动态无功补偿范文第1篇

关键词：动态无功补偿；电能；无功功率

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0075-02

1 无功补偿的意义

在交流电网中，功率分为有功功率、无功功率和视在功率。电压瞬时值U和电流瞬时值I的乘积为瞬时功率，一个周期内瞬时功率的平均值称有功功率，即P=UIcosΦ。瞬时功率的最大值，即电源与整个电路之间能量交换的最大速率称无功功率，即Q=UIsinΦ。交流电路的电压有效值和电流有效值的乘积称为视在功率，即S=UI。有功功率P与视在功率S的之比称为功率因数，用cosφ表示，即cosφ=P/S。可见，当有功功率P一定的情况下，当cosφ的值比较小时，视在功率S就要加大。视在功率加大，就意味着供电线路和变压器的容量均要加大，这样，势必增加供电投资，增加线路网损。所以，提高用电设备的功率因数cosφ，就可以让电网尽可能的传送有功功率，减少设备向电网索取无功功率，从而提高电网效率和安全性。

2 低压动态无功补偿技术简介

传统的低压无功补偿技术，由于使用普通的接触器投切电容器，存在浪涌电流大、补偿时间慢、维护费用高和使用寿命短等各方面的问题，已不能满足现代化电网的要求。动态无功补偿是面向三相低压配电系统，具有动态自动补偿无功功率和抑制用户负荷谐波作用的新型无功补偿技术。主要采用静止无功发生器（SVG）和晶闸管分组投切电容器（TSC），实现三相低压配电系统无功功率的动态连续补偿。TSC实现基础平稳无功的补偿，SVG实现动态变化无功的补偿。

同时在电容器支路串联适当电抗器，实现配电系统用户谐波电流的抑制，防止电容器对配电系统谐波发生放大现象。

3 补偿回路主要部件介绍

①TSC。TSC主回路主要由电抗器，晶闸管开关，补偿电容器等构成；控制系统主要由控制器，触发电路等构成。由控制器对系统的电流电压等参数进行采样、分析、计算，再根据系统的无功需量给触发电路发出投切信号，由晶闸管开关完成电容器的投入或切除动作。采用晶闸管开关的过零检测、投切技术，可以抑制电路过电压或涌流，实现快速、频繁、无冲击投切。其核心技术包括动态采样控制技术，动态触发技术，动态响应投切技术以及补偿滤波器件等。

②SVG（STATCOM）。SVG即静止无功发生器，是柔流输电技术（简称FACTS）的主要装置之一，代表着现阶段电力系统无功补偿技术新的发展方向。它既可提供滞后的无功功率，又可提供超前的无功功率。基本原理是利用全控型开关器件组成自换相桥式电路，辅之以小容量储能元件，通过电抗器或者变压器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧输出电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，从而实现动态无功补偿。

③控制器。控制单元采用高速DSP采集现场的电压、电流信号，在每一个电网周期对所有数据进行分析，计算处理后发出驱动信号来控制功率单元的运行，同时监测功率单元运行状况。

4 技术参数、难点与创新点

4.1 技术参数

额定电压：AC380 V；额定频率：50 Hz；SVG动态响应时间：≤20 ms；TSC动态响应时间：≤40 ms。

4.2 技术难点与创新点

①通过理论分析与计算机仿真，揭示配电系统静止同步补偿器（DSTATCOM）的输出无功功率、有功功率损耗及直流电压与控制角和线路电抗器的理论关系，提出配电系统静止同步补偿器（DSTATCOM）用线路电抗器的选择计算方法。

②针对低压系统的特点，采用基于IGBT器件的电压源逆变器结构和PWM控制技术，在保证技术性能的前提下，简化主电路结构。

③控制系统采用高速DSP控制器，全面提升补偿系统的控制性能，同时简化控制系统的硬件结构，提高系统可靠性。

④采用瞬时无功理论测算负荷和补偿系统的无功功率，提高补偿的实时性。

5 技术路线和实施方案

5.1 无功补偿技术的分类

电压等级――低压补偿/中压补偿/高电压补偿。

安装位置――集中补偿/线路补偿/随机补偿。

补偿装置――机械开关式补偿器/静止补偿器。该技术从补偿装置的调节机构来讲的。机械开关式补偿器是指补偿装置的调节机构有机械运动部件，如接触器、开关等。静止补偿器是指补偿装置的调节机构中没有机械运动部件，如SVC、STATCOM等。其中STATCOM又分为电压源逆变器型和电流源逆变器型，目前使用的STATCOM多为电压源逆变器型。

补偿方式――动态补偿/静态补偿。该技术从补偿原理上来讲的。动态补偿是指补偿电流能自动跟随负荷无功电流的变化而连续变化；静态补偿是指补偿容量在相对比较长的一段时期内（譬如1 min以上）是固定不变的。

一般而言，静止补偿器属于动态补偿。

5.2 无功补偿技术的进展

第一代：采用机械式接触器投切电容器，属于慢速无功设备。第二代：采用晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器装置，属于快速无功设备。第三代：采用有源无功补偿装置（如SVG静止无功发生器），属于快速无功设备。

5.3 无功补偿的途径

由于负荷基本上都是感性的，因此最常用的无功补偿设备就是并联电容器。

FC为固定电容器；MSC为开关投切电容器；TSC为晶闸管投切电容器。由于电容器的输出无功很难连续调节，因而出现了可控电抗器与并联电容器的组合――SVC。TCR为晶闸管可控电抗器，通常不独立使用，一般为TCR+FC或TCR+TSC。有源型无功补偿装置为STATCOM、SVG、APF。

5.4 无功补偿装置技术性能的比较

无功补偿装置技术性能的比较如表1所示。

5.5 DSTATCOM的特点

①响应时间快。接触器投切电容器装置的响应时间需要几秒钟；SVC的响应时间约为20～40 ms；STATCOM装置补偿响应时间可达20 ms以内，真正实现动态补偿。

②可在极短的时间之内完成从容性无功功率到感性无功功率的相互转换，可以胜任对冲击性负荷的补偿。

③输出无功不受电网电压高低的影响。低电压时，比SVC更有效地发出无功功率。

④由于无需高压大容量的储能元件（如电容器和电抗器），故DSTATCOM的体积更小更紧凑。

⑤运行时可视为电流源，不存在与系统阻抗发生谐振的可能性，还可对谐波和无功功率同时进行补偿。

5.6 无功补偿技术总体结构

无功补偿技术总体结构如图1示。

6 技术经济前景分析

利用动态无功补偿技术可以补偿功率因数、稳定电压、抑制谐波、改善电能质量、节能降耗。而我国能源供需矛盾突出，严重制约了经济的快速增长。国家发改委、国家电监会明确要求电力用户增强节能意识，积极采用先进的节电技术与产品，优化用电方式，提高电源使用效率，减少电力消耗。现在，某些地区已出台了相关政策，对功率因数不达标的用户罚款，对功率因数高的用户奖励。因此动态无功补偿技术的市场前景广阔。

参考文献：

[1] 唐杰.配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）的理论与技术研究[D].长沙：湖南大学，2007.

动态无功补偿范文第2篇

关键词：电网 无功补偿技术 问题

中图分类号：TE928 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0130-01

1 电网动态无功补偿技术的作用

近年来，随着我国到大功率非线性负荷的不断的增加，电网的谐波污染以及无功冲击的不断上升，无功调节手段的缺乏造成母线电压随着运行方式的变化，导致电网系统中稳定性受到严重的影响，电网动态稳定性与无功功率的有效性有很大的关系。电网动态无功补偿技术是一项提高电压稳定性的有效并且经济的措施，也是保证电网安全性稳定性以及战略防御的客观需求[1]。在电网系统中采用这种技术不仅能够提高输电能力以及保证电压的稳定性，而且对提高配电网电能的质量的综合指标，改善系统的静态以及动态的品质具有重要的作用。电网动态无功补偿技术在输电系统中作用主要有以下几点：（1）电网动态无功补偿技术能够提高电力系统的功率因数，减少无功潮流降低网络损坏，从而能够节约电能资源；（2）调节系统的电压，改善电能的质量；（3）动态无功补偿技术对提高配电系统的暂态稳定性和静态稳定性，限制操作过电压具有重要的作用和价值；（4）能够抑制次同步振荡和加强对低频振荡的阻尼；（5）减少电流和电压的不平衡。减少线路的损失等作用。

2 电网动态无功补偿技术发展状况

电网动态无功补偿技术从带旋转的机械方式到目前的电力电子元件的应用，其发展历程可以分为以下几个阶段：（1）同步调相机，这个阶段的无功补偿技术呈现的特点主要是噪声大、响应速度慢、、技术陈旧、能量损耗大等特点；（2）开关投切电容器，这个阶段的动态无功补偿技术补偿方式响应速度慢并且连续可控制性相对比较差；（3）晶闸管投切电容器和晶闸管控制电容器装置，在这个阶段中装置主要采用晶闸管串联控制技术，不仅损耗下、速度快、而且控制灵活、是一种实用性强，并且相对成熟的技术；（4）静止无功发生器，这个阶段主要采用可关断器件串联技术，这种技术速度快、占地面积小、控制灵活方便，这种技术是目前比较先进的一种技术。现在在世界范围内采用的无功补偿装置主要是晶闸管无功补偿设备，这种装置主要有三种类型：一种是晶闸管控制电抗器（Thyristor Control Reactor，TCR）；一种是具有饱和电抗器的无功补偿装置（Saturated Reactor，SR）；另一种是晶闸管投切电容器装置（Thyri stor switch Capacitor，TSC）。

其中TCR型动态补偿装置主要有一下特点：（1）可以根据电网负荷的情况进行分相调节，并且能够实现从0到1最大功率的连续调节[2]；（2）电路相对比较简单，操作以及维护方便，但是相对存在一些缺点，比如在运行的过程中会产生一些谐波，占地面积大设备投资大等缺点。

TSC型动态补偿方式主要有以下特点：（1）设备投资小，如果与TCR相比能够节省25%；（2）结构紧凑，在设计的过程中能够设计为柜体的形式，并且占地面积小；（3）运行能耗小，电容器自身是没有过度过程投切，不会产生谐波的现象，设计合理的谐波还能够吸收谐波。

随着电力电子技术的发展，随着科学技术的研究和发展，静止型无功补偿装置的出现能够进一步实现动态无功补偿的目的。静止型无功补偿装置主要采用换向变流电路的静止无功发生器技术（Static Var Generator，SVG）。与传统的TCR装置相比，SVG技术的运行范围更加广泛、调节速度更快，并且在多重化、PWM技术以及多电平等措施中不仅能够极大地减少补偿电流中谐波的含量，而且还能够极大的缩小装置的投资成本以及体积，但是其价格却比普通的晶闸管高很多，并且这种技术应用于小型的储能元件水平进一步提高。

3 电网动态无功补偿技术的应用

由于国外的SVC技术价格高并且维系以及售后服务不及时，备用件的价格昂贵等存在很多的不利的因素。针对这种状况我国在20世纪80年代开始着重研究SVC技术，在2001年我国推出一项TCR型的SVC技术，这种技术主要采用综合自动化、光电触发以及封闭式纯水冷却和全数字化控制等先进的技术，在电网以及变电站的无功电压控制中以及工业用户中得到成功应用。这种技术的应用不仅有效改善电网电能的质量，保证电网运行的安全性以及稳定性，而且对节能降耗和可靠生产具有重要的作用和价值。

随着电网动态无功补偿技术研究和发展，在2004年TCR型SVC工程投入运行，不仅实现SVC国产化，而且SVC容量调节范围能够达到-53～100Mvar，可以直接应用于35KV的电压等级系统中。从而实现我国输电领域中大容量、高技术水平和高电压的SVC装置在电网中应用。TCR型SVC关键技术主要包括：SVC联网技术，综合自动化技术、电网集成技术以及多位处理器协调控制技术、晶闸管阀电气和结构工艺设计技术，半导体器件的冷却技术等主要技术。TCR型SVC技术在电网中应用具有以下特点：（1）控制系统主要采用DSP的全数字化控制器，动态响应的速度快，时间段，并且编程功能强、控制精度高等优点；（2）控制灵活方便能够实现分相控制、三相控制以及三相平衡化等控制方式[3]；（3）具有远方操作，多功能自动化接口以及自动化系统接口功能，而且能够实现无人值班；（4）晶闸管阀体主要采用卧式的晶闸管阀组，运行安全可靠、并且设备紧凑，维护工作量少等特点。

4 结语

随着科学技术的发展电网动态无功技术的研究和发展，在电网系统中采用SVC技术不仅能够给解决电压崩溃和电压稳定的问题，而且对保证电网的安全性、稳定性具有重要的意义和价值。电网动态无功补偿技术不仅能够改善供电系统的安全性和稳定性，而且对抑制过电压以及电压的跌落具有重要的作用和价值。对电提高用电效率和输电能力具有重要的作用和价值。

参考文献

[1] 任丕德，刘发友，周胜军.动态无功补偿技术的应用现状[J].电网技术，2004，28（23）：82-83.

动态无功补偿范文第3篇

孙香荣 叶重荣 车军辉 刘琼

合容电气股份有限公司 陕西 西安710200

摘要：描述了静止型无功补偿器的基本原理，对其系统组成及相互作用进行了阐述。

关键词：组成 基本原理 控制保护系统

随着电力系统的不断发展和用电负荷的不断增长，电力系统中的非线性负荷越来越多，尤其是大型电弧炉、大型风机、重型提升设备、电力机车等不断接入电网对电网电压、功率因数、电网谐波等关系电能质量方面的指标产生负面的影响，从而使电力系统中的电能质量问题日益突出。

静止型无功补偿器广泛应用于电压调整、改善电压水平、减少电压波动、改善功率因数、抑制电压闪变、平衡不对称负荷，配套使用的滤波器能吸收谐波，减少谐波干扰。

1、静止型动态无功补偿器（SVC）基本原理

FC+TCR型静止型动态无功补偿器（SVC）主要由三部分构成：FC滤波器、TCR晶闸管控制电抗器和控制保护系统。FC滤波器用于提供容性无功功率补偿及谐波滤波，TCR晶闸管控制电抗器用于平衡系统中由于负载的波动所产生的感性无功功率。通过调节晶闸管触发角的大小，控制流过电抗器的电流达到控制无功功率的目的。高压动态无功补偿SVC装置根据负荷无功功率的变化情况，改变电抗器的无功功率（感性无功功率）。即不管负载的无功功率如何变化，总要使二者之和为常数，这个常数等于电容器组发出的容性无功功率的数值，使取自电网的无功功率为常数或为0，即：等于常数（或为0）。最终使得电网的功率因数保持在设定值，电压几乎不波动，从而达到无功补偿的目的，以抑制负载波动所造成的系统电压波动和闪变。

2、静止型动态无功补偿器（SVC）系统组成

2.1静止型高压动态无功补偿器（SVC）高压晶体管阀装置：接受来自控制系统的信号，改变晶闸管触发角的大小，产生相应的无功补偿电流。先进的阀体压制技术、卧式安装结构紧凑、运行可靠维护工作量少。

2.2静止型高压动态无功补偿器（SVC）全数字智能控制系统：实时计算电网无功，控制晶闸管触发角的大小，进而控制补偿无功功率的大小。采用高速数字信号处理器DSP的控制系统，可靠性高、实用性强。

2.3静止型高压动态无功补偿器（SVC）电容器及滤波装置：向系统提供容性无功，并抑制流经系统的谐波，提高功率因数。电力电容器为组架式安装，自然冷却。滤波电抗器为空芯干式，自然冷却。

2.4静止型高压动态无功补偿器（SVC）补偿电抗器：提供系统所需要的感性无功功率，稳定负载冲击所产生的电压波动。空芯干式，上下双线圈，自然冷却。

2.5采用密闭纯水循环冷却系统，PLC控制压力、湿度、温度等。

3、静止型动态无功补偿器（SVC）控制保护系统：

3.1同步单元

3.1.1同步单元用于产生调节单元精确触发TCR晶闸管阀组所需的同步脉冲。

3.1.2同步单元测量TCR晶闸管阀组两端的电压，并经过滤波电路和比较电路得到精确的同步信号。

3.2调节单元

3.2.1执行预先设定好的控制策略，计算TCR晶闸管阀组的触发角度。

3.2.2执行SVC的顺序控制，完成TCR及滤波器设备的投入或退出。 完成对TCR的保护，确保TCR的安全运行。

3.2.3监控单元

监控单元包括主监控单元和辅助保护两部分。

主监控单元是整个TCR装置的核心，其主要功能是：

通过CAN总线巡检调节运算单元，就地控制单元及站控单元，监视其工作情况；

通过RS485总线与六个阀检测单元通讯，巡检阀状态，并监视阀检测单元的工作情况；

执行其它装置内部监控；

采集SVC各支路开关状态，并根据开关状态判断跳合闸逻辑、联跳逻辑、合闸闭锁逻辑等。各支路开关状态通过CAN总线发往就地工作站和站控，并以之作为各种命令是否有效的判断依据；

采集TCR电流与SVC的母线电压，实现TCR之路过压、欠压、过载、过流、电流速断保护；

辅助保护作为主监控的保护后备，执行以下功能：

监视主监控CPU的状态，当主监控CPU停止工作时闭锁TCR主回路；

监视SVC母线同步电压，当该电压异常时闭锁TCR主回路；

监视监控机箱电源，当该电压低于正常时退出TCR装置；

反应紧急退出按键，发出紧急时退出TCR装置命令。

3.2.4 阀基电子单元（VBE）

接收调节单元输出的触发信号（对应晶闸管触发相位） 编码成触发脉冲信号输出至TE板；

接收TE板的回报脉冲信号，并读取其中包含的

BOD和阀状态信息，以实时监测BOD动作情况和晶闸管元件的状态；

BOD频繁动作保护功能和阀故障保护功能；

向调节单元上报阀组的BOD和阀状态信息；

3.2.5通讯管理单元

3.2.6TCR支路保护装置

3.2.7滤波器支路保护装置

4、静止型动态无功补偿器（SVC）系统优点

4.1采用光电触发方式、高电位板高压取能、晶闸管BOD保护，系统抗干扰能力强，保护可靠。

4.2可针对用户的需要，设计采用不同冷却手段的阀体。

4.3晶闸管阀组采用卧式设计、设备紧凑、运行可靠、维护工作量少。

4.4监控系统采用一体化工作站，提供友好人机界面。

4.5控制方式灵活，可实现三相同时控制、分相控制及三相平衡化等多种控制方式。

4.6多功能自动化接口，具备远方操作和自动化系统接口功能，可以实现无人值守。

4.7模块化设计，对几兆至几百兆装置均可提供一体化的构造方式。

参考文献：

[1]《静止无功功率补偿技术》 粟时平 ，中国电力出版社，2006年。

动态无功补偿范文第4篇

关键词：无功补偿；复合开关

1 动态无功补偿复合开关的工作原理和主要技术特点

目前电力系统通用的无功补偿方案有接触器投切电容器、复合开关投切电容器、晶闸管投切电容器这三种。复合开关投切电容器无功补偿装置，其投切开关是晶闸管和接触器并联的复合开关，其主要作用是用晶闸管控制电容过零投切，以降低传统接触器投切的电流冲击，电容器投入后再由接触器旁的路晶闸管，使电容运行。

动态无功补偿复合的主要技术特点有：

实现动态补偿 ，可对频率和大小都变化的无功功率进行补偿，对补偿对象有极快的响应。动态补偿不容易和电网阻抗发生谐振，且可以跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响。

（1） 过零投切：断口电压为零时，开关接通；电流过零时，开关分断。由于采用了过零触发技术，因此可使射频干扰降低到最低程度。

（2） 功耗小：由于采用了磁保持继电器，控制装置只在投切动作瞬间耗电，平时不耗电且磁保持继电器的接触电阻小，不需要外加散热片或风扇，降低了成本。

（3） 无谐波：磁保持继电器吸合后，没有非线性电阻，不会产生谐波。

（4） 抗干扰：具有低阻抗的特点，可以抑制干扰，消除噪声。

（5） 保护功能：欠压保护，当系统电压低于160V时开关自动分闸；缺相保护，当系统电压缺相时，开关拒合闸（适用于三相连结的开关）；停电保护，系统停电后开关自动分闸，当系统恢复供电后开关不会自动合闸。

开关合闸波形图：

2 动态无功补偿复合开关在实际运行中存在的主要问题

（1）由于国内大多数的动态无功补偿复合开关采用的接触器都是普通的机械触点开关，因此动作速度较慢，在负荷动态变化特别频繁，要求响应速度和投切精度很大的场合，常常不能满足补偿要求。

（2）当用户同时使用大量三相用电设备时，必须投入三相电容补偿，而复合开关的接触器很难达到三相同时投切的质量要求。

（3）由于零点检测出现误差或电网、线路及其他因素的干扰，打乱动态无功补偿控制器及复合开关正常的工作程序甚至导致其失控。

3 影响动态补偿复合开关稳定工作状态的主要因素

3.1 电源因素

由于电子电路通过电源电路接到电网，所以电网的噪声通过电路干扰进入电子线路，这是影响复合开关工作稳定的主要原因之一。电源因素可以从以下三种情况来详细考虑。

（1） 通过电源变压器的耦合。变压器是电源电路中最常见的元件，它的初级接在电网电源，次级则按设计要求得到各种交流电压，然后再经过整流滤波和稳压等电路，得到供线路工作所需要的直流电压。在研究电网高频尖峰脉冲如何穿越变压器而传播时发现，变压器初、级的交流电磁耦合并不是这种噪声的主要传播途径。事实上，这个传播途径是由变压器初次级间分布电容所造成的。由于变压器的初级线圈靠得很近，这两部分间的分布电容通常有数百PF。这种分布电容不仅电容量大，而且有良好的频率特性，对高频噪声的阻抗很低。

（2） 电源本身的过压、欠电压、停电等故障引起的电源噪声。任何电源及输电线都存在内阻，正是这些内阻引起电源的噪声影响了复合开关的稳定工作。如果没有内阻存在，无论如何噪声都会被电源电路吸收，在电路中不会产生干扰电压。

（3） 浪涌、下陷、尖峰电压与其他电源干扰因素。用户本身大功率设备的不断接通和断开，特别是大功率电动机，接通瞬间需要很大的启动电流，并可持续几百毫秒，从而在输电线路内阻上将产生很大的压降，这是电网中产生电压瞬变（浪涌、下陷）的主要原因。这些噪声叠加在正弦交流电压上沿线路传输，在所到之处引起干扰，如果幅度过大，会毁坏系统。

另外，设备接地不良，输电线、汽车打火、无线电发射以及电弧等幅射源、地线过长等等，都会使复合开关无法正常工作。

3.2 线路及其他因素

如果动态无功补偿控制器线路板设计不合理，使元件的排列不合理，或者线路中元件之间的布局不合理，就有可能出现线路本身的干扰源，使单片机系统误动作。

4 动态无功补偿复合开关优化探讨

针对以上存在的问题，我们提出几点优化方案：

（1）采用晶闸管和交流低压真空接触器并联组成动态无功补偿复合开关的主体，以取代普通的机械型接触器。

因为真空接触器具有接通、分断能力大、电气和机械寿命长、在恶劣条件下工作可靠性高等优点，适合于电力系统中，供远、近距离接通和分断电路以及在重任务条件下的频繁启动和控制。

CKJ12型(EVS)系列交流低压真空接触性能参数：

（2）对接触器的触头系统进行改进，通过控制中间相触头的分断时刻，可达到三相触头均在电流过零点前分断电路，实现三相电路的同步分断。实现同步分断的关健是要有性能良好的电流传感器，用来检测主电路的电流。这种电流传感器与传统的电流传感器相比具有更强的抗干扰性能，在强大的电磁干扰（包括电弧干扰和电动力干扰）的影响下，要能够准确的反映主电路的电流变化情况，尤其能够检测到准确的电流零点。

（3）复合开关硬件部分。

①改良动态无功补偿控制器的单片机系统复位电路设计。通常单片机都有一个复位引角，用于系统的复位。但复位电路易受电源波动的影响，当单片机电源受到干扰后，电压下降至低电平时，复位端电位也随之下降至低电平，使单片机无法正常工作。

②动态无功补偿复合开关采用光电隔离的电路。光电隔离的目的是割断两个电路之间的联系。复合开关的控制回路采用美国摩托罗拉公司最新推出的光电新器件——光电双向可控硅驱动器，作为其主要控制元件。

此元件由输入、输出两部分组成。输入级是一个砷化镓红外线发光二极管（LED），该二极管在5-15mA正向电流作用下，发出足够的红外光，触发输出部分。输出级为具有过零检测的光控双向可控硅。当红外发光二极管发射红外光时，光控双向可控硅导通，发出控制信号触发主控零件。由于采用了光电隔离，并且能用TTL电平驱动，它很容易与单片机接口进行自动工控设备的适时控制。提高了线路的稳定性。

③接地技术。一种是为了保证人身或设备安全，而把设备的外壳接地，这种接地称之为外壳接地或安全接地；另一种是为电路工作提供一个公共的电位参考点，这种接地称之为工作接地。

复合开关电路采用工作接地，电流传感器则采用外壳接地系统。为了减少电流信号回路的电磁干扰，送入单片机的信号采用了带屏蔽的双绞线，双绞线的屏蔽层连接到机壳上。

④屏蔽技术。电源变压器采用初级间加屏蔽层接地以解决电网干扰问题。以金属板、金属网或金属盒构成的屏蔽体能有效对付电磁波幅射的影响。

（4）控制器软件部分。

除了在硬件采取必要的抗干扰措施外，在单片机程序设计中，充分挖掘软件的抗干扰能力，采取一定的措施，将干扰的影响抑制到最小程度。

①使用监视定时器。程序在运行过程中，有时由于某种噪声干扰的影响，会出现程序“乱飞”现象，影响系统正常工作。这种情况可采用PLC单片机内部具有的监视定时器WDT来监视系统。因为在系统正常工作时，程序每隔一定的时间清除计数器，而计数器按时针脉冲加法计数。当这一时间短于监视定时器的溢出时间时，计数器永远不会溢出。但如果系统受到干扰时，程序的正常执行顺序被破坏，便不能在计数器溢出之前清除计数器，从而不会发生计数器溢出的情况。所以可把计数器溢出作为系统受到干扰的标志。

动态无功补偿控制器通过设置状态寄存器可设置定时器溢出时间，在程序执行期间利用CLRWDT指令清除定时器，从而防止程序正常执行时的定时器溢出，并使系统复位，可有效地消除干扰的影响。

②软件陷阱。通常CPU的ROM存储区存在着大量的未用空间，而当程序受到干扰后，经常会跳到这些地址上。为了捕捉到这种干扰，可在这些区域设置陷阱——引导程序片段，一但程序落入这片区域时，就将其引导到特定的处理程序上而恢复正常。这种措施的优点是抗干扰、处理简单，缺点是其与CPU未用的存储数量有关，未用的空间越多，则捕捉到干扰的概率越大，故具有一定的局限性。

③软件抑制电源干扰。实际运行中会有一部分电源噪声窜入系统，造成软件复位，扰乱程序的正常执行顺序。为了抵御这种干扰，在程序的开始位置安排了一段程序，此程序可以决定复合开关的投切动作。

系统在初始化后，进入条年审查状态，根据电压、电流检测单元所测的电压、电流信号决定系统当前的工作状态，保证系统的可靠运行。

④数字滤波。控制器单片机计算吸合电压、释放电压时采用数字滤波的方法，可以消除由于电子、电磁干扰造成的采样信号不准确导致误动作的问题。

参考文献

［1］王建元，纪元超.一种自动无功功率补偿模糊控制策略的研究［J］.中国电力，2002.

［2］韦巍.智能控制技术［M］.北京：机械工业出版社，1997.

动态无功补偿范文第5篇

【关键词】10kv；配电网；动态补偿

1 前言

当前，配电网主要包括有变电站、配电变压器、杆上变压器、补偿电容器以及输电线路和一些开关设备。通常情况下，对配电网的分类是根据电压等级来划分的。一般可以分为高压配电网（35-110KV）、中压配电网（6-10KV）以及低压配电网（380/220V）。其中，我国10KV及以下配电网的电能损耗最大。这是由于我国10KV及以下配电网配电线路、配电变压器以及用户连接相当复杂。不仅如此，不同容量的变压器台数多且分布广，并且压线分布没有规律，用电负荷率低，峰、谷负荷差较大。由于电力系统中存在电机等大量的感性用电设备，再加上电力线路本身的阻抗和变压器的电磁交换作用，以致电力系统中存在大量的无功负荷。这些无功负荷大大降低了系统的功率因数，增加了线路电压损失和电能损失。为了能够有效解决这一问题，一方面在各个变电所内进行无功功率的集中补偿，另一方面需要在配电网上进行动态的无功补偿。本文就是基于配电网对无功动态补偿进行研究和讨论，并主要针对10kv及以下的配电网。

2 配电网无功动态补偿的意义及实现

2.1 10kv及以下配电网无功动态补偿的意义

为了能够有效的保证电网的电能质量、电压质量以及有效的降低网络损耗，不仅需要从有功功率方面着手，还要从无功功率方面进行研究。只有保证了无功平衡，才能保证电压质量，使电气设备能够有效运行。为了说明配电网无功动态补偿的意义，本文从以下三点进行分析。首先，推行配电网络无功动态补偿是改善设备利用率的需要。这是因为，在相同的电流和电压下，提高功率因数能够增大线路的传输能力。其次，推行配电网络无功动态补偿是减少电压变动的需要。最后，推行配电网络无功动态补偿是减少线损的需要。

2.2 配电网络无功动态补偿的实现方案

通常来讲，配电网无功动态补偿方式可分为：变电站集中补偿、低压集中补偿、杆上线路无功补偿以及用户终端补偿四大类。

首先，变电站集中补偿方式是把补偿装置安装在10kv变电站的母线上，这种方式能够对整个配电网进行集中补偿，从而降低全网的无功负荷传输，降低线损。由于这种补偿方式便于管理且运行维护方便，因而这种补偿方式在实际配电网络中得到了广泛应用。

其次，配电站变压器集中补偿主要通过计算机控制无功补偿装置的方法。它根据用户的无功负荷波动来调节无功补偿装置，从而满足用户的用电需求。这种方式提高了变压器的利用率，并且减少了无功负荷向电网中的流动，就地平衡，保证了供电质量。

再次，杆上线路无功补偿方式是供给感性负荷所消耗的部分无功功率，减少无功功率在电网中的流动，降低线损，从而提高系统的功率因数，减少电压波动，提高供电质量，改善供电环境。这种补偿方式具有投资小、见效快、易于维护的优点。

最后，用户端的就地补偿方式是将无功补偿装置安装在异步电动机或者电感性用电设备附近，从而进行就地补偿。这种补偿方式可以再用户端直接就地平衡，提高设备的功率因数，设备维护方便。

对于10kv及以下的配电网补偿装置，当前较为成熟的无功动态补偿装置是可控硅动态无功补偿装置SVC。它是利用晶闸管可控硅的开关原理，瞬时的改变无功功率，用以补偿或者吸收负载所需的功率。

3 10kv及以下配电网的无功动态优化算法

3.1 10kv及以下配电网潮流计算方法

这些年来，随着配电网络自动化系统的发展，配电网的无功动态补偿优化算法也逐渐引起人们的重视。本文选择潮流计算方法作为研究对象。潮流计算式整个配电网络分析的基础和工具，被广泛运用在运行分析、电网调度以及规划设计等方面。而由于与输电网相比，配电网有着自身的特点，所以如果直接将输电系统中使用的潮流算法运用至配电网中去，会使得算法的性能大大下降，甚至无法达到收敛的效果。目前，配电网的潮流算法主要可以分为节点法和支路法两大类。二者存在有一定的差异。节点法主要包括牛顿潮流算法和Zbus潮流算法。前者是通过各个节点电压计算节点的功率，从而判断一下是否满足收敛条件，如果不满足，再根据潮流残压方程修正节点电压，再求出此时的节点功率，判断是否收敛。再通过迭代计算的方法，直至各个节点的功率满足收敛条件，算法才得以完成。从中可见，牛顿潮流算法原来简单，但是需要大量的计算，并且收敛性不是很好。后者则是分别计算出松弛节点独立作用于整个配电网情况下的某节点的电压 以及只有等值注入电流作用的节点电压 ，通过叠加原理计算得出 。如此便可以求得该节点电压值。可以看出，Zbus潮流算法原理简单，但是误差较大。支路法主要包括回路阻抗法和前推回代潮流算法。前者的处理环网能力比较强，并且迭代次数不会随着系统节点数或者环路数的增加而发生较大变化，故而收敛的稳定性好，但是由于其节点和支路编号的处理较为复杂，计算所占系统内存较大，因而如果应用在节点较多的配电网中会有一定的局限性。而后者计算原理简单，具有数值稳定和收敛速度快的优点，并且不需要大量复杂的矩阵运算，占用的内存较少。利用这种优化计算方法可以适用于当前普遍使用的辐射型配电网潮流算法。具体使用哪种算法还需根据实际案例具体分析。

3.2 实例分析

以广西省西林县电网为例，该县城的城西线路为县城北变电所的主要干线。由于线路较短，负荷较大并且有一些达不到100kvA的变台。所以实施10kv线路自动补偿与变台自动补偿相结合的补偿方式。首先对100kvA以上的变台而言，需要根据变压器容量在低压侧主干线上进行动态补偿，同时10kv线路采用高压动态无功补偿装置的方法。根据实际经验，线路采用150kvar容量分点布置。进而，根据每月的供电量以及线路的长度，可以设置2个分布点。即在整体线路的五分之二和五分之四处分别设置，容量共计300kvar。通过以上的补偿方式，一共可以设置1760kvar补偿容量。

3.3 无功动态补偿对经济效益的影响分析

从以上的分析中可以看出，推行无功动态补偿具有重要的意义。如果对降低损耗的影响进行定量分析的话，这里以县电力公司为例说明。从变电站母线到变压器装置的线路电阻为1.15欧，传输功率为170kw。当功率因子从0.667提高至0.98时，线路的电流从14.72A下降到10.02A。计算可得，线路的每年电量损耗将从6565kwh下降至3041kwh。这确实是一大笔的节约。并且，这里没有考虑变压器的损耗以及部分低压线路损耗的补偿所带来的效益。以上仅仅是无功动态补偿减低损耗角度计算得到的损耗减少值。如果再将降低输电配电网损耗以及节约建设投资等方面的因素，无功动态补偿对经济效益的影响将会更加可观。

4 结论

综上所述，有效的无功动态补偿方法可以对10kv及以下配电网有着明显的优化作用，并且产生可观的经济效益。当然，与此同时，还有一些问题亟待解决。具体确定补偿容量以及位置时，并没有进行优化，这就不能充分体现配电网损最小、年运行维护费用最低以及支出费用最小，这三个最小的统一。因而，如何能够进一步实现“三个最小”是一个迫切需要解决的问题。本文通过从推行配电网络无功动态补偿的意义入手，讨论了配电网络无功动态补偿实现的技术方法。进而，在此基础上，列举实例详述补偿方案的确定以及实施无功动态补偿对经济效益的影响，具有一定的参考价值。

参考文献：