×5A,380V×3A

220V×5A,380V×3A 220V×5A,380V×3A 220V×5A,380V×3A 介电强度 Dielectric strength 交流3000V(AC3000V) 交流3000V(AC3000V) 交流4000V(AC4000V) 交流3000V(AC3000V) 工作方式 Working method 连续 Continuous 连续 Continuous 连续 Continuous 连续 Continuous

电网的无功补偿与电压调整

电网的无功补偿与电压调整、输电网的无功补偿与电压调整输电网多数无直供负载，一般不为调压目的而设置无功补偿装置。参数补偿多用于较长距离的输电线路，有串联补偿（又称纵补偿）与并联补偿（又称横补偿）之分。电压支撑则多用于与地区受电网络连接的输电网的中枢点。 1.1电抗器补偿电抗器是超高压长距离输电线路的常用补偿设备，用以补偿输电线路对地电容所产生的充电功率，以抑制工频过电压。电抗器的容量根据线路长度和过电压限制水平选择，其补偿度（电抗器容量与线路充电功率之比）国外统计大多为70-85，个别为65，一般不低于60。电抗器一般常设置在线路两端，且不设断路器。 1.2串连电容补偿串联电容用来补偿输电线路的感抗，起到缩短电气距离提高稳定性水平和线路的输电容量的作用。串联电容器组多为串、并联组合而成，并联支数由线路输送容量而定，串联个数则由所需的串联电容补偿度（串联电容的容抗与所补偿的线路感抗之比）而定。串联电容补偿一般在50以下，不宜过高，以免引起系统的次同步谐振。输电网中因阻抗不均而造成环流时，也可用串联电容来补偿。日本在110kV环网中就使用了串联电容补偿。 1.3中间同步或静止补偿在远距离输电线路中间装设同步调相机或静止补偿装置，利用这些

装置的无功调节能力，在线路轻载时吸收线路充电功率，限制电压升高；在线路重载时发出无功功率，以补偿线路的无功损耗，支持电压水平，从而提高线路的输送容量。中间同步或静止补偿通常设在线路中点，若设在线路首末端，则调节作用消失。输电网的电压支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压的电网相联的枢纽点，常设置有载调压变压器或有相当调节与控制能力的无功补偿装置，或者二者都有，以实现中枢点调压，使电网的运行不受或少受因潮流变化或其他原因形成的电压波动的影响，在电网发生事故时起支撑电压的作用，防止因电网电压剧烈波动而扩大事故。电压支撑能力的强弱，除与补偿方法和补偿容量大小有关外，更与补偿装置的调节控制能力和响应速度有关。并联电容器虽是常用而价廉的补偿设备，但其无功出力在电压下降时将按电压的平方值下降，不利于支撑电压。大量装设并联补偿电容器反而有事故发生助长电网电压崩溃的可能性。采用同步调相机和静止无功补偿装置辅以适当的调节控制，是比较理想的支撑电压的无功补偿设备。近年来，国内外均注重静止补偿装置的应用。 2、配电网的无功补偿与电压调整以相位补偿和保证用户用电电压质量为主。 2.1相位补偿亦称功率因数补偿用电电器多为电磁结构，需要大量的励磁功率，致使用户的功率因数均为滞相且较低，一般约为0.7左右。励磁功率滞相的无功功率在配电网中流动，不仅占用配电网容量，造成不必要的损耗，而且导致用户

智能无功补偿器的设计和实现

修改稿收到日期:2010-03-22。第一作者董鹏飞,男,1984年生,现为郑州大学自动化专业在读硕士研究生;主要研究方向为模式识别与智能系统。智能无功补偿器的设计和实现 Desi g n and I m p l e mentati o n o f I ntelli g ent Co mpensator for Reacti v e Power 董鹏飞李建华李盛 (郑州大学电气工程学院,河南郑州 450001) 摘要:针对电力系统中无功补偿装置的发展现状,通过对无功补偿原理和方式的分析研究,设计了基于P I C18F4520单片机的智能无功功率补偿控制仪。该控制仪以九域图原理作为投切电容器的依据,并通过RS 232/485串行口与GPRS 模块连接,实现与主控中心进行实时数据的传输和交换。实测应用证明,该系统避免了复杂的参数计算,简化了系统结构,且价格低廉、软件编程简单、抗干扰能力强。关键词:无功补偿控制器功率因数串口通信 GPRS 中图分类号:T M 46 文献标志码:A Abstract :In accordance w it h t he current stat us o f reacti ve po w er compensati on i n electric po w er syste m,t hrough anal y sis and research on the co mpensation pri nci ple and mode ,t he compensati on controll er based on P I C18F4520si ng l e chi p co mputer has been desi gned .The contro ll er a dopts t he ni ne zone graphic t heory as t he criteria o f connecti ng or disconnecti ng the capac i tor ,and t hrough RS 232/485serial port to connect w ith GPRS modul e t o m i ple ment rea l tm i e dat a trans m i ssi on and exchange w ith ma i n contro l center .T he rea l t est verifi es t ha t t he complicated ca l cu l ati on of the parameters is avo i ded by the syste m ;and t he s yste mati c structure is sm i p lified .The syste m features l o w cos,t ease program m i ng and off ers h i gh anti i nterf erence capability . K ey words :Compensati on for reactive power Controller Power fact or Seri a l co mmunica ti on GPRS 0 引言随着国民经济的发展,工厂自动化和办公自动化程度的不断提高,电子设备对供电电源的供电质量要求也越来越高。工厂内碳硅炉的整流设备、电焊机和电子设备等会产生大量的无功功率及高次谐波,这将会严重污染电网,降低电网的运载能力和电能损耗,影响电子设备的正常运行 [1] 。为提高用户的用电质量、净化电网、提高电网的运载能力、降低电能损耗,避免随之引起的危害和损失,应对无功功率进行治理,而电力网络性能要求的提高增加了无功补偿控制装置的成本。为了解决成本与性能之间的矛盾,设计了以P I C18F4520单片机为核心的智能无功功率补偿装置,系统在降低网损的同时,也有效地提高了配电系统的电压质量。 1 系统的总体结构设计在电力系统中,由于各用电器的参变量基本相同,通过对这些参变量的数据分析,基本上可以实现对线路中的设施进行自动控制的目的。无功补偿方式一般采用三相固定补偿、三相动态补偿和单相动态补偿相结合的方式。系统框架如图1所示。图1 系统架构图F i g .1 Structure of t he sy stem 系统一般在强交电磁场环境中工作,为防止干扰信号所造成的开关误动作,系统必须具有较强的抗干扰能力。因此,控制器的数据处理部分选用抗干扰能力和计算能力强的PI C18F4520单片机,输入端信号采用双光耦合的线性耦合器件进行隔离。同时,为保证提供的变量以及参变量数据的精度,前级采样互感器采用精度为 5%的互感器,运放采用失真较小的L M 134系列,A /D 转换部分采用AD7656。此外,系统选用20MH z 晶振, 智能无功补偿器的设计和实现董鹏飞,等

漫谈电力系统无功功率

漫谈电力系统无功功率目前世界范围内掀起环境保护的热潮，电力系统是一种的特定环境，公用电网中出现的无功功率，是电网本身的运行规律所决定，但它给电网运行带来了许多麻烦。无功功率是一种既不能作有功，但又会在电网中引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率。在实际电力系统中，异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流；电力电子装置大多数功率因数都很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外负担且影响供电质量。因此，无功功率补偿(以下简称无功补偿)就成为保持电网高质量运行的一种主要手段之一，这也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题，且正在受到越来越多的关注。设置无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法，目前在国内外均获广泛应用。电容器与网络感性负荷并联，以并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点，但其阻抗是固定的，故不能跟踪负荷无功需求的变化，即不能实现对无功功率的动态补偿。随着电力系统的发展，要求对无功功率进行动态补偿，从而产生了同步调相机(Synchronous Condenser--SC)。它是专门用来产生无功功率的同步电机，在过励磁或欠励磁的情况下，能够分别发出不同大小的容性或感性无功功率。自20世纪2、30年代以来的几十年中，同步调相机在电力系统中作为有源的无功补偿曾一度发挥着主要作用，所以被称为传统的无功动态补偿装置。然而，由于它是旋转电机，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，而且响应速度慢，难以满足快速动态补

偿的要求。 20世纪70年代以来，同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置(Static Var Compensator--SVC)所取代，目前有些国家已不再使用同步调相机。早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器(Saturated Reactor--SR)型的，1967年英国GEC公司制成了世界上第一批该型无功补偿装置。饱和电抗器比之同步调相机具有静止、响应速度快等优点；但其铁芯需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声还是很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，所以未能占据主流。电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，将晶闸管的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台。1977年美国GE公司首次在实际电力系统中演示运行了晶闸管的静止无功补偿装置。1978年此类装置投入实际运行。随后，世界各大电气公司都竟相推出了各具特色的系列产品。近10多年来，占据了静止无功补偿装置的主导地位。于是静止无功补偿装置(SVC)成了专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器(Thyristor ontrolled Reactor--TCR)和晶闸管投切电容器(Thyistor Switched Capactor--TSC)，以及这两者的混合装置(TCR+TSC)，或者TCR与固定电容器(Fixed Capacitor--FC)或机械投切电容器(Mechanically Switched Capacitor--MSC)混合使用的装置(即TCR+FC、TCR+MSC)等。随着电力电子技术的进一步发展，20世纪80年代以来，一种更为先进的静止型无功补偿装置出现了，这就是采用自换相变流电路的无功补偿，有人称为静止无功发生器(Static Var Generator--SVG)，也有人称其为高级静止无功补偿器(Advanced Static Var Compensator--ASVC)或静止调相器

《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》

《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》第一章总则第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。第二章无功补偿配置的基本原则第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV 及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。第五条受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。第七条对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。第八条35kV及以上电压等级的变电站，主变压器高压侧应具备双向有功功率和无功功