无功补偿技术论文范文第1篇

为了满足电力网和负荷端的电压水平，保证电网的顺利运行，无功补偿技术应运而生，被广泛应用于高压电网和低压电网中，对维系电网的稳定性有重要的意义。利用无功补偿技术，会在一定程度上降低电力网中的损耗，从而减少电能运输过程中的损耗，提高电能的使用效率；利用无功补偿技术，能有效提升电网中供电设备的容量，有效控制配电系统的电压损耗。为了保证无功补偿技术的运行效果，在电力网和负荷端应该设置电容器、调相机等相应的无功电源。在电力系统中，无功功率最多的电气设备当属异步电动机和变压器等电感性负荷，它们占80%.在实际操作中，供电企业可以采用静态或动态无功补偿方式，以保证各项设备的正常运行。

2电力无功补偿的关键技术

在电气自动化工程中，电力无功补偿的电力负荷功率因数是重要的技术指标。在电力系统中，功率因数越大越好，功率因素越大，无功功率的传输就会大大减少，从而减少有功功率的损耗。因此，在电气自动化工程中，应该适当提高电力负荷的功率因数，有效改善电压质量。另外，并联电容器补偿无功功率也是电力无功补偿的重要关键技术。用电容器的无功补偿能够有效降低电网线损，为用户提供优质的电压。其中，在电容器投入和切除的过程中，无功补偿电压会发生变化。

3具体应用

3.1设计真空断路器

在电气自动化中，利用无功补偿设计能够有效节约成本，被广泛应用于实际工作中。借助于无功补偿技术，将固定滤波器与合闸管调节电抗器有机结合起来，从而形成新的无功补偿装置。在实际使用过程中，有效保证了滤波器的电流平衡，最大限度地满足电气自动化系统的功率因数需求，在短时间内实现对系统的无功补偿，从而在降低能耗方面发挥重要的作用。

3.2对用电客户进行无功补偿

在对用电客户进行无功补偿的过程中，主要的实现途径有2种：①利用无功补偿使用户的实际电力功率因数与国家预期的电力功率因素相符，逐渐增多电费补偿，增强群众的节能意识，对用户实现无功补偿；②将无功补偿技术应用于用户内部配网中，有效降低无功消耗，减轻能源压力。通过这2种途径可以有效降低能耗，减轻用户的经济压力。

3.3对回路电流进行无功补偿

在对电流回路进行无功补偿的工程中，主要手段是借助固定滤波器来实现。借助固定滤波器调节饱和电感器，改变其内部的磁能饱和程度，从而改变感性电流，最终实现对回路电流进行无功补偿的效果。在这个过程中，回路中的感性电流与固定滤波器中的多余电容性相互抵消，从而保证了电流的平衡性。然后，用串联的方法将滤波器和电抗器连接在一起，实现两者的电压串联，调节降压按钮就可以实现对电压的调控，降低电网中的电压，最终实现无功补偿的效果。

3.4应用实例——以某变电站为例

在实际生活中，该变电站是一个供电中心，承担着整个区域的供电任务。由于区域内用户的需求不同，所以，其供电的电压等级也分为好多不同的类型。在配电过程中，按照“分级补偿、就地平衡”的原则，在配电过程中普遍采用了无功补偿技术，平衡了配电线路和电力用户的无功功率，使变电站无需再单独承担无功电力。在该变电站的配电过程中，容性无功补偿装置得到了广泛的应用，在该区域的电力配网中发挥着重要作用，极大地降低了电力输送过程中的能量损耗，并且对负荷两侧的无功补偿也起到了兼顾的作用。在使用过程中，容性无功补偿装置的相关性质是根据主变压器容量来确定的，一般确定为主变压器容量的10%～30%.在变电站的实际操作过程中，如果主变压器的最大负荷为35～110kV，则必须保证高压侧功率因数要大于0.95.如果主变压器的单台容量大于40MVA，则应该为每台主变压器配置2组以上的容性无功补偿装置，以确保无功补偿技术能够正常运转，保证技术的使用效果，实现降低能耗的目标。在该变电站的实践过程中，应该以自身的无功损耗补偿为主。为了确定最佳的补偿容量，在实践中应该遵循以下3个原则：①保证无功补偿技术的主要应用场所是主变压器的无功损耗，空载状态和负载状态下的无功损耗都包含于其中；②如果主变压器长期处于轻负荷状态，则补偿容量可以直接选取最小值补偿；③对于负荷重的主变压器，应该先提高电压幅度，根据电压幅度的具体状态选择补偿容量。

4结束语

无功补偿技术论文范文第2篇

1无功补偿装置在电力系统中的应用

1.1电力系统无功补偿的应用效果

随着社会生产对电力需求的增加，电力行业快速发展起来，电力系统规模也在不断的扩大，电力负荷的需求开始不断上涨。在电力系统的运行中，无功补偿的运用可以起到重要的作用，它能够有效提高电网的运行效率，改善供电环境，同时还可以降低电力系统运行中变电器和输电线路的损耗。将无功补偿装置安装与电力系统中，可以使电网的运营保持平衡的状态，安全稳定的运行，不仅大大的降低了电能消耗，同时提升了电能的质量。

1.2电力系统无功补偿应用的措施

1.2.1无功补偿电力容器

无功补偿电力容器从设计上来说，相对于其他的仪器是较为简单的，无论是容器的安装、运行，还是容器的维护等，其设计工作都不算复杂。但无功补偿电力容器的使用较为复杂，由于我们通常使用的都是感性的无功补偿，因此不能做到持续性的调节。在使用电力无功补偿电力容器的时候，也会产生一定的负电效应，负电效应会导致低电网电压有所下降，同时补偿电流也会下降，这就降低了电容器的补偿容量，使得电力容器所补偿的无功量快速的降低。在这样的情况下，如果谐波的干扰较大，很可能会使无功补偿电力电容器被烧毁，造成一定的损失。

1.2.2无功补偿同步调相机

同步调相机是一种发电机，它是同步旋转式的，属于无功率动态性补偿装置。同步调相机的工作原理是通过对励磁系统的调节来发出感性或有容性的功率。因为同步调相机是属于同步旋转式发电机，因此在运行过程中，它始终处于一种旋转的状态，这就会产生较大的噪声，造成一定的损耗。并且同步调相机的检修维护工作也是相对较难的。从目前来看，电力系统的无功功率变化速度很快，但机器自身的运行速度又较慢，这就使得无功补偿同步调相机的调节工作难以进行，很难满足调节的要求。

1.2.3静止无功补偿装置

静止无功补偿装置的发明与设计主要是为了弥补电力容器和同步调相机的缺陷。与前面两种装置相比，静止无功补偿装置有了更多的优点，它在运行过程中不会产生很大的噪音，运行速度也比之前的容器装置快。在电力电子技术发展的同时，新型的开关器件也被研发出来，并广泛的应用于静止无功补偿装置中，取得了动态补偿的效果。但使用静止无功补偿装置也有一定的问题存在，虽然静止无功补偿装置的检修维护成本有所降低，但其设备造价很高，这就加大了电力系统的成本。

2电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用

在无功补偿自动控制中，电力电子技术的执行机构主要包括三种，即机械式接触器、电子复合开关以及无触点晶闸管。

2.1机械式接触器

在无功补偿装置中，开关设备要实现自动控制主要是通过与电容器开关的并联来完成。在电流输入装置的时候，其初始电压为0，在进行接触的过程中，合闸实现时电压会突然上升，这个阶段电容器中出现的电流会严重的影响到电容器，甚至造成损坏。而机械式接触器的安装就是为了有效的抑制电容器中的涌流，对电阻起到限流的作用，以降低能源的消耗，稳定电压，保护电容器不会受到损害。

2.2无触点晶闸管

电容器组在处于并联状态的情况下，容器中会产生涌流的现象，这种涌流的出现会导致电容器中接触器的触头粘结盒被烧毁，从而破坏电容器。如果在无功补偿装置中运用电力电子技术，设置无触点晶闸管（固态继电器），那么电容器在运行的过程中可以在电压超过0的时候将可控硅有效的利用起来，实现自动控制。在电压为0的情况下，无触点晶闸管会自动的切断，这就能够防止电容器合闸的时候出现涌流而导致电容器损坏。但无触点晶闸管在使用过程中也存在一定的弊端，就是在产生谐波电流的时候，会对电容器的持续运行产生影响，尤其是在设备的温度逐渐上升的时候，热气很难被散发，及时是有专门排热的风扇也无法使热气完全散发。2.3复合开关机械式接触器和无触点晶闸管，复合开关也可以有效的抑制无功补偿中所出现的涌流，复合开关在电流过0的时候，能够将电容器中的涌流抑制住。复合开关之所以有这样的效果，主要在于其采用的并联方式具有可控硅，能够实现交流接触，有效的导通电容器中的电流，并有效控制电力系统的开关，使其在电容器正常运行的情况下不会消耗多余的能量。在无功补偿电容器中中使用复合开关，可以根据其使用功能来进行选择，一般比较常用的是单相分补开关和三相共补复合开关两种类型。如果想要提高电力系统的运行效率，同时花费较少的运行成本，可以将单相分补开关和三相共补复合开关结合起来使用，使其形成综合接线的形式。

3结束语

总的来说，要使电网运行过程中的电网负荷有效的减小，且对无功涌流进行控制，必须要在电网运行中适当的使用无功补偿。无功补偿常用于电力供电系统之中，主要作用为降低输送线路和电变压器损耗，提高电网功率因数及电效率，进而改善整个供电环境。无功功率补偿涉及了电力系统、理论电工、电气自动化技术、电力电子技术等相关领域。因此，采取无功补偿可以有效的保证电力系统的正常运行，降低整个运行过程中的能源消耗，节约电能资源。而在无功补偿自动控制中应用电力电子技术，是优化无功补偿最为直接和有效的方法。

作者:邹少琴 单位:厦门南洋职业学院

参考文献:

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[3]周虹屹.电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用[J].中外企业家,2015,(17):239-239,251.

[4]刘刚.试论无功补偿自动控制中电力电子技术的应用[J].电子制作,2014,(23):212-212.

无功补偿技术论文范文第3篇

论文关键词：无功补偿，硬件设计，软件实现

 

1. 本文的主要研究内容

该文研究的目的是研制一种新型的静止无功功率补偿装置。整个系统围绕传统TSC展开研究。该装置能够连续地调节供给电网无功功率的大小软件实现，而不产生谐波。并且具有造价低，响应速度快的优点。

2.无功补偿原理

我国电力设备的有关规定，即：在电力用户变压器的高压侧功率因数不低于0.9软件实现，低压侧功率因数不低于0.85。其无功补偿装置，一般是在用户端并联电容器或同步补偿电动机。

由于电网以及用电设备中大多为阻感性负载，我们可用RL来近似等效软件实现，这样电路原理图如图2-1所示。正常情况下相当于开关断开即没有并联电容器，这时负载两端的电压U、功率因数cosθ线路上流过的电流I1及无功功率Q1为：

图2-1等效原理图

当开关K闭合，即投入适当电容时软件实现，整个电路的相量图如图2-3。从矢量图知：由于电容性电流Ic在相位上超前电压90o，这样可以抵消一部分相位滞后电压90o的感性电流I1，这不仅使线路上的总电流由I1减少到I软件实现，而且使功率因数从提高到。若通过此方法，将功率因数从提高到，则可确定出所需的电容器的容量：

图2-2补偿前向量图图2-3补偿后向量图

3. 本系统采用的无功补偿方式

传统的无功补偿装置采用机械开关（接触器或断路器）投切电容器软件实现，开关触头易受电弧作用而损坏。据调查，我国过去使用的自动投切电容器无功补偿装置在使用3年后损坏率达75％。

本系统使用单片机控制双向反并联晶闸管自动投切电容器进行无功补偿；采用三相分补和三相共补相结合的综合补偿方式，以无功功率作为主要控制参数。

并联电容器共补分补相结合的接线

4. 系统硬件介绍

整个系统的硬件是以AT89C51为中心模块的监测与控制系统。其主要构成和模块包括：（1）复位模块。(2）信号采集模块。（3）模拟数字信号转换模块。（4）无功补偿电容器投切模块。

5.软件具体实现

软件是整个控制系统的灵魂软件实现，软件的质量对系统的功能、性能指标等有很大的影响。良好的软件设计往往能够弥补硬件设计的不足。

由于本系统处理的对象是周期性的电压、电流信号，这就确定了主程序的框架是一个循环处理、累加计算的过程。主程序负责将上述几个功能模块整合成一个有机整体，并实现各个功能模块之间的合理调度。它首先是完成整个系统的上电自检和初始化，在初始化结束后，系统进入主循环，主程序在主循环中通过查询各功能标志来判断是否需要进入相应的模块进行处理。各个模块在完成各自的任务后通过改变标志的方式通知主程序可以继续执行下一步工作。主程序的整个工作流程下图所示:

主程序流程

6.结语

本文所做的主要工作可以概括为以下几个方面：

(1)分析了无功补偿的目的和原理，并对并联电容器低压无功补偿技术进行了比较详细的介绍。

(2)在硬件设计过程中遵循了低功耗设计的原则

(3)在软件设计过程中遵循了模块化设计思想

(4)在软件设计时，把数据采集、数据处理等很多任务放到中断中处理。提高了系统的实时性。

参考文献

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无功补偿技术论文范文第4篇

关键词：无功功率，谐波，有源滤波，DSP

 

0.前言

随着电力电子装置的广泛应用,电网中的谐波污染也日益严重。另外,许多电力电子装置的功率因数很低,给电网带来额外负担并影响供电质量。可见消除谐波污染并提高功率因数,已成为电力电子技术中的一个重要的研究领域。解决电力电子装置的谐波污染和低功率因数问题的基本思路有两条: (1)装设补偿装置,以补偿其谐波和无功功率; (2)对电力电子装置本身进行改进,使其不产生谐波,且不消耗无功功率,或根据需要对其功率因数进行控制。

1.无功与谐波自动补偿装置的原理

1.1有源电力滤波器的原理

电力滤波器主要包括有源滤波器和无源滤波器,或两者的混合,即混合滤波器。

有源电力滤波器(APF)根据其与补偿对象连接的方式不同,分为并联型和串联型两种,而并联型滤波器在实际中应用较广。下面以并联型有源滤波器为例,介绍其工作原理。论文参考。HPF(High Pass Filter)是由无源元件RLC组成的高通滤波器,其主要作用是滤除逆变器高频开关动作和非线性负载所产生的高频分量;负载为谐波源,它产生谐波并消耗无功功率。有源电力滤波器主要由两部分组成,即指令电流运算电路和补偿电流发生电路(PWM信号发生电路、驱动电路和逆变主电路)。指令电流运算电路的作用是检测出被补偿对象中的谐波和无功电流分量,补偿电流发生电路的作用是根据指令电流发出补偿电流的指令信号,控制逆变主电路发出补偿电流。

作为主电路的PWM变流器,在产生补偿电流时,主要作为逆变器工作。为了维持直流侧电压基本恒定,需要从电网吸收有功电流,对直流侧电容充电时,此时作为整流器工作。它既可以工作在逆变状态,又可以工作在整流状态,而这两种状态无法严格区分。

有源滤波器的基本工作原理是:通过电压和电流传感器检测补偿对象(非线性负载)的电压和电流信号,然后经指令电流运算单元计算出补偿电流的指令信号,再经PWM控制信号单元将其转换为PWM指令,控制逆变器输出与负载中所产生的谐波或无功电流大小相等、相位相反的补偿电流,最终得到期望的电源电流。

1.2无功与谐波自动补偿装置的原理

为适应滤波器要求容量大这一特点,我们采用了有源电力滤波器与无源LC滤波器并联使用的方式。其基本思想是利用LC滤波器来分担有源电力滤波器的部分补偿任务。由于LC滤波器与有源电力滤波器相比,其优点在于结构简单、易实现且成本低,而有源电力滤波器的优点是补偿性能好。两者结合同时使用,既可克服有源电力滤波器成本高的缺点,又可使整个系统获得良好的滤波效果。

在这种方式中,LC滤波器包括多组单调谐滤波器和高通滤波器,承担了补偿大部分谐波和无功的任务,而有源滤波器的作用是改善滤波系统的整体性能,所需要的容量与单独使用方式相比可大幅度降低。

从理论上讲,凡使用LC滤波器均存在与电网阻抗发生谐振的可能,因此在有源电力滤波器与LC滤波器并联使用方式中,需对有源电力滤波器进行有效控制,以抑制无源滤波器与系统阻抗之间发生谐振。论文参考。

2.无功与谐波自动补偿装置控制系统设计

2.1系统技术指标

(1)适用电源电压等级: 220 V(AC) , 380V(AC)

(2)有源滤波器补偿容量: 50kVA(基波无功);150A(最大瞬时补偿电流)

(3)可以控制的无源补偿网络的功率等级: 500kVA。

(4)在无源补偿网络容量范围内,补偿后的电源电流:功率因数高于0. 9,总谐波畸变系数(THD) <5%,三相负载电流的不对称系数<3%。

(5)可适用的运行环境:室内;温度-20~

55℃;相对湿度<90%。

2.2有源滤波器控制系统的设计

双DSP芯片分别采用浮点芯片TMS320VC33和定点芯片TMS320LF2407,以下简称为VC33和F2407。对VC33来讲,其运算能力很强,主频最高为75MHz,但片内资源和对外I/O端口较少,逻辑处理能力也较弱,主要用于浮点计算和数据处理;而F2407正好相反,其片外接口资源丰富,I/O端口使用方便,但其精度和速度有一定限制。所以用于数据采集和过程控制。

中央控制器由F2407实现,主要用于①主电路电压、电流的采集;②四象限变流器的控制;③无源补偿控制指令的;④显示、按键控制;⑤与上位机的通讯。两个DSP芯片通过双端口RAM完成数据交换。通过这两个DSP芯片的互补结合,可充分发挥各自的优点,使控制系统达到最佳组合。各相无源补偿网络的控制及电流检测由各自的控制器完成。各控制器通过光电隔离的RS-485通讯总线与F2407相连。

3.结论

3.1提出了一种新的电力系统谐波与无功功率的综合动态补偿方式,对无功与谐波自动补偿装置主电路和控制系统工作原理进行了分析。

3.2由于电源系统的谐波对应于一个连续的频谱,投入有源滤波器可以大大改善滤波性能,并能抑制LC电路与电网之间的谐振。有源滤波器的控制系统采用了基于双DSP结构的全数字化控制平台。论文参考。

3.3在此项目的实践中,电力系统的功率因数提高到0.9以上,完全符合此项目合同的技术性能指标。同时使供电网的谐波得到了有效抑制。通过仪器检测5次、7次等谐波电流几乎为零值。

【参考文献】

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[10]杨越恩,王晓平.SVC动态无功补偿技术在包钢供电网的应用[J].包钢科技, 2008,(03).

无功补偿技术论文范文第5篇

[关键词]低压 无功补偿 研究

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0052-01

1.无功补偿的基本原理

电网输出的功率包括两部分：①有功功率；②无功功率。在电力系统中，不仅有功功率要平衡，无功功率也要平衡。假设有功功率P、无功功率Q、视在功率S，φ为功率因数角，它的余弦cosφ=p/s就是功率因数。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业的功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果不进行补偿，则必须由供电系统提供。为了满足用电要求，供电线路和变压器的容量就必须增大，这不仅增加了供电投资、降低了设备的利用率，还将增加线路损耗。不论是对于供电部门还是用电部门，对无功功率进行适时补偿以提高功率因数，以防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的作用。如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能作功的能力。把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷的装置并联接在同一电路中，能量在两种负荷间相互转换，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿，这就是无功补偿的原理。

2.低压无功补偿的意义

2.1 减少电压损失

电力网的电压损失可用下式求出：

可见影响U的因数有4个：线路的有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗X。如果采用容抗为TP的电容来补偿，则电压损失为：

故采用补偿电容提高功率因数后，电压损失U减少，改善了电压。

2.2 减少线路损失

当线路通过电流I时，其有功损耗：

可见线路有功损失P与cos2φ成反比，cosφ越高，P越少。

2.3 提高功率因数

功率因数可以表示为下述形式：

其中UD线电压，ID线电流。可见，在一定的电压和电流下，提高cosφ，其输出的有功功率就大。因此改善功率因数是充分发挥设备潜力，提高设备的利用率的有效办法。

就大。因此改善功率因数是充分发挥设备潜力，提高设备的利用率的有效办法。

3.传统低压无功补偿设备的缺点

投切开关多采用交流接触器。其缺点是投切响应速度较慢，在投切过程中会对电网产生冲击涌流，使用寿命短、故障多、维修费用高。采集单一信号，采用三相电容器，三相共补。此种补偿方式主要适用于三相负载（电动机）的场合，但主要用电为单相负荷的居民用户，难免三相负荷不平衡。那么，各相无功电量也不同，采用这种补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补。无功控制策略，控制物理量多为电压、功率因数、无功电流。投切方式为循环投切和编码投切。该策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化。通常不具备配电监测功能。

4.无功补偿装置分类

按安装的部位分，可分为集中补偿、分组补偿、末端补偿。按主电路控制投切电容器的原件类型分，可分为接触器投切、晶闸管投切、复合投切。按补偿相数分，可分为单相补偿、三相补偿、混合补偿。按控制投切电容器的原件类型分，可分为机电开关投切、半导体电子开关投切、复合开关投切。

5.配电系统智能低压无功补偿技术

5.1 智能型无功补偿控制器的选用

以无功功率为控制物理量，以用户设定的功率因数为投切参考限量，依据模糊控制理论智能选择电容器组合，智能投切是针对星-角结合情况。电容投切控制采用智能控制理论，自动及时地投切电容补偿，同时集数据采集、通信、无功补偿、电网参数、分析等于一体，并通过后台软件将存储记录的数据以图表或报表的形式显示、打印，及时对电网系统实时监测补偿无功功率容量。根据配电系统三相中每一相无功功率的大小智能选择电容器组合，依据“取平补齐”的原则投入电网实现电容器投切的智能控制，使补偿精度高。

5.2 先进的投切开关技术

目前采用的投切开关主要有以下几种：过零触发可控硅控制电子开关，其特点是投切速度快，在投切过程中对电网无冲击、无涌流，寿命较长，但有一定的功耗和谐波污染，目前运用较普遍；机电一体化智能复合开关。该开关是由交流接触器和固态继电器并联运行，既有可控硅开关过零投切的优点，又有接触器开关功耗小的优点，可广泛应用于低压无功补偿控制系统；低涌流真空开关采用自身的控制装置，监测电源及电容器的端电压，在事先设定的相位角发出合闸脉冲使开关各项合闸，避免了元件串联而引起的同步及保护问题，更具广泛的应用空间。

5.3 电能质量监测及分析

对整个系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续的监测。实时监视系统谐波含量，电压闪变、扰动，频率偏差，不平衡度，功率因数等电能质量问题。通过手动或自动触发波形捕捉，记录扰动波形，进行电能质量分析和故障分析。

5.4 智能低压无功补偿方式

随着负载类型越来越复杂，电网对无功要求也越来越高，单纯的固定补偿已不能满足要求，新的动态无功补偿技术能较好地适应负载变化。电网中三相不平衡的情况越来越多，三相共补同投同切已无法解决三相不平衡的问题，而全部采用单相补偿则投资较大。为此根据负载情况充分考虑经济性的共分结合方式在新的经济条件下日益广泛应用。稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势，主要是针对大型企业，工艺复杂、用电量大、负载变化快、波动大，充分有效地进行无功补偿，不仅可以提高功率因数、节能降耗，而且可以充分改善设备的工作容量，充分发挥设备能力，提高工作效率，增大经济效益。

6.结束语

随着科学技术的进一步发展，更为先进的补偿装置出现，对提高供电电压质量、改善供电设备的潜力、降低线路损失及节能均起到积极的作用。

参考文献：