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大学毕业设计（论文）动态无功补偿器的控制系统软件设计学院（系）：自动化专业班级：学生姓名：指导教师：教授摘要随着社会的飞速发展，工业现场中大量冲击负荷以及感性性负荷接入电网，工业环境越加复杂。
这些冲击负载和感性负载大量地消耗电网无功功率，从而拉低功率因数，造成电网电压的波动，电网的安全且正常运行受到了巨大的挑战。
于此同时负载不断地变化使固定无功补偿的传统方法完全没有办法满足现代工业环境的需要。
所以，设计具有动态调节功能的无功补偿装置对于现代工业生产具有重要的实践意义；而设计动态无功补偿器控制系统的软件，就可以更加方便的完成对于现代工业的进一步发展。
本文大致可看成以下几个部分：（1）完成了动态无功补偿装置的总体方案设计。
在分析对比传统静止无功补偿装置的优缺点后，构建了一种动态无功补偿装置拓扑结构。
并根据动态无功补偿装置的拓扑结构，设计了其控制系统方案以及主电路、操作回路电路等。
（2）动态无功补偿器的拓扑结构。
（3）完成了动态无功补偿装置的控制系统软件设计。
本章进行动态无功补偿装置的控制系统软件设计，其中主要包括PLC程序设计和显示设备监控程序设计这两部分。
通过PLC程序进行调节，然后通过显示设备将参数和各类数据直观地体现出来。
本课题重点在于设计一种动态无功补偿装置的软件，该软件能实时分析计算电网无功需求，并根据实际情况得出数据使得无功补偿装置发出无功功率的大小，使得该装置具有就地动态无功补偿的功能，稳定电压，提高电网的功率因数，使得电网稳定安全的运行。
关键词：阻抗变化；无功补偿；动态；软件AbstractWith the rapid development of society, a large number of industrial impact load and sensory load access to the power grid, the industrial environment more complex. These shock loads and inductive loads consume a large amount of reactive power in the grid, thus driving down the power factor, resulting in grid voltage fluctuations, the safety and normal operation of the grid has been a huge challenge. At the same time, the constant load changes make the traditional method of fixed reactive power compensation no way to meet the needs of modern industrial environment. Therefore, the design of dynamic adjustment function of the reactive power compensation device for the modern industrial production has important practical significance; and the design of dynamic reactive power compensation control system software, you can more easily complete the further development of modern industry.This thesis can be regarded as the following parts:Completed the dynamic reactive power compensation device overall program design. After analyzing the advantages and disadvantages of the traditional static reactive power compensation device, a dynamic reactive power compensation device topology is constructed. According to the topology of dynamic reactive power compensation device, the control system and the main circuit and operation circuit are designed.Topological structure of dynamic reactive compensator.Completed the dynamic reactive power compensation device control system software design. This chapter carries on the dynamic system of the software design of the dynamic reactive power compensation device, which mainly includes two parts: PLC program design and display device monitoring program design. Through the PLC program to adjust, and then through the display device parameters and various types of data intuitively reflected.This thesis focuses on the design of a reactive power compensation device based on IGBT dynamic software, the software can real-time analysis and calculation of reactive power demand, and according to the actual situation of the data so that the reactive power compensation device by the size of the reactive power, so that the device has a local dynamic reactive power compensation function, voltage stability, improve power the power factor of the grid, the stable and safe operation.Key words: Impedance change；Reactive power compensation；Software；Dynamic目录第1章绪论 (1)1.1研究目的及意义 (1)1.2相关技术国内外研究的现状 (1)1.3本文主要研究内容 (2)第2章动态无功补偿器的拓扑结构 (3)2.1晶闸管投切电容器式动态无功补偿器拓扑结构 (3)2.2晶闸管控制电抗器+机械式投切电容式无功补偿装置拓扑结构 (3)2.3动态无功补偿装置的拓扑结构 (5)2.4本章小结 (6)第3章动态无功补偿器总体方案设计 (7)3.1动态无功补偿装置的设计要求 (7)3.2主电路及操作回路电路设计 (7)3.2.1动态无功补偿装置主电路设计 (7)3.2.2动态无功补偿装置操作回路电路设计 (9)3.3本章小结 (11)第4章动态无功补偿装置的控制系统软件设计 (12)4.1 动态无功补偿装置PLC程序设计 (12)4.1.1 PLC程序结构图 (12)4.1.2 PLC主程序设计 (14)4.1.3 PLC子程序设计 (14)4.2动态无功补偿装置监控系统软件设计 (19)4.2.1 MCGS嵌入版组态软件结构 (20)4.2.2 MCGS组态软件用户窗口设计 (20)4.3本章小结 (23)第5章总结与体会 (24)参考文献 (25)致谢 (26)第1章绪论1.1研究目的及意义本课题是针对动态无功补偿器控制技术的研究。
摘要本文研究的两相型SVG ( Static Var Generator, 静止无功发生器)电铁电能质量综合治理装置是针对我国某牵引变电站的运行方式而设计的,该牵引变电站从220kV变电所引入两回110kV电源,经阻抗匹配平衡变压器后分两个供电臂向电力机车供电。
本课题设计的通过直流电容藕合的两相型SVG是针对该牵引变电站的电气特点提出的,可以有效减少牵引供电系统对电力系统的不良影响、保证电力机车的电压不低于正常工作的电压水平,从而提高系统和机车运行的可靠性和改善牵引供电系统电能质量。
本文简要论述了电能质量的概念与我国电铁电能质量的现状,介绍了当前基于电力电子技术的柔性交流输电系统的部分装置。
阐述了牵引供电系统的原理及其负荷特性,对我国当前普遍采用的谐波和无功电流的检测方法进行了介绍。
介绍了SVG原理,在此基础上提出了适用于我国的、基于阻抗匹配平衡变压器的高速电气化铁路牵引供电系统的电能质量综合治理的两相型SVG 方案,并研究了该SVG的补偿机理与算法。
该方案和传统仅作为无功补偿的SVG相比,共用直流型SVG由于能进行有功功率的交换,抑制三相不平衡的能力进一步加强,充分发挥了SVG可以利用电压源型变流器。
关键词:电气化铁路,电能质量,无功补偿，阻抗匹配平衡变压器,两相型SVGABSTRACTTwo phase SVG study (Static Var Generator, without static var generator ) electrical railway power quality comprehensive treatment device is designed for the operation mode of our country in a traction substation .The two 110kV power traction substation is introduced from 220kV, the impedance matching balance transformer consists of two power supply to the electric locomotive power supply arm. The DC capacitor coupled two-phase type SVG this topic is the design of the electrical characteristics of the traction substation ,can effectively reduce the adverse effects. Traction power supply system for power system to ensure the voltage level voltage of electric locomotive is not lower than the normal work , so as to increase the reliability of the system and the operation of the locomotive and improve the traction power supply system the quality of electric energy.This paper briefly discusses the concepts of power quality and our power in ferroelectric energy quality , introduces the current detection method commonly used and wattles current is introduced in this paper. Introduces the principle of SVG, puts forward the suitable for China ,based on high –speed electrified railway traction power supply system of the impedance matching balance comprehensive quality of governance, and the traditional wattless compensation only as compared to the SVG ,common DC type SVG due to the exchange of active power , ability to suppress the unbalanced three-phase to further strengthen ,give full play to the SVG using a voltage source converter.Keywords: electric railway,power quality ,no power compensation ,the impedance matching balance transformer ,two phase SVG.目录第一章绪论1.1研究牵引供电系统电能质量治理的意义 (1)1.2无功功率及其影响 (2)1.3负序电流的影响 (7)1.4基于电力电子技术的无功和谐波补偿技术 (8)第二章牵引供电系统原理及其负荷特性2.1牵引供电系统的原理 (11)2.2我国高铁牵引供电系统存在的问题及解决措施 (12)2.3牵引变压器对供电特性的影响 (14)2.4本章小结 (25)第三章基于阻抗匹配变压器的并联补偿装置3.1基于电压型逆变器的SVG (26)3.2 SVG的基本原理 (27)3.3二极管箝位型三电平变换器 (30)3.4本章小结 (34)第四章两相型SVG的控制策略4.1电流值的实时检测方法 (35)4.2 SVG的控制 (40)4.3 本章小节 (44)第五章总结 (46)参考文献 (47)致谢 (51)附录 (67)1 绪论1.1研究牵引供电系统电能质量治理的意义铁路是我国重要的运输方式之一,随着我国国民经济和社会的不断高速发展,铁路的运输已经成为日益紧张的资源。
中国矿业大学本科生毕业设计姓名：张贵稀学号：21056373 学院：应用技术学院专业：电气工程及其自动化设计题目：静止无功补偿器（SVC）仿真研究专题：指导教师：马草原、王崇林职称：讲师、教授2009年6月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院应用学院专业年级电气05－1 学生姓名张贵稀任务下达日期：2009年3月9 日毕业设计日期：2009年3月9日至2009年6月5日毕业设计题目：静止无功补偿器（SVC）仿真研究毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：低功率因数是供电系统普遍存在的问题，已成为供电领域迫切需要解决的重要课题之一。
无功补偿是维持电网电压稳定，维护电力系统安全运行的重要手段。
无功补偿技术是当前研究的热点之一。
无功补偿技术主要包括大功率电子器件、无功电流检测方法、无功的补偿控制技术等主要内容。
基于本国国情，在我国较长一段时间内，静止无功补偿器(SVC)仍然占据重要地位，因此，本文选择以静止无功补偿器((SVC)为无功补偿研究对象。
本课题要求：1 熟悉SVC主电路的结构特点；2 分析SVC的工作原理，建立合适的模型；3 熟悉SVC的常规控制策略；4 利用PSCAD建立SVC的仿真模型并利用仿真模型分析SVC对负荷进行无功补偿的过程。
院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要电网功率因数偏低已成为当今供电领域迫切需要解决的重要课题之一。
无功补偿控制器软件部分毕业设计目录Ａbstract (3)摘要 (4)第一章绪论 (5)1.1课题介绍 (5)1.2 国外研究景况 (5)1.3总体方案 (6)第二章测量原理 (7)1.1功率因素的确定 (7)1.2交流采样 (8)1.3电压电流的计算 (9)第三章硬件部分 (10)3.1单片机的选择（控制单元） (10)3.2 A/D转换技术 (13)3.2.1 A/D转换概念 (13)3.2.2 8098带A/D转换器 (14)3.2.3次比较型A/D转换器 (15)3.3集成稳压 (16)3.3.1桥式整流电路 (16)3.3.2滤波电路 (17)3.3.3 线性稳压器78XX，79XX的运用 (18)3.4检测部分 (19)3.4.1电压检测 (19)3.4.2电流检测 (20)3.5执行部分 (21)3.5.1控制电路 (23)3.5.2 补偿电力电容器 /Y型的选择 (23)3.5.3电力电容器的故障 (24)3.6 相位数字化测量 (25)3.6.1相位测量的基本原理 (25)3.6.2 功率检测 (28)3.7 显示端 (30)3.8控制电路 (32)3.9系统时钟 (34)3.10复位电路 (35)3.11硬件抗干扰 (35)第4章软件部分 (38)4.1相位差计算子程序流程图( 图4.1 ) (40)4.2控制子程序流程图 ( 图4.2 ) (40)4.3余弦函数子程序 (40)4.4软件抗干扰设计 (40)结束语 (42)参考文献 (44)致谢 (45)附录 (46)Ａbstract摘要本文介绍了无功功率自动补偿控制器。
其主要面向220V 工业电力网。
实验基于单片机8098的运用来对所采样的电压和电流进行测量和比较，并进行相应的补偿，结果通过四个LED数码管显示出来。
本次以16位8098单片机为核心，其中运用到单片机8098中的A/D转换的单元，可编程高速输入端口单元，以及监测单元看门狗系统。
摘要本研究以电网无功补偿改造为背景，研制了一种低压无功功率补偿控制器。
作为无功补偿控制器和电网监测器的统一体，该装置以实时的电网监测数据为依据，以低压网（220V）为补偿对象。
本文主要研究了对电网性能的改善，电网最佳补偿点的位置和容量配置，及控制器的软，硬件设计。
系统硬件采用16位单片机系统，具有运算速度高，实时性好的特点；软件使用高级编程语言汇编语言，遵循模块化设计原则，极大的提高了系统的通用性和维护的简易程度，该系统在实时监测数据的基础上，对低压网进行无功补偿。
该装置人机操作界面简单。
关键词：无功补偿，电力电容，单片机。
AbstractThis thesis is to design a controller which is under background of the reconstruction of the reactive power compensation.As the combination of reactive power cotroller and eletric power system measurement ,this drivce’s working theory is based on the real-time data of the eletric power system and it’s intention is to complete the most felicitious compensation for the reactive power which is exits in the 220V electric power wrie.the main part of the thesis includes the ameliorating of the net which comes from the reactive power compensate,the most felicitous compensating position and the hardware and the software design.This device’s hardware core is the 16-bit MCU which has many merits such as high operating speed .the software design adopts language of semble language which is a special advanced programming language and in the process of program ,we use the method of modularization which can improve the universal trait of the program and simplify the device’s maintenance. The device has simple interface of man-machine operating.第一章绪论1．1研究背景目前，我国的电网，特别是广大的农村电网，普遍存在功率因数较低，电网线损较大的情况。
摘要随着社会的日益发展和科学技术的深度探索,电对人们的生活越发的重要.电压质量对电网稳定及电力设备安全运行,线路损失,用电单耗和人民生活用电都有直接影响.本文主要介绍了无功因数的基本概念及研究意义和无功补偿技术的现状以及治理的原则和目的，同时，也对静止无功功率理论做简要介绍，在本文中也对其中SVC型动态无功功率补偿装置的设计和保护做了一定说明。
我们主要从硬件设计上来更好掌握SVC技术，不管是在控制策略的选择，还是无功补偿容量确定上，都有必要把握这些细节。
在研究低压电网中无功补偿时，也对SVC系统的保护系统做了重点研究，这将是整个系统正常运行的基本前提。
关键词：无功功率；静止无功功率理论；动态补偿；SVC目录绪论 (1)一、无功补偿设计背景 (1)（一）无功功率的基本概念及研究意义 (2)（二）无功补偿技术对电力系统的影响 (2)（三）无功功率补偿方式及特点 (5)二、低压电网中无功功率补偿 (7)（一）动态无功补偿技术 (7)（二）SVC技术 (7)（三）SVC技术未来发展分析 (8)（四）低压电网中动态无功补偿装置的技术特点 (9)三、SVC动态无功补偿控制装置的设计 (11)（一）动态无功补偿器的工作原理 (11)（二）主电路及容量设计 (13)（三）控制电路及控制器选择 (14)（四）动态无功补偿控制装置的设计 (17)四、系统的保护配备 (23)（一）电网系统保护 (23)（二）电容器组保护 (23)（三）晶闸管阀保护 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)绪论由于现代电力电子产品的广泛应用，以及负荷的快速变化引起电压波动和闪变，使无功补偿问题变得更复杂。
电力系统中非线性负荷的与日俱增，导致大量谐波电流流入电网，造成系统电压波形严重畸变。
影响到系统用电设备的正常运行，严重时引起系统谐振，烧毁电气设备，引发电气事故，造成巨大的经济损失。
因此，对于电能质量改善装置提出了迫切的要求。
配电房无功补偿电容自动投切系统设计电网中在传输电能时会产生的电能损耗，这是很大的浪费。
最严重的是中低压配电网中的电能耗损占了大部分。
用晶闸管投切电容器来进行无功补偿来提高功率因数，降低线损这些都是很有效的方法。
在电网中安装的无功补偿设备有晶闸管控制电容器的投切、有固定配置的并联电容器等。
出于对电能质量和经济运行的均衡考虑，用晶闸管控制电容器的投切在近年来都是首选的方式。
本文是使用的单片机是AT89C52，通过对单片机的编程来实现无功补偿系统的自能监测和自动控制，通过电容器的投切来调整功率因数，使其得到优化，并提高电网供电能质量以及经济运行。
关键词：配电网无功补偿电容器 AT89C52目录第一章绪论 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 目前无功补偿存在的缺陷 (1)第二章无功补偿原理和算法 (3)2.1 无功功率补偿的原理 (3)2.2 无功功率补偿的方式 (6)2.3 无功补偿投切的就地控制算法 (6)第三章系统硬件设计 (8)3.1 无功补偿电容自动投切系统总体框图 (8)3.2 AT89C52单片机 (8)3.2.1 AT89C52单片机的硬件结构 (9)3.2.2 主要性能参数 (10)3.2.3 AT89C52管脚说明 (11)3.2.4 存储器结构 (13)3.3 相位差检测单元电路的设计 (14)3.3.1 相电压、相电流输入电路 (14)3.3.2 相位差的检测 (15)3.3.3 相位差的计算 (18)3.4 投切电容电路的设计 (20)3.5 三相功率因数的显示电路设计 (24)3.5.1 LED显示器 (24)3.5.2 8255A与LED显示器的接口 (26)3.6 电源电路设计 (28)第四章系统软件部分设计 (30)4.1 主程序设计流程图 (30)4.2 子程序设计流程图 (31)结论 (32)致谢 (33)参考文献： (34)第一章绪论1.1 课题的研究背景我们把完整的电力系统分为发电、高压输电和次高压输电、配电、负载四个部分。
河北工程大学水电学院毕业设计课题：无功电容补偿毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：目录前言 (6)静止无功补偿技术的现状及其发展趋 (6)1. 静止无功补偿的历史 (6)2. 晶闸管投切电容器（TSC）控制方式 (6)3. 投切方式 (7)4. 补偿策略 (7)5. 发展趋势 (7)一、无功补偿的意义 (8)1. 无功功率的产生和影响 (8)2. 无功补偿的作用 (9)3. 影响功率因数的主要因素 (9)4. 无功补偿的一般方法 (9)5. 采取适当措施，设法提高系统自然功率因数 (10)6. 无功电源 (10)7. 无功补偿的意义 (11)8. 结束语 (12)二、电力系统谐波的基本特性和测量 (12)1. 配网中的谐波源 (13)2. 谐波在配网中的危害 (14)3. 配电网谐波治理的对策 (14)4. 结论 (14)三、电压无功控制和九区域控制策略 (15)1. 电压无功控制的原理 (15)2. 九区域控制策略 (16)四、无功功率补偿装置的分类 (16)无功补偿装置： (17)无功补偿装置分类方式： (17)A. 按投切方式分类: (17)1. 延时投切方式 (17)2. 瞬时投切方式 (17)3. 混合投切方式 (18)4. 无功功率补偿装置的应用 (18)B. 无功功率补偿控制器 (19)1. 功率因数型控制器 (19)2. 无功功率（无功电流）型控制器 (20)3. 用于动态补偿的控制器 (20)滤波补偿系统 (20)五、无功功率补偿的计算方法 (21)1、概述 (21)2、供电系统各种元件电抗的计算 (21)a、系统电抗的计算 (22)b、变压器电抗的计算 (22)c、电抗器电抗的计算 (22)d、架空线路及电缆线路电抗值的计算 (22)3、短路容量和短路电流计算 (23)4、计算实例 (23)5、结论 (25)六、无功功率补偿 MTSC装置 (25)1. 无功功率补偿原理与实现方法 (25)2.现有补偿装置存在的问题及解决方法 (25)3. 动态补偿装置数据采集、传输控制方案的实现 (27)3.1 采集传输参数 (27)3.2 采集传输控制参数 (28)3.3 采集传输控制系统方块图及各部分的作用 (28)3.3.1 传感器部分 (28)3.3.2 电量采集控制器 (28)3.3.3 采集传输集中控制器 (28)3.3.4 动态功率因数补偿控制器 (29)3.3.5 电力电容器组及可控硅开关组件 (29)4. 结论 (29)七、高通和低通滤波器对谐波检测电路检测 (29)1. 一种基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法 (30)2. 采用HPF的谐波电流检测电路 (31)3. 采用LPF的谐波电流检测电路 (31)4. 仿真电路的建立及其仿真研究 (32)5. 结束语 (35)八、无源谐波滤除装置 (35)1. 无源并联滤波器 (35)2. 无源串联滤波器 (36)3. 有源谐波滤除装置 (37)九、选择低压无功功率补偿装置 (37)如何选择低压无功功率补偿装置 (37)十、输配电网的无功补偿 (38)1．输电网的无功补偿 (38)2．电抗器补偿 (38)3．串连电容补偿 (38)4．中间同步或静止补偿 (38)5．配电网的无功补偿 (39)6．相位补偿(亦称功率因数补偿) (39)十一、电网电压调整 (39)1．利用地区发电厂或枢纽变电所进行中心调压 (39)2．调压变压器调压 (39)3．无功补偿调压 (39)4．串联电容补偿调压 (39)A. 电容器无功功率补偿的应用 (41)B. 电容器无功功率补偿 (41)电力电容器的补偿功能 (41)自愈式低压并联电力电容器的结构特点 (41)前言静止无功补偿技术的现状及其发展趋无功功率补偿是保持电网高质量运行的一种主要手段，也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题，正在受到越来越多的关注。
第1章绪论近来，特别是这些年发展，由于我们国家电力设备的容量不断地增加，有效缓解了我国现阶段的紧张供电的局面。
但随着供电量的增加，系统线损也将增大。
据统计，电力系统的无功功率损耗最多可达总发电容量的20%~30%。
相当于大约1/4 的发电容量都将用来抵消输配电过程中的功率损耗。
所以功率因数越低对电力系统运行越不利，主要原因有如下两方面：1、由于发电机以及变压器的设备额定容量，它在数值上等于可以发出的最大功率额定。
其相关的视在功率公式为S N=U N I N。
因为发电机在额定工作状态下发出的有功功率为：P= UIcosφ当负载的功率因数cosφ=1 时，P N=S N 其容量得到了充分利用。
有一种情况就是一旦负载的功率因数它的值小于1时，这会出现发电机的U和I的额定值不能够被超过，与此同时我们可以发现这时的发电机它能发出的有功功率P比较小，但是无功功率Q反而数值是比较大。
我们了解到由于Q越大，系统中的电路以及电源之间能够进行的能量之间互换的规模也就越大，所以发电机产生的能量因为不能够充分地利用，从而白白的浪费。
而且，与发电机相关配套的原动机及变压器等设备也不能充分利用。
2、通过了解我们可以发现当U一定的情况下，由于对负载传送一些有功功率P时，由于cosφ它的值反而会降低，所以此时系统的输电线路中存在的电流则越大。
不仅仅增大了线路上存在的压降，与此同时也加大了系统中线路的功率消耗。
由此可见，如果我们能够提高电网的cosφ也就是对无功功率进行补偿，那么对我们生活息息相关的很多方面都有着十分重要的意义。
1.1 相关设计方案的研究1.1.1传统的智能控制方案在实现智能化时代之前的配电网的自动化系统主要由主基站和远方终端单元（我们通常称作为RTU）、能够对远方的六氟化硫进行控制、系统中线路装设的传感器以及相应的真空开关、能够实现通信信号等几个重要的成分组合而成。
并且我们可以看到远方终端控制单元可以进行数据量的自动收集。
河北工程大学毕业设计发电厂及电力系统专业电力系统无功功率动态优化补偿装置学生姓名：张国伟指导老师：刘文胜二00九年六月前言 (III)第一章动态无功功率补偿装置概述 (1)第一节现有补偿装置存在的问题及解决方法 (1)第二节无功补偿和提高功率因数的意义 (3)第三节无功功率补偿技术的发展趋势 (13)第二章补偿装置现状的调研与问题的提出 (15)第一节无功功率补偿的种类和特点 (15)第二节问题的提出 (21)第三章无功功率优化动态补偿装置 (25)第一节装置简介 (25)第二节工作原理 (26)A (30)第三节抗干扰措施 (41)第四章设计总结 (43)参考文献： (45)前言无功功率补偿是电力系统的经典话题，补偿得当，可以提高供电效率，减少线路损耗，提高供电质量。
以前的补偿装置多用估算的办法，不能适应动态的要求。
随着单片机技术和电子测量技术的发展，现在有条件实时测量出功率因数，根据测量结果及时进行补偿，补偿的程度可以具体线路进行设定。
本设计就是要完成这样的实际装置。
要考虑适应现场恶劣电磁环境，保证能够长期可靠运行，不发生死机现象。
在本设计中，用PT和CT分别采样电流、电压信号，由单片机进行相位差计算，根据计算结果，投入或切掉并联的补偿电容。
电容的分组可以采8：4：2：1的比例，使调节更加精细。
相位测量可以采用单片机计数配合电子线路实现。
电容投切控制使用固态无触点开关，采取过零宽高频调制脉冲触发方式，以减少冲击电流；关断采用电流过零自然关断；投入采用记忆方式，保证原电容充电方向与系统电源方向一致。
第一章动态无功功率补偿装置概述为提高供电设备效率，减少供电线路电能损失，国内外自上世纪50年代初就开始进行无功功率补偿装置的研究工作，其方法主要有两种：一种是在电网上并联电容器，通过提高电网的功率因数达到减少线路电压损耗，提高供电设备利用率的目的;另外一种是在电网上并入同步电动机，通过改变同步电动机励磁电流的方法来改变电路负载特性。
摘要随着电力系统的发展，电力系统中如电动机、变压器等电气设备明显增多，其产生的无功功率也是越来越多，无功功率对电网产生的影响也日益显现出来。
本文分析了无功功率的产生机理和无功功率对电力系统造成的不利影响。
无功功率对电网有着很大的影响，如增大输电线路中的电流，造成电能损失；电网节点电压偏移，使系统稳定度下降，同时还可能造成电气设备运行效率下降或使用寿命缩短等。
同时，按照无功补偿技术的发展历程分析、比较了传统无功补偿装置和现代无功补偿装置，传统无功补偿装置包括电容器补偿装置和电抗器补偿装置，现代无功补偿装置有饱和电抗器、晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器和晶闸管控制变压器等，最终得出了适合不同补偿场合使用的补偿装置。
同时，本文还分析、比较了各种无功补偿方式，主要有变电所集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上补偿方式、用户终端分散补偿方式等，最终确定了适用于不同供配电网络的补偿方式。
通过分析某一配电网实例，选择恰当的无功补偿装置和合适的无功补偿方式对其进行无功补偿，并对无功补偿结果进行评价。
关键词：无功功率；无功补偿；无功补装置；无功补偿方式AbstractWith the development of power system,more and more electrical equipments such as motors,transformers come into power system,reactive power is increasing dramatically,the impact of reactive power is also increasing.The mechanism of where the reactive power comes from is analyzed in this thesis,as well as the harmful impact it makes to power system.Reactive power in power system has a great impact on power system such as increasing the amplitude of current in circuit,which make a contribution to energy losses,changing the voltage of a node,decreasing the stability of power system,and lowing the operational efficiency of an electrical equipment or shorting the service life of an electrical equipment.Traditional reactive power compensation devices such as capacitors and reactors and modern reactive power compensation devices such as saturated reactors,thyristor controlled reactors,thyristor switched capacitors and thyristor controlled transformers are analyzed and compared according to the development of the technology of reactive power compensation,and it comes out the conclusion that which kind of reactive power compensation devices to be used in a specific situation.At the same time,it also analyzes and compares different kinds of methods of reactive power compensation, including centralized compensate in substations,centralized compensate in distribution substations,reactive power compensation on poles,and compensation at the users’terminals, and finally finds out the best method of reactive power compensation in a specific distribution network.By analyzing a distribution network example,select the appropriate reactive power compensation device and reactive power compensation method to make a reactive power compensation,and then give a conclusion according to the result of reactive power compensation.Key words：R eactive power，R eactive power compensation，R eactive powepower r compensation device，R eactive power compensation method目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1课题背景与意义 (1)1.2课题研究现状 (1)1.3本课题的研究内容与目标 (3)2无功功率及无功补偿 (4)2.1无功功率 (4)2.2无功补偿的原理、意义及技术要求 (5)3无功补偿装置 (8)3.1传统无功补偿装置的分析与选择 (8)3.1.1电容器补偿装置 (8)3.1.2电抗器补偿装置 (12)3.1.3同步调相机 (14)3.2现代无功补偿装置的分析与选择 (15)3.2.1饱和电抗器型补偿装置 (15)3.2.2静态无功补偿装置 (19)3.2.3复合型无功补偿装置 (27)3.2.4静止无功功率发生器 (33)3.3各种补偿装置综合分析 (39)4无功补偿方式 (41)4.1无功补偿方式的分析 (41)4.2不同补偿方式下的补偿容量的确定 (46)4.3无功补偿方式的综合分析 (48)5某铝厂供配电系统的无功补偿 (50)5.1某铝厂负荷的基本情况 (50)5.2该铝厂的无功补偿策略 (51)结论 (56)致谢 (57)参考文献 (58)1绪论1.1课题背景与意义近年来，随着我国电力工业的不断发展，电力系统对无功功率的需求不断增加，这些无功功率全部由发电厂提供显然是不现实的，也是不可行的，即使发电机可以提供足够的无功功率，无功功率在电网中长距离传输也是不可行的，因为，这将使电力传输的电流增大，进而使电力系统中传输电能的电气设备容量和尺寸增大，增加投资成本，同时，无功功率的流动还可能造成电压偏移，电网传输能力下降等不良影响。
在电网中进行无功补偿是解决上述问题的有效方法。
无功补偿相当于在距离需要无功功率的电气设备较近的位置为其提供无功功率，这样就可以减少无功功率在电网中的流动，有效减少无功功率流动对电力系统造成的不利影响。
因此，为了避免无功功率对电力系统造成的不利影响，在电网中进行无功补偿有着非常重要的意义。
1.2课题研究现状将电容器与网络感性负荷并联是补偿无功功率的传统方法，在国内外获得了广泛的应用。
并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点，但其补偿容量是固定的，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。
它是专门用来产生无功功率的同步电动机，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。
由于它是旋转电动机，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，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所取代。
早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器型的。
与同步调相机相比，饱和电抗器具有静止、响应速度快等优点；但其铁心需磁化到饱和状态，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，将晶闸管控制的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台，并逐渐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—Static Var Compensator）成了专门使用晶闸管控制的静止无功补偿装置。
静止无功补偿装置主要包括晶闸管控制电抗器（TCR—Thyristor Controlled Reactor）、晶闸管投切电容器（TSC—Thyristor Switched Capacitor）和晶闸管控制变压器（TCT—Thyristor Controlled Transformer）等。
静止无功发生器（SVG—Static Var Generation）是比静止无功补偿装置（SVC）更为先进的无功补偿装置，依然利用电力电子技术实现无功补偿的目的，与SVC相比，SVG是将电力系统的电流相位进行变化，而不是单纯的容性无功与感性无功之间的相互抵消。
最近几年，EPRI还提出了统一潮流控制器（UPFC—Unified Power Flow Controller），它是将晶闸管环流器产生的交流电压电流串入并叠加在输电线相电压上，使其幅值和相角可连续变化，实现线路有功、无功功率的准确调节，从而提高输送能力以及阻尼系统震荡，其结构与SVG类似，区别是其输出变压器串联接入输电线。
我国清华大学、电力科学研究院等单位都进行了这方面的研究和试验，并取得良好的效果。
还有，近期开展的电力有源滤波器（APF—Active Power Filter）研究也取得很大进展，它是目前唯一能够全面动态补偿广义无功功率的补偿装置，理论上可以输出任意波形和相位的电压和电流，既能补偿谐波还能补偿三相不对称功率和基波正序无功功率。
可以预见，这些将大功率电力电子技术运用于电力系统中的开发和探索将更加广泛，将进一步提高电网的输电能力与稳定性。
