智能无功补偿器的设计和实现

无功补偿交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载的时候,并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率.当然实际负载,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们的时候,就有部分电能不做功,就是无功功率,此时的功率因数小于1,为了提高电能的利用率,就要进行无功补偿.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。

自动化控制系统中的无功补偿技术分析摘要：无功补偿技术是一种以无功为基础的新型补偿方法，它在电气系统中的应用非常广泛。

目前，电气系统中的无功补偿技术还很少被采用，所以根据这种技术的优点，针对越来越难控制的电气设备，进行了自动控制的研究。

关键词：自动化；控制系统；无功补偿技术引言为降低电气自动化控制系统的无功功率，提高电能的综合利用效率，则需要针对无功功率进行有效处置。

为此，技术人员可科学运用无功补偿技术，合理提高系统运行的功率因子，有效控制电力系统的能耗，推动电网的节能降耗运行。

1电力自动化电力自动化是电网运行的关键，在实际的电网运行中，电力自动化的实现离不开计算机网络的支持。

因此，相关人员必须熟练应用计算机和网络技术。

从发电站到地区电网、街网，最终到消费者，涉及多种类型的电力系统和设备，如配电网、输电网、多级变电柜等。

电力自动化是把各种电力设备连接起来，利用计算机技术监测电网运行，使其更好地运转。

在实现电力自动化的过程中，可以选择控制部分可控的电子元件。

目前，电力自动化主要包括发电厂自动化、配电自动化和电力故障处理自动化等。

2无功补偿技术的特点（1）获得电能的方法多种多样。

通过对现有的发电方式的分析，可以看出，电气的主要来源是发电机。

而无功补偿技术就不同了，它不仅来自发电机，还包括了调相机和静态无功补偿。

（2）电气供应区域的限制。

以无功补偿技术为基础的长距离传输，需要电网和接收端的电压相差很大，但目前的情况会造成电网有功损失，从而影响到电网的节能工作。

因此，在采用这种技术的电网中，尽量避免在实际操作中进行长距离地输电。

从目前的这个观点来看，这种技术的使用存在着地域上的局限性。

（3）对电压进行分散的控制。

通过对相关资料的调研，发现目前电网的频率控制方式是以有功均衡为主。

因为单一频率是整个网络的一种统一，为了更好地控制频率，必须要实现整个电网的有功均衡。

由于各节点间的电压差别很大，在此背景下，要坚持对各节点的电压进行单独的控制，才能确保电网的电压稳定。

基于CPLD的新型无功补偿投切开关控制器设计摘要：新型高压无功补偿投切开关为真空接触器和晶闸管阀并联结构，其控制器通过检测各种状态信号，快速进行逻辑判断和发出控制命令，实现所接负荷的过零点投入和切除。

本文介绍一种cpld 芯片，通过高速光耦采集接触器的辅助触点信号，设定各种逻辑状态出口，利用光纤传输精确控制晶闸管阀通断，同时控制接触器合分时序，达到过零点投入或切除负荷。

对装置控制器部分的软件和硬件做了说明，硬件部分主要以epm1270t144c及外围芯片等连接，软件部分用quartus ii 6.1编程。

关键词：cpld 投切开关 epm1270t144c 光电转换引言目前电力系统中高压无功补偿装置普遍采用真空断路器或真空接触器投切电容器装置，这种传统的投切方式对电力系统、对电容器组以及对投切开关本身都产生较大的暂态冲击电压和电流，危害设备的安全运行。

新型的高压无功补偿设备投切开关采用晶闸管阀组和真空接触器并联结构，投入时序：先使晶闸管阀在电压过零点时导通，将电容器组接入电网，再使真空接触器投入，稳态下晶闸管阀在电流过零时自然关断，电容器组投入完成；切除时序：先使晶闸管阀导通接入系统，然后分断真空接触器，再封锁晶闸管阀触发脉冲，使其在电流过零关断，完成电容器组切除。

这种投切方式能有效降低电容器组投切产生的暂态冲击，提高了系统及设备运行的可靠性。

这种新型开关的投切方式对投切的实时性和准确性的要求较高，控制器不仅能在相对复杂的环境下能可靠工作，并且需要较高的时钟频率和强大的时序控制能力。

cpld （complex programmable logic device）复杂可编程逻辑器件，用户可根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路，以及硬件上的并行工作模式，为开发这种高性能的控制器提供了很好的解决方案。

1、控制器设计方案本例高压投切开关的控制器的采用maxiiepm1270系列cpld作为主控芯片，通过检测不同设备在不同时刻的开关量输入状态，经过预先设定的逻辑关系，完成需要达到的功能。

智能无功补偿控制器使用说明一、智能无功补偿控制器的组成和工作原理1.监测单元：用于监测电网的功率因数和电压电流等参数。

它采集电网的功率因数信号，并将信号传输给控制单元。

2.控制单元：根据电网的功率因数和设定值之间的差异，对无功补偿设备进行控制。

当电网功率因数低于设定值时，控制单元会向执行单元发送控制信号，使无功补偿设备自动投入。

3.执行单元：根据控制单元的指令，调整无功补偿设备的容量大小。

它可以控制补偿电容器的投切和接触器的合切，来实现对电网无功功率的补偿。

1.监测电网的功率因数和电压电流等参数。

2.将监测到的功率因数信号传输给控制单元。

3.控制单元与执行单元交互，根据设定值和实际值之间的差异来控制无功补偿设备。

4.执行单元根据控制单元的指令，调整无功补偿设备的容量大小，以实现对电网无功功率的补偿。

二、智能无功补偿控制器的使用方法1.安装控制器：将控制器安装在电力系统的补偿设备箱内，与电网进行连接。

2.设置参数：使用该控制器的管理软件，将控制器与电网连接的参数进行设置，包括电压值、容量大小和设定功率因数等。

3.启动控制器：通过控制器的开关，手动或自动启动智能无功补偿控制器。

4.监测电网参数：控制器会自动监测电网的功率因数和电压电流等参数，并将数据传输给控制单元。

5.设定无功补偿：根据电网的实际功率因数和设定的功率因数之间的差异，控制单元会向执行单元发送控制信号，以调整无功补偿设备的容量大小，来实现对电网无功功率的补偿。

6.显示设备状态：通过控制器的显示屏，可以查看无功补偿设备的投入状态、功率因数和电流等信息。

7.停止补偿：当电网的功率因数达到设定值或不需要无功补偿时，可以手动或自动停止智能无功补偿控制器的工作。

三、智能无功补偿控制器的注意事项1.安全操作：在进行控制器的安装、设置和启动过程中，要注意遵守相关的操作规程和安全指南，确保操作的安全可靠。

2.定期维护：智能无功补偿控制器需要定期进行维护和检查，以确保其正常工作。

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。

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。

课程设计无功补偿一、教学目标本章节的教学目标旨在让学生掌握无功补偿的相关知识，包括无功补偿的原理、方法和应用。

知识目标要求学生能够理解无功补偿的概念、分类和作用，以及无功补偿器的工作原理和性能。

技能目标要求学生能够运用无功补偿的知识进行实际问题的分析和解决，包括无功补偿器的选择和设计。

情感态度价值观目标则是培养学生的创新意识和团队合作精神，鼓励学生积极参与讨论和实验，提高对电力系统优化的认识和责任感。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括无功补偿的基本原理、无功补偿器的类型及其性能、无功补偿的应用实例等。

首先，将通过讲解和示例让学生了解无功补偿的概念和必要性，解释无功补偿器的工作原理和作用。

然后，介绍常用的无功补偿器类型，如电容器、电感器、TSC（晶闸管控制电容器）等，并分析它们的性能和适用场景。

最后，结合实际案例，讲解无功补偿在电力系统中的应用，如提高功率因数、降低线路损耗等。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法进行教学。

首先，通过讲授法向学生传授无功补偿的基本概念和原理，并结合实际案例进行讲解，以加深学生的理解。

其次，采用讨论法学生进行小组讨论，鼓励学生提出问题、分享观点，培养学生的批判性思维和团队合作能力。

此外，还将运用案例分析法和实验法，让学生通过分析实际案例和参与实验，亲手操作无功补偿器，增强学生的实践能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备适当的教学资源。

教材方面，将选用权威、系统的电力系统无功补偿教材，为学生提供全面的知识体系。

参考书方面，将推荐一些相关的论文和专著，供学生进一步深入研究。

多媒体资料方面，将制作PPT、动画等教学课件，以直观、生动的方式展示无功补偿的相关概念和原理。

实验设备方面，将准备无功补偿器实验装置，让学生能够亲自动手进行实验，加深对无功补偿的理解和认识。

五、教学评估本章节的评估方式将采用多元化的形式，以全面、客观地评估学生的学习成果。

JKW5B智能无功功率自动补偿控制器说明JKW5系列智能无功功率补偿控制器使用说明书简介新型JKW5系列无功功率自动补偿控制器（包括JKW5C、JKW5B 等型号) 运用无功功率计算和目标功率因数设置，双重计算检测方法，为线路所需无功的准确补偿，以及限制线路过补状况的发生而设计的理想产品。

采用先进的单片机技术，全自动贴片机焊接工艺，以及先进的检测设备，确保产品具有高精度和高灵敏度，且有抗干拢能力强运行稳定等特点。

该系列产品符合DL/T597-996标准，适用于低压配电系统电容器补偿装置的自动调节，使功率因数达到用户预定状态，提高电力变压器的利用效率减少线损，改善供电的电压质量，从而担高了经济效益与社会效益，可广泛适用不同的电网环境。

型号命名JK W 5 □- □后一个□:输出回路数前一个□:是C,开孔尺寸113 X 113m,如是B,开孔尺寸162X102m 5---设计序号，特征代号W---控制物理量为无功功率JK---低压无功自动补偿控制器使用条件环境温度：-25℃～+55℃相对湿度：最大相对湿度为90%（20℃时）海拔高度：不能超过2500米环境条件：无腐蚀性气体、无导电尘埃、无易燃易爆的介质存在，安装地点无剧烈震动。

技术数据额定电压：AC 220/380V,波动不能超过±15%额定电流：AC 0～5A 频率：50Hz/60Hz触点容量：AC 220 5A 功率：最大8W灵敏度：150mA 防护等级：外壳IP40控制方式：循环投切按键功能名称符号内容菜单键递增键+ 递减键菜单主菜单- 子菜单选择。

注：按住菜单键4秒“设置”灯亮方可进入参数预置菜单；少于0.5秒则进入“手动”功能“设置”参数时递加参数值，“ 手动”运行时投入电容器组“设置”参数时递减参数值，“ 手动”运行时切除电容器组菜单操作被设置参数参数代码含义参数范围出厂设置代码按住“菜单”键4秒使“设置”指示灯亮再按“菜单”键PA-1 互感器变比设置5-6000再按“菜单”键PA-2 回路设置1-12再按“菜单”键PA-3 电压上限400V-500V ( 230-260V) 再按“菜单”键PA-4 电压下限300V-360V (176-210)再按“菜单”键PA-5 投入门限1-98Kvar再按“菜单”键PA-6 `1 切出门限1-50Kvar再按“菜单”键PA-7 投切延时10-120s再按“菜单”键PA-8 目标功率左因素0.6-1控制器储该次设置，并返回自动运行状态硬件最大值437>>(253)>>3 2>>(190)>>4>>20>>8>>30>>0.96按“递增键”参数递增，按“递减键”参数递减操作说明1、本控制器具有“自动运行模式”与“手动运行模式”两种工作状态；“手动”指示灯点亮时为“手动运行模式”，否则为“自动运行模式”；2、CT 变比预置值为信号电流互感器变比的分子值，如用户的信号电流互感器变比为500/5，则CT 变比预置值为500而不是100。

无功补偿装置的容量选择与系统优化设计无功补偿装置的容量选择与系统优化设计在电力系统中具有重要的意义。

本文将就该主题展开论述，从容量选择和系统优化两个方面进行探讨。

一、无功补偿装置的容量选择无功补偿装置用于电力系统中的无功功率补偿，其容量选择关系到系统的稳定性和运行效率。

在进行无功补偿装置的容量选择时，需要考虑以下几个因素：1.1 系统的无功功率需求首先，需要对系统的无功功率需求进行准确的评估。

通过电力系统的负荷特性和运行数据进行分析，确定系统的无功功率需求是进行容量选择的基础。

1.2 考虑系统的无功功率补偿需求在进行无功补偿装置容量选择时，还需要考虑系统的无功功率补偿需求。

根据负载的特性以及功率因数要求，确定所需的无功补偿容量。

1.3 确定装置的额定容量在综合考虑系统的无功功率需求和无功补偿需求后，可以确定无功补偿装置的额定容量。

额定容量应该略大于系统的无功功率需求，以确保补偿效果的稳定性和可靠性。

二、无功补偿装置的系统优化设计无功补偿装置容量选择后，还需要进行系统优化设计，以确保其在电力系统中的正常运行和有效发挥作用。

以下是几个系统优化设计的要点：2.1 确定装置的布置位置在设计中需要确定无功补偿装置的布置位置。

通常，装置应尽量靠近负载中心，以减小输电线路的无功功率损耗。

2.2 设计合适的补偿方式根据系统的特点和无功补偿需求，选择合适的无功补偿方式。

常见的无功补偿方式包括静态无功补偿器（SVC）、静态同步补偿器（STATCOM）等。

2.3 进行电流、电压等参数的合理优化在装置设计中，需要进行电流、电压等参数的合理优化。

通过精确计算和仿真模拟，确定合适的参数配置，以提高系统的稳定性和运行效率。

2.4 考虑装置的可靠性与维护性在系统优化设计过程中，还需要考虑装置的可靠性与维护性。

选择可靠性高、维护便捷的无功补偿装置，以降低运行和维护成本。

三、总结无功补偿装置的容量选择与系统优化设计对电力系统的稳定运行至关重要。