TSC无功补偿的控制电路设计
[摘要] 选择合适的tsc无功补偿装置的控制方式,可以使补偿达到更准确的目的。通过分析功率因素控制和无功功率(无功电流)两种控制方式的特点,在tsc控制电路设计过程中,采用无功功率(无功电流)控制的方式。
[关键词] tsc装置功率因素无功功率(无功电流)
0 引言
在设计完整的tsc无功补偿装置时,可以考虑采用固体继电器来作为tsc无功补偿装置的开关元件,从而达到tsc 投切电容器所应具有的电压过零触发功能。同时,tsc控制器在控制方式上的选择也非常重要。在此,分析功率因素控制和无功功率(无功电流)两种控制方式的特点,以及具体到固体继电器工作时的控制要求[1]。
1 常用无功功率补偿措施
(1) 功率因素控制
功率因素控制就是以功率因素满足要求为控制目标。用无功补偿装置进行补偿,使供电电网的功率因素满足要求。
功率因素式控制器通过对电网的电压、电流进行采样检测,分析计算出当前的功率因素值。用当前的功率因素值与设定的投切门限值进行比较,以确定是投入、切除,还是保持不变,功率因素式控制器当检测到当前的功率因素值介于0.9和1.0之间时,则不论实际的无功功率因素值是多少,都保持与当前的补偿状态不变。
功率因素值是一个比例值,所以在重负荷时,虽然功率因素满足
目录 1产品功能简介 (1) 2产品型号及含义 (3) 3使用条件 (3) 4技术参数 (4) 5面板图示 (6) 6投切判定 (8) 7基本操作 (9) 7.1初始运行 (10) 7.2自动运行 (11) 7.3参数设置 (15) 7.4手动投切 (24) 7.5其它 (25) 8超限及警报信息 (26) 9设备通讯 (27) 10注意事项 (28) 11接线图示 (29)
12外形及开孔尺寸 (30) 1产品功能简介 JKW-18J无功补偿与配电监测控制器，是依据JB/T9663—1999标准及城乡电网改造的技术条件而设计开发的一种新型控制器，具有无功补偿、数据采集、通讯、电网参数分析等功能，适用于交流50Hz、0.4kV低压配电系统的监测及无功补偿控制。 本产品具有以下功能： （1）数据采集 ●电压；电流；功率因数 ●有功功率；无功功率 ●有功电度；无功电度 ●频率；电压谐波；电流谐波 ●日电压、电流最大值、最小值； ●有关数据存储多达60天 （2）数据通讯 具有RS232通讯接口，通讯方式可采用现场采集或远程采集，配备无线转接模块可近距离（50米以内）无线抄收数据。
（3） 数据管理 基于WINDOWS2000/XP 操作平台，通讯数据自动生成各种报表、曲线及棒图。 （4） 无功补偿 ● 取样物理量为无功功率，无投切振荡、无补偿呆区； ● 输出多达18路； ● 电容器投切执行元件采用固态继电器。 （5） 运行保护 ● 两相失电时，不影响数据的采集、存储、通讯。 ● 对过压、欠压、缺相及谐波、零序进行报警并做出相应动作。 （6） 显 示 ● 采用128×64背光液晶显示器 ● 全中文人机对话界面 ● 实时显示电网有关参数 ● 直观显示预置参数 2产品型号及含义 3使用条件 板前接线型 JK W —18 J Q
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。
无功补偿装置几种常见类型比较 常见的动态无功补偿装置有四种：调压式动态无功补偿装置、磁控式动态无功补偿装置、相控式（TCR型）动态无功补偿装置、SVG 动态无功发生器。 ① 调压式动态无功补偿装置 调压式动态补偿装置原理是：在普通的电容器组前面增加一台电压调节器，利用电压调节器来改变电容器端部输出电压。根据 Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，从而改变无功输出容量来调节系统功率因数，目前生产的装置大多可分九级输出。该装置为分级补偿方式，容易产生过补、欠补。由于调压变压器的分接头开关为机械动作过程，响应时间慢（约3~4s），虽能及时跟踪系统无功变化和电压闪变，但跟踪和补偿效果稍差。但比常规的电容器组的补偿效果要好的多；在调压过程中，电容器频繁充、放电，极大影响电容器的使用寿命。由于有载调压变压器的阻抗，使得滤波效果差。虽然价格便宜， 占地面积小，维护方便，一般年损耗在0.2%以下。 ② 磁控式(MCR型)动态无功补偿装置 磁控式动态无功补偿装置原理是：在普通的电容器组上并联一套磁控电抗器。磁控电抗器采用直流助磁原理，利用附加直流励磁磁化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，从而调节电抗器的输出容量，利用电抗器的容量和电容器的容量相互抵消，可实现无功功率的柔性补偿。 能够实现快速平滑调节，响应时间为100-300ms，补偿效果满足风场工况要求。
磁控电抗器采用低压晶闸管控制，其端电压仅为系统电压的1％～2％，无需串、并联，不容易被击穿，安全可靠。设备自身谐波含量少，不会对系统产生二次污染。占地面积小，安装布置方便。装置投运后功率因数可达0.95以上，可消除电压波动及闪变，三相平衡符合国际标准。免维护，损耗较小，年损耗一般在0.8%左右。 ③相控式动态无功补偿装置（TCR） 相控式动态无功补偿装置（TCR）原理是：在普通的电容器组上并联一套相控电抗器（相控电抗器一般由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成）。相控式原理的可控电抗器的调节原理见下图 所示。 通过对可控硅导通时间进行控制，控制角（相位角）为α，电流基波分量随控制角α的增大而减小，控制角α可在0°~90°范围内变化。控制角α的变化，会导致流过相控电抗器的电流发生变化，从而改变电抗器输出的感性无功的容量。 普通的电容器组提供固定的容性无功，感性无功和容性无功相抵消，从而实现总的输出无功的连续可调。 i 相控式原理图 优点： 响应速度快，≤40ms。适合于冶金行业。 一般年损耗在0.5%以下。缺点：晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，容易被
无功补偿控制器 产品概述 JKWZ-200无功补偿与配电监测控制器(以下简称控制器) ,具有无功补偿、数据采集、通讯等功能，适用于交流50Hz、0.4kV低压配电系统的监测及无功补偿控制，以达到最大限度的节能降耗、提高电网质量的目的，该产品经过十多年的持续改进应用，有近万只的连续运行，产品稳定可靠。 1. 数以电压、功率因数、无功功率等综合判定条件投切电容，无投切振荡，无投切呆区，具有控制精度高，装置补偿效果好。 ＪＫＷＺ无功补偿控制器 2. 多种投切模式，共补、分补、混合补偿多达12路6种组合。 3. 支持短信模式，短信息和手机兼容，可以使用手机直接查看或设置参数。
4. 中文液晶显示，界面友好。可分相分级对三相不平衡的配电系统无功进行精确补偿。 5. 具有过压、欠压，并能故障闭锁，保护补偿装置；控制器数据可通过485通讯上传至主控室，便于管理。 6. 控制器对外联系的部分均采用多种信号隔离措施---如电磁隔离、光电隔离等，以提高控制器的抗干扰能力。 7. 自适应频率算法，输入信号在45-55Hz之间变化，均可实现正常数据采集功能。相位自动识别，接线简单。 8. 器具有功耗低、安装方便、匹配方式灵活多样、适应多种运行环境等特点。 9. 路板采用多层表面贴装技术，减少了电路体积，减少发热，提高了控制器的可靠性。 10. 控制器采用整体面板、封闭机箱，强弱电严格分开，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，控制器的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准。 11. 在采样回路中，选用高精度、高稳定的16位AD模数转换器件,保证正常运行的高精度,避免因环境改变或长期运行而造成采样误差增大。
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。 一、按投切方式分类： 1．延时投切方式 延时投切方式即人们熟称的”静态”补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。 下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如COSΦ超前且》0.98，滞后且》0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到COSΦ不满足要求时，如COSΦ滞后且《0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测COSΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如COSΦ《0.98，即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300S，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到COSΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投
NWK-G系列 智能型无功补偿控制器 使用说明书 一、简介 NWK-G系列智能型无功功率自动补偿控制器是低压配电系统补偿无功功率专用仪器，可与各型号低压静电电容屏配套使用。NWK1-G型（开孔尺寸为本113×113mm）,NWK2-G型（开孔尺寸为162×102），输出路数各有4、6、8、10路四种规格。本机博采国内外先进技术，采用进口单片机控制，具有体积小、重量轻、功能完善、操作简单、抗干扰能力强、运行稳定可靠、补偿精确等突出优点。依据JB/T9663-1999国家最新专业标准设计，一次性通过机械工业部天津电气传动研究所发配电及电控设备检测所的型式试验，主要性能指标达到国内先进水平，是低压电容屏厂家首选产品。 二、功能特点 1、采用国外先进芯片，增加了断电记忆功能。即在系统断电及控制器复位时，参数及程序自动记忆，不丢失；供电恢复后控制器仍按断电前所设定的参数进入自动运行状态，实现无人操作化。 2、LED数字显示电网功率因素，显示范围：滞后（0.00~0.99），超前（0.00~0.99）。 3、通过面板三个功能键能完成数字显示COSφ设定值，延时设定值，过压设定值的设定。简明的人机对话，使操作极为方便。 4、当电网电压超过本机过压设定值时，COSφ表自动转换显示为电网当前的电压值，同时自动快速逐级切除已投入的电容组。 5、判别取样电流极性（自动识别极性），并自动转换。给安装调试使用带来极大方便。 6、当取样讯号线开路或无输入取样电流信号时，本机数字COSφ自动显示https://www.doczj.com/doc/b18966603.html,。 7、输出动作程序为先接通先分断，先分断先接通的循环工作方式及适应于就地补偿装置动作程序要求的1、2、2、2、2、1编码工作方式。 8、具有手动/自动转换，置自动时，本机自动跟踪电网功率因素及无功电流，控制电容器自动投入或切除，置手动时在本机上能实现手投或手切。 9、有超前、滞后、过压、欠流LED指示灯指示。LED提示编程输入。 10、抗干扰能力强，能抵御从电网直接输入的幅值2000V的干扰脉冲，高于国家专业标准。 三、使用条件 1、海拔高度不超过1000米。 2、环境温度不高于+40℃，24小时内平均温度不超过+35℃，最低环境温度不低于－10℃。 3、空气相对湿度不大于85%（在25℃时）。 4、周围环境，无易燃易爆的介质存在，无导电尘埃及腐蚀性气体存在。 5、电网电压波动范围不大于本机额定电压±10%。 五、安装方式 NWK1-G外型采用42L6系列仪表结构，外形尺寸120×120×80mm，安装开孔113×113mm，嵌入深度为80mm,侧面设安装孔，紧固附件的挂钩插入孔内，旋附件上的螺丝即把控制器固定在屏上。 六、接线方法 1、控制器电压U1、U3接B相、C1、图2） 2、取样电流端I1、I2必须取自总负荷（总柜）A相电流互感器次级，不得取自电容屏。 开孔 3、COM为控制器输出端1~10组内部继电器的公共源，交流接触器J线圈电压220V。 NWK1-G型接线图（图1）略 （如果接触器线圈电压为380V，公共端接火线） 控制固态继电器接线图（图2）略
1.概述 NWKL1智能型无功补偿控制器（以下简称控制器）是低压配电系统补偿无功功率的专用控制器，依据机械工业标准JB/T9663-1999及电力行业标准DL/T597-1996设计，其取样物理量为无功电流，有二种规格（最大6回路和最大10回路）。可与各型号的低压电容柜、屏配套使用，具有功能完善，抗干扰能力强，运行稳定可靠，补偿精确，无投切振荡及补偿呆区，是低压配电系统平衡无功功率的理想产品。 型号及其含义： 输出回路规格 产品设计序号 控制物理量L—无功电流 智能型低压无功补偿控制器 正泰集团企业代号 2.功能特点 2.1实时显示配电系统状况，包括测量和显示（感性或容性）功率 因数，无功电流。实时显示电容屏工作状态，如过电压保护状 态，电容屏各回路投入或切除状态。
2.2自动识别取样信号极性，无极性接错之虑。 2.3用户的设定参数在系统停电及控制器复位时不会丢失，复电后 控制器采用停电前所设定的参数延时进入自动运行状态。2.4具备过压反时限功能，即自动运行中当电压超过第一门限值 （参数显示代号E）时，将闭锁回路不再投入电容器组，当电压超过第二门限值（E+10V）时，将以5秒/组的速度切除已投入的电容器组，当电压超过第三门限值（E+20V）时，将以2秒/组的速度切除已投入的电容器组。 2.5确保电容器完全放电功能。即切除后再投入同一组电容器需要 延时180秒后再执行，先投先切，后投后切，循环控制，保证了电容器的充分放电和电容器组运行的均匀性。 2.6具备配电系统负荷超低判别和封锁功能，防止投切振荡。2.7延时调节功能，20-60秒的延时时间调节范围（另有供调试或 手动时用的2秒延时）。 2.8取样电流互感器变比设定功能：设定范围100/5~4000/5 2.9投入门限：无功电流，设定范围为3~90A，当配电系统感性无 功电流大于设定值时控制器自动投入一组电容器。 切除门限：功率因数，设定范围为0.98~1.00，当配电系统功率因数超前于设定值则控制器自动切除一组电容器。 2.10过电压门限设定功能：设定范围400V~450V，以10V整 数连续可调。 2.11有自动循环投切，手动运行二种工作模式。
四、无功补偿的意义及原理 人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。 无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。 无功补偿的作用主要有以下几点： （1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗； （2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输系统的稳定性，提高输电能力； （3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。 （一）．无功补偿的物理意义 无功功率只是描述了能量交换的幅度，而并不消耗功率。图中的单相电路就是这
方面的一个例子，其负载为一阻感负载。电阻消耗有功功率，而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量储存起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源的输出带来一定的影响。 下图是带有阻感负载的三相电路，为了和上图对照，假设u、R、L的参数均和上图相同，且为对称三相电路。这时无功功率的大小当然也表示了电源和负载电感之间能量交换的幅度。无功能量在电源和负载之间来回流动。
JKWNA-9 低压无功补偿控制器 使用说明书江苏南自通华电力自动化有限公司 1产品简介 1.1概述 JKWNA-9低压无功补偿控制器和NA系列智能集成式电力电容补偿装置配套使用,具备采集并显示电测量数据,监测和显示智能电容器运行工况、投切状态,以及根据无功功率与目标功率因数自动控制投切电容器等功能。 1.2产品特点 JKWNA-9低压无功补偿控制器通过通信总线连接NA系列智能集成式电力电容补偿装置;控制器采集电网电测数据,在显示智能电容器组运行情况的同时,可以直接根据当前的电测数据,对电容器组进行智能投切控制,以达到无功补偿的效果。 1.3外观尺寸 2技术参数
显示分辨率128×64,显示12点阵汉字输入测量RJ45方式接入智能电容器网络 电源 工作范围AC380V±30% 功耗≤2W 工作条件 -10~55℃,相对湿度≤93% 无腐蚀气体场所,海拔≤2000m 隔离耐压电源>2500V 绝缘电阻≥2MΩ 尺寸 面框尺寸:120mm×120mm 开孔尺寸: 3使用说明 JKWNA-9低压无功补偿控制器面板由产品名称及公司信息、液晶显示屏、操作按键组成。下面对液晶显示屏显示内容和主要功能作简单说明: 3.1主菜单 液晶屏第1行从左到右依次显示:联网电容器数量、当前投切控制方式(自控/手控和软件版本号;
当前所有联网电容器的投切状态以图形的方式直观显示在液晶屏上,同时显示投入到电网中总的补偿容量,显示界面如下: 注:表示分补表示共补表示投入表示切除 当前电容柜补偿电流界面如下: 3.2运行工况 显示开关故障、过压保护、过流保护、过温保护、过谐波保护的电容器信息。 使用和切换界面查看各种保护与故障,按 键返回主菜单。 3.3设置参数 设置参数 CT变比(比值:0000 目标功率因数:0.99 无功算法时间:040 设置现场的电流互感器变比,无功控制的目标功率因数和无功算法时间。
无功功率（reactive power ）：无功功率是按电磁感应原理工作的某个交流供用电设备和交流电源之间的能量交换，这种能量互换的最大值称为无功功率。这部分能量是用电器工作所必须的，但不能转换为我们所需要的能量，如机械能和热能。为了形象的描述电源利用的程度，我们提出了功率因数的概念，功率因数就是电路中有用功率和视在功率（电源总功率）的比值。由此可见，提高电网的功率因数对国民经济发展的重要意义。功率因数的提高，能使发电设备的容量得到充分利用，减少线路电流和功率损失。 无功补偿原理：通常我们用来提高功率因数的方法就是补偿法。即采用能够提供无功功率的装置来补偿用电设备所需的无功功率，降低电源的功率损失，提高功率因数，采用电力电容器来补偿用电设备所需无功功率的方法，称为电容无功补偿法。 这是由于理想的电容器在电路里是不消耗电能的，它只是从电源吸收电能转换成电场能，再把电场能转换成电能还给电源，完成它与电源之间的能量互换，因此电容上的功率也是无功功率，它的无功功率是由于电容上的电流I超前电压90°引起的，而我们的用电设备大多数都是感性负载，其工作时由于电流滞后引起的无功功率刚好与电容引起的无功功率相反。所以我们可以利用电容工作时产生的无功功率来补偿用电设备在工作时消耗的无功功率。 电容投切无功补偿简介：通过以上分析我们知道在电路中接入电容可以为设备提供无功功率，提高功率因数。由于我们的设备不可能是纯容性或纯感性的，且设备运行的状态也是不可预知的，如开、关机，或开机时不同工作状态所需要的无功功率都不相同。当补偿器提供的无功功率大于设备所需时，也会对电网造成极大影响。所以我们需要适时的调整无功功率的补偿来匹配设备所需的无功功率，即电容组投切方式。电容组投切的时机和数量则由专用控制器决定，而电容组容量一般选择系统额定容量的15%~40%。 电容投切无功补偿装置组成及其技术要点： 电容器：选用优质自愈式并联电容器，可按不同容量灵活编码组合，投切级数多，大容量补偿可一次到位。 控制器：选用快速DSP芯片，能够准确快速的检测出电路当前的功率因数，并根据当前功率因数选择合适的电容组数量投入到电路中，或在过补偿时及时投入感性电抗消除影响。 投切开关：触点式：功耗较小，但不适合频繁开启的场合。 晶闸管式：开关频率高，但功耗较高，容易损坏。 复合式：开关时采用晶闸管，导通后切换到触点式，开关频率高，功耗小，但是结构复杂 电抗器（装置中多为感性）：多用在高压系统中，用来消除过补偿功率，滤除谐波。
1.概述 JKF8智能型低压无功功率自动补偿控制器（以下简称控制器）是低压配电系统补偿无 功功率的专用控制器，依据机械工业标准JB/T9663-1999及电力行业标准DL/T597-1996设 计,其控制物理量为无功功率和功率因数，有二种规格（最大6回路、最大12回路）。控制 器采用国际上最先进的微处理器进行智能测量与控制，可与各种型号的低压电容柜、屏配 套使用，具有功能完善，抗干扰能力强，运行稳定可靠，并在有谐波的场合下能正确显示 电网功率因数等特点，具有全自动模式，“傻瓜”式设计，是目前国内无功补偿控制器性价 比最好的产品之一。 型号及其含义： 输出回路规格 产品设计序号 控制物理量—复合型 低压无功补偿控制器 2.功能特点 2.1 采用无功功率、功率因数复合控制，确保低负荷时可靠投入，避免投切振荡。 2.2 实时显示网络状况，包括功率因数、电压、电流、有功功率、无功功率等五种参数。 2.3 自动识别取样信号极性，无极性接错之虑。 2.4 电网电压低于300V或超过设定值时自动快速（5秒）逐级切除已投入的电容器组，并 显示电压值。 2.5 当电流互感器次级信号小于150ｍA时，封锁电容器的投入，同时自动快速（5秒）逐级切除已投入的电容器组。 2.6 同组电容器切投封锁时间为3分钟。（电容放电时间） 2.7 有循环自检功能，便于电容屏出厂试验用。 3.使用条件 3.1环境温度：-10℃~+40℃ 3.2相对湿度：40℃≤50%，20℃≤90% 3.3海拔高度：≤2000m 3.4环境条件：无有害气体和蒸气，无导电性或爆炸性尘埃，无剧烈的机械振动 3.5工作电压：380V±20% 4.技术参数
正泰nwk1-G无功补偿控制器说明书
NWK-G系列 智能型无功补偿控制器使用说明书 - 0 -
一、简介 NWK-G系列智能型无功功率自动补偿控制器是低压配电系统补偿无功功率专用仪器，可与各型号低压静电电容屏配套使用。NWK1-G型（开孔尺寸为本113×113mm）,NWK2-G型（开孔尺寸为162×102），输出路数各有4、6、8、10路四种规格。本机博采国内外先进技术，采用进口单片机控制，具有体积小、重量轻、功能完善、操作简单、抗干扰能力强、运行稳定可靠、补偿精确等突出优点。依据JB/T9663-1999国家最新专业标准设计，一次性通过机械工业部天津电气传动研究所发配电及电控设备检测所的型式试验，主要性能指标达到国内先进水平，是低压电容屏厂家首选产品。 二、功能特点 1、采用国外先进芯片，增加了断电记忆功能。即在系统断电及控制器复位时，参数及程序自动记忆，不丢失；供电恢复后控制器仍按断电前所设定的参数进入自动运行状态，实现无人操作化。 2、LED数字显示电网功率因素，显示范围：滞后（0.00~0.99），超前（0.00~0.99）。 3、通过面板三个功能键能完成数字显示COSφ设定值，延时设定值，过压设定值的设定。简明的人机对话，使操作极为方便。 - 1 -
4、当电网电压超过本机过压设定值时，COSφ表自动转换显示为电网当前的电压值，同时自动快速逐级切除已投入的电容组。 5、判别取样电流极性（自动识别极性），并自动转换。给安装调试使用带来极大方便。 6、当取样讯号线开路或无输入取样电流信号时，本机数字COSφ自动显示https://www.doczj.com/doc/b18966603.html,。 7、输出动作程序为先接通先分断，先分断先接通的循环工作方式及适应于就地补偿装置动作程序要求的1、2、2、2、2、1编码工作方式。 8、具有手动/自动转换，置自动时，本机自动跟踪电网功率因素及无功电流，控制电容器自动投入或切除，置手动时在本机上能实现手投或手切。 9、有超前、滞后、过压、欠流LED指示灯指示。LED提示编程输入。 10、抗干扰能力强，能抵御从电网直接输入的幅值2000V的干扰脉冲，高于国家专业标准。 三、使用条件 1、海拔高度不超过1000米。 2、环境温度不高于+40℃，24小时内平均温度不超过+35℃，最低环境温度不低于－10℃。 3、空气相对湿度不大于85%（在25℃时）。 - 2 -
1电力电容器的补偿原理 电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上,能量在两种负荷间相互转换。这样,电网中的变压器和输电线路的负荷降低,从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。当前,采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。 2电力电容器补偿的特点 2.1优点 电力电容器无功补偿装置具有安装方便,安装地点增减方便;有功损耗小(仅为额定容量的0.4 %左右);建设周期短;投资小;无旋转部件,运行维护简便;个别电容器组损坏,不影响整个电容器组运行等优点。 2.2缺点 电力电容器无功补偿装置的缺点有:只能进行有级调节,不能进行平滑调节;通风不良,一旦电容器运行温度高于70 ℃时,易发生膨胀爆炸;电压特性不好,对短路稳定性差,切除后有残余电荷;无功补偿精度低,易影响补偿效果;补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。 3无功补偿方式 3.1高压分散补偿 高压分散补偿实际就是在单台变压器高压侧安装的,用以改善电源电压质量的无功补偿电容器。其主要用于城市高压配电中。 3.2高压集中补偿
高压集中补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站6 kV～10 kV高压母线的补偿方式;电容器也可装设于用户总配电室低压母线,适用于负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量较大的场所,用户本身又有一定的高压负荷时,可减少对电力系统无功的消耗并起到一定的补偿作用。其优点是易于实行自动投切,可合理地提高用户的功率因素,利用率高,投资较少,便于维护,调节方便可避免过补,改善电压质量。但这种补偿方式的补偿经济效益较差。 3.3低压分散补偿 低压分散补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地安装在用电设备附近,以补偿安装部位前边的所有高低压线路和变压器的无功功率。其优点是用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,可减少配电网和变压器中的无功流动从而减少有功损耗;可减少线路的导线截面及变压器的容量,占位小。缺点是利用率低、投资大,对变速运行,正反向运行,点动、堵转、反接制动的电机则不适应。 3.4低压集中补偿 低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功符合而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。 4电容器补偿容量的计算 无功补偿容量宜按无功功率曲线或无功补偿计算方法确定,其计算公式如下: QC=p(tgφ1-tgφ2)或是QC=pqc(1) 式中:Qc:补偿电容器容量; P:负荷有功功率; COSφ1:补偿前负荷功率因数; COSφ2:补偿后负荷功率因数; qc:无功功率补偿率,kvar/kw。 5电力电容器的安全运行
浅谈无功补偿原理及无功补偿率 无功补偿原理 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。 简介编辑 无功补偿原理 当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即：P=U×I。 电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有功功率和无功功率的矢量和： 无功功率为: 有功功率与视在功率的比值为功率因数: cosf=P/S 无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。 如果选择电容器功率为Qc，则功率因数为： cosφ= P/ (P2 + (QL-Qc)2)1/2 在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后再计算电容器的安装容量： Qc = P(tanf1 - tanf2)=P〔(1/cos2f1-1)1/2-(1/cos2f2-1)1/2〕 式中:
引言 随着现阶段我国经济的发展状况和国际化能源紧张趋势的加剧，加强电能质量和节能降耗的影响已成为十分重要的工作。无功补偿作为一种电网节能的方式来提高功率因数是一种行之有效地措施。 现阶段我国采用的无功补偿措施主要有同步调相机、并联电容器和静止无功补偿等方式，但这些补偿方式普遍存在着电网冲击和无法实现实时补偿等问题，为了解决以上问题，本设计采用了一种新型的无功补偿技术，该技术利用与电网同频同相的可调电压源与电容并联的方式来实现对电网无功功率的补偿。 本毕业设计利用ATMEL生产的AT89C52单片机控制PWM信号的斩波频率，从而实现对可调电压源信号的控制，使可调电压源信号与电网电压信号同频同相，实现无功补偿。采用可调电源技术来实现新型的无功补偿主要能够改善以往所采用的无功补偿装置在电容投切过程中所存在的冲击现象和提高无功补偿的响应速度，实现实时补偿。
第1章绪论 随着我国经济发展和国际化能源紧张局势的加剧，加强电能质量和节能降耗的影响十分重要，这其中采取无功补偿方式提高功率因数是行之有效的措施。在电力供电系统中，功率因数的提高是一项重要的技术工作，直接关系到输电线路的电能损耗，供电的经济性，供电质量。功率因数的补偿措施一直为人们所重视。研制高性能的功率因数装置具有实际的社会、经济效益。而且在电力系统中，无功功率要保持平衡，否则，将会使系统电压下降，严重时，会导致使被损坏，系统瓦解。此外，网络的功率因数和电压降低，使供电设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。因此，解决好网络补偿问题，对网络降损节能有着极其重要的意义。 1.1无功补偿的意义 按电网无功功率补偿方式可分为出串联补偿和并联补偿。并联补偿方式又可分为电容器组补偿，调电感补偿，调相机补偿的移相补偿等。本设计我们将采用并联电容器补偿，主要用用单片机技术，实现对低压电力系统的监控。完成功率因数的测量，并根据所测得数据进行可调电压源的控制，以实现对电力系统的功率因数的补偿。 无功补偿控制器是无功补偿的核心，其性能直接影响补偿的效果。它是根据检测的功率因数或无功功率，按照一定的控制规则投入或切除电容器，实现对线路进行无功补偿。在低压配电网中有相当一部分是感性负荷，它不仅要消耗大量的有功功率，也要吸收很多的无功功率，从而使功率因数
工程设计 项目名称：智能无功补偿控制器的设计
智能无功补偿控制器的设计 摘要：随着社会的发展，社会用电量的急剧增加，大量低功率因素的负荷接入电网对电网形成的巨大挑战。而且现在用户对电能质量的要求越来越高，同时也为了电网的安全运行，需要平衡无功负荷功率。在低压供电系统中，低压无功补偿装置的功能就是向感性负载设备就近提供无功功率，低压无功补偿控制器是无功补偿装置的核心，采用检测电网运行参数，减少了运算量，提高电网参数辨识的精度，并可以简化系统软件设计。控制器以MCU处理器为控制核心，采用功率因数控制方式来检测电压电流并计算出功率因数、无功功率，按照一定的控制规律投切电容器组，实现无功补偿。本文首先介绍无功补偿的基本原理，再详细介绍基于STM32F103RBT6和ATT7022E的无功补偿控制器的设计。 关键词：无功补偿、控制器、功率因数、STM32F103RBT6、ATT7022E 一、引言 电力是我国的主要二次能源，随着国民经济的发展，节电降耗，减少生产成本是企业追逐的目标。但是电力系统中先天性的存在着大量的无功负荷，这些无功负荷来自电力线路、电力变压器以及用户的用电设备。系统运行中大量的无功功率将降低系统的功率因数，增大线路电压损失和电能损失，严重影响着电力企业的经济效益，解决这些问题的一个有效途径就是进行无功补偿。功率因数的提高，不仅能提高供电设备的供电能力，而且可以降低电力系统的电压损失，减少电压波动，改善电能质量，降低电能损耗，从而节省电力提高企业的经济效益。 同时，在现代电力企业中，功率因数是考核配电网运行的重要指标。为达到考核指标，必须结合本地区的具体情况，进行无功的规划,其规划的目的是：
摘要 本文主要介绍低压无功补偿装置的基本原理、控制方案以及硬件方面的选型和设计。 该补偿系统采用TI公司的定点TMS320LF2812系列DSP和MCU的双控制器进行控制，TMS320LF2812为补偿装置的总控制器，具有自动采样计算、无功自动调节、故障保护、数据存储等功能。同时具备指令运算速度快（约100MIP）、运算量大的优点，同时MCU与外部设备进行通讯，互不干扰，更好的满足了实时性和精确性的要求。采用晶闸管控制投切电容器、数字液晶实时显示系统补偿情况，可以实现快速、无弧、无冲击的电容器投切。为了更详细的介绍该系统，在论文第四章设计了比较完整的各功能模块的硬件电路图，其中包括电源模块、信号变换及调理模块、AD采样模块、锁相同步采样模块、通讯模块等。 关键字：低压无功补偿；晶闸管投切电容器；DSP
Abstract This paper mainly introduces the basic principle of low-voltage reactive power compensation device, control scheme and hardware selection and design. The compensation system by TI company's fixed-point tms320lf2812 series DSP and MCU dual controller control, tms320lf2812 compensation device controller with automatic sample calculation, automatic reactive power regulation, fault protection, data storage and other functions. At the same time with the instruction operation speed (about 100MIP), the advantages of large amount of computation. At the same time, MCU and peripheral equipment
J K F8说明书(补偿控 制器)
1.概述 JKF8智能型低压无功功率自动补偿控制器（以下简称控制器）是低压配电 系统补偿无功功率的专用控制器，依据机械工业标准JB/T9663-1999及电力行 业标准DL/T597-1996设计,其控制物理量为无功功率和功率因数，有二种规格 （最大6回路、最大12回路）。控制器采用国际上最先进的微处理器进行智能 测量与控制，可与各种型号的低压电容柜、屏配套使用，具有功能完善，抗干 扰能力强，运行稳定可靠，并在有谐波的场合下能正确显示电网功率因数等特 点，具有全自动模式，“傻瓜”式设计，是目前国内无功补偿控制器性价比最好 的产品之一。 型号及其含义： F8 输出回路规格 产品设计序号 控制物理量—复合型 低压无功补偿控制器 2.功能特点 2.1 采用无功功率、功率因数复合控制，确保低负荷时可靠投入，避免投切振荡。 2.2 实时显示网络状况，包括功率因数、电压、电流、有功功率、无功功率等五种参数。 2.3 自动识别取样信号极性，无极性接错之虑。
2.4 电网电压低于300V或超过设定值时自动快速（5秒）逐级切除已投入的电容器组，并 显示电压值。 2.5 当电流互感器次级信号小于150ｍA时，封锁电容器的投入，同时自动快速（5秒）逐级切除 已投入的电容器组。 2.6 同组电容器切投封锁时间为3分钟。（电容放电时间） 2.7 有循环自检功能，便于电容屏出厂试验用。 3.使用条件 3.1环境温度：-10℃~+40℃ 3.2相对湿度：40℃≤50%，20℃≤90% 3.3海拔高度：≤2000m 3.4环境条件：无有害气体和蒸气，无导电性或爆炸性尘埃，无剧烈的机械振动 3.5工作电压：380V±20% 4.技术参数
1 本科毕业论文（设计） 低压无功补偿控制器的设计 系 （部） 信息工程系 专 业 自动化 学 号 201207022141 学生姓名 崔民正 指导教师 贺焕林 提交日期 2014年 月 日 中工 信商 2013-JX16-
目录 第一章 (1) 1．1 研究背景 (1) 1．2 无功补偿装置的发展状况 (1) 1．3 本课题主要研究的内容 (4) 第二章无功补偿的原理 (5) 2．1 无功补偿的原理 (6) 2．2 低压电网中的几种无功补偿的方式 (8) 2．3 确定补偿容量的几种方法 (9) 2．3．1 从提高功率因数需要确定补偿容量 (9) 2．3．2 从降低线路有功损耗需要来确定补偿容量 (9) 2．3．3 从提高运行电压需要来确定补偿容量 (10) 2．4 本章小结 (10) 第三章硬件设计 (11) 3．1 无功补偿装置的技术要求 (11) 3．1．1 补偿控制应符合技术条件 (11) 3.1.2 测量精度 (11) 3.1.3 控制器原理 (11) 3．2 硬件介绍 (12) 3．2．2 A/D转换器选型 (14) 3．2．3 看门狗 (16) 3．2．4 LCD显示 (17) 3．3 模拟信号调理电路 (19) 3．3．1 互感器信号转换及电流—电压转换电路 (19) 3．3．2 电压、电流采样及信号处理电路 (20) 3．4 输出控制电路 (21) 3．5 本章小结 (22) 第四章软件设计 (23) 4．1 投切原则 (23) 4．2 功率因数计算 (24) 4．3 本章小结 (26) 第五章总结与展望 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29) 附录1：硬件结构图 (30) 附录2 ：软件程序 (30)
无功补偿无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。 一、按投切方式分类: 1. 延时投切方式 延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。 下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如cosΦ超前且>0.98，滞后且>0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到cosΦ不满足要求时，如cosΦ滞后且<0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如cosΦ<0.98,即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300s，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到cosΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投入期间，此时电网可能已是容性负载即过补偿了，控制器则控制电容器组逐一切除，周而复始，形成震荡，导致系统崩溃。是否能形成振荡与负载的性质有密切关系，所以说这个参数需要根据现场情况整定，要在保证系统安全的情况下，再考虑补偿效果。 2. 瞬时投切方式 瞬时投切方式即人们熟称的"动态"补偿方式，应该说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20-30毫秒内就完成一个全部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作为新一代的补偿装置有着广泛的应用前景。现在很多开关行业厂都试图生产、制造这类装置且有的生产厂已经生产出很不错的装置。当然与国外同类产品相比从性能上、元器件的质量、产品结构上还有一定的差距。 动态补偿的线路方式 (1)LC串接法原理如图1所示 这种方式采用电感与电容的串联接法，调节电抗以达到补偿无功损耗的目的。从原理上分析，这种方式响应速度快，闭环使用时，可做到无差调节，使无功损耗降为零。从元件的选择上来说，根据补偿量选择1组电容器即可，不需要再分成多路。既然有这么多的优点，应该是非常理想的补偿装置了。但由于要求选用的电感量值大，要在很大的动态范围内调节，