无功补偿技术论文精选(九篇)

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第1篇：无功补偿技术论文范文

1 电气自动化的，节能概述

电气自动化是一门重要的电力学科，与工业生产和人们日常生活息息相关，在改善劳动条件和提高劳动生产率、运行成本、工作效率等方面发挥着重要作用。由于当前电网线路中有大量谐波，从节能和消除谐波方面考虑，电气自动化系统应积极利用有源滤波器、无功补偿、变压器等技术[1]，减少电路传输损耗，实现电气自动化系统的节能效果。

2 电气工程的节能设计

2.1 高运行效率

为了提高电气自动化系统的运行效率，应尽量选择节能型的电力设备，通过减少系统损耗、无功补偿、均衡负荷等方法，治理电网线路的不平衡电压，平均分担导线负荷压力，不仅可有效提高系统运行效率，并且获得明显的节能效果。例如，在电气自动系统配电设计时，可合理选取设计参数和调整电路负荷，从而提高电气系统电源设备的综合利用率和运行效率，直接或者间接地降低电能损耗。

2.2 完善配电设计  [本文转自DylW.Net专业提供写作物理教学论文和职称论文的服务，欢迎光临Www. DylW.NEt点击进入DyLw.NeT 第一 论 文网]

配电设计应首先考虑电气自动化系统的适用性，满足供电设备的稳定性、可靠性要求和用电设备的电力负荷容量要求以及电气设备度对控制方法的要求等。在设计配电系统时，除了要满足电气设备和用电设备的运行要求外，还要确保电力系统的可靠、灵活、易控、稳定、高效等。其次，重点考虑电力系统的稳定和安全性，第一要确保电气自动化系统线路具有良好的绝缘性，第二，在设计走线时，应严格控制水平导线的绝缘距离，第三，确保导线的动态稳定、热稳定和负荷能力的裕度，保障电气自动化系统运行中配电设备和用电设备的安全、稳定性，同时应做好电气自动化系统的接地和防雷设计[2]。

3 节能技术在电气自动化中的应用

3.1 加装有源滤波器

电网线路中的大量谐波易导致电气自动化系统中的电气设备出现误操作，为了提高电气自动化系统的安全性，可在电气设计时加装有源滤波器，消除电网的大量谐波，降低电气自动化系统的线路损耗。随着电网线路中各种电气设备数量不断增加，电网线路谐波也不断增加，这时基波电压和谐波阻抗电压易发生重叠，导致电力系统电压发生不同程序畸变，引起电气设备误动作。在电气自动化系统中加装有源滤波器可有效解决这个问题，有源滤波器使用功率宽、动态性能好、反应速度快，并且可有效补偿电网线路的无功功率，通过有源滤波器过滤电网线路的谐波，有效减少电气设备的误操作和误动作，提高电气自动化系统的节能效果。

3.2 加装无功补偿装置

在电气自动化设计中，可适当加装无功补偿装置，减少电路损耗，确保电网的运行效率和运行质量，提高电力系统的安全性和稳定性。通过加强无功补偿装置补偿电网线路的无功功率，应满足以下要求：其一，根据电网无功功率情况，设置无功补偿装置的投切参数物理量，可有效避免无功补偿装置发生投切震荡、无功倒送等情况；其二，安装无功补偿装置时，对电网线路的局部区域进行就地补偿，特别是用电量较大的线路，不仅可保障电网供电质量，而且可有效减少电网线路无功功率的长距离传输，具有显著的节能效果；其三，为了获得更好地武功补偿效果，在选择无功补偿装置的投切方式时，由于无功补偿装置的分担方式、投切开关方式、按编码分配方式、按比例分配方式等难以达到预期的无功补偿效果，因此最好采用具有调节平滑、跟踪准确、适应面广等特点的模糊投切方式[3]；其四，在使用无功补偿装置对电网线路进行无功功率补偿时，要根据电气自动化系统的具体运行参数值，如目标功率因数、配电电压值、电流负荷等，来合理确定电容器容量。

3.3 优化变压器选择

为了提高电气自动化系统的节能效果，应优化变压器的选择，一方面，电气自动化系统应尽量选择节能型变压器，降低变压器的有功功率损耗；另一方面，变压器电气设计，通过在三相电源上均匀分解单相设备、单相无功功率补偿装置、三相四线制供电等方式，减少电网线路的不平衡负荷，具有良好的节能效果。

3.4 减少线路传输损耗

由于电网线路上有电阻，在电能传输过程中不可避免会产生有功功率损耗，虽然这部分损耗不可能完全消除，但是可通过一定措施，最大程度的降低线路损耗。第一，增大导线横截面积，在确保电气自动化系统的电气特性基础上，适当增加导线横截面积，降低导线电阻，从而减少线路损耗；第二，合理设计布线路径，电气自动化系统设计在导线布线时，应合理设计布线路径，避免线路过度弯曲，可有效减少导线电阻；第三，减少负荷中心和变压器之间的距离，缩短供电距离，减少电网线路传输电能的功率损耗；第四，为了减少电网线路电能损耗，尽量选择电导率较小的导线材质，提高电网线路的节能性。

4 结语  [本文转自DylW.Net专业提供写作物理教学论文和职称论文的服务，欢迎光临Www. DylW.NEt点击进入DyLw.NeT 第一 论 文网]

在节能减排的社会大环境下，电气自动化节能设计引起人们的广泛关注，结合电气自动化系统的运行要求，积极应用多种节能技术，优化电气自动化系统节能设计，最大限度地发挥节能技术在电气自动化中的作用，减少电网损耗，实现最大化的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]马建华.数字技术在工业电气自动化中的应用与创新[J].制造业自动化，2012，06：142-144.

第2篇：无功补偿技术论文范文

[论文摘要]低压电网如何有效保持良好的工作状态，降低电能损失，与电网稳定工作、设备安全运行、工安全生产及人民生活用电都有直接影响。分析无功补偿的作用和主要措施。 

无功补偿是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低电能的损耗，改善电网电压质量。

从电网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤其是以低压配电网所占比重最大。为了最大限度的减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配

置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

一、低压配电网无功补偿的方法

随机补偿：随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。

随器补偿：随器补偿是指将低压电容器通过低压接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。

跟踪补偿：跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kva以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

二、无功功率补偿容量的选择方法

无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量的选择（主要指电动机）和多负荷补偿容量的选择（指集中和局部分组补偿）。

（一）单负荷就地补偿容量的选择的几种方法

1．美国：qc=（1/3）pe

2．日本：qc=（1/4~1/2）pe

3．瑞典：qc≤√3ueio×10-3 (kvar)io-空载电流=2ie(1-cosφe )

若电动机带额定负载运行，即负载率β=1,则：qo

根据电机学知识可知，对于io/ie较低的电动机（少极、大功率电动机），在较高的负载率β时吸收的无功功率qβ与激励容量qo的比值较高，即两者相差较大，在考虑导线较长，无功当量较高的大功率电动机以较高的负载率运行方式下，此式来选取是合理的。

4．按电动机额定数据计算：

q= k(1- cos2φe )3ueie×10-3 (kvar)

k为与电动机极数有关的一个系数

极数：2468 10

k值： 0.70.750.80.850.9

考虑负载率及极对数等因素，按式（4）选取的补偿容量，在任何负载情况下都不会出现过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90以上。此法在节能技术上广泛应用，特别适用于io/ie比值较高的电动机和负载率较低的电动机。但是对于io/ie较低的电动机额定负载运行状态下，其补偿效果较差。

（二）多负荷补偿容量的选择

多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。

1．对已生产企业欲提高功率因数，其补偿容量qc按下式选择：

qc=kmkj(tgφ1-tgφ2)/tm

式中：km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;tm为企业的月工作小时数；tgφ1、tgφ2是指负载阻抗角的正切，tgφ1=q1/p，tgφ2= q2/p；tgφ（ui）可由有功和无功电能表读数求得。

2．对处于设计阶段的企业，无功补偿容量qc按下式选择：

qc=knpn(tgφ1-tgφ2)

式中kn为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75;pn为企业有功功率之和；tgφ1、tgφ2意义同前。tgφ1可根据企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。

多负荷的集中补偿电容器安装简单，运行可靠、利用率较高。

三、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%,如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

（一）节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。使用无功补偿不但减少初次费用，而且减少了运行后的基本电费。

（二）降低系统的能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，p= iucosφ，由于cosφ提高，补偿后的电压u2稍大于补偿前电压u1,为分析问题方便，可认为u2≈u1从而导出i1cosφ1=i2cosφ2。即i1/i2= cosφ2/ cosφ1,这样线损 p减少的百分数为：

δp%= (1-i2/i1)×100%=（1- cosφ1/ cosφ2）× 100%

当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由上式可求得有功损耗将降低20%～45%。

（三）改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为r、x,有功和无功为p、q,则电压损失δu为：

u=（pr+qx）/ue×10-3(kv) 两部分损失：pr/ ue输送有功负荷p产生的；qx/ue输送无功负荷q产生的；

配电线路：x=（2~4）r，u大部分为输送无功负荷q产生的

变压器：x=（5~10）r qx/ue=(5~10) pr/ ue 变压器u几乎全为输送无功负荷q产生的。

可以看出，若减少无功功率q,则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。

（四）三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：

s=p/ cosφ1×[（ cosφ2/ cosφ1）-1]

如一台额定功率为155kw水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24kva

四、结束语

在配电网中进行无功补偿、提高功率因数和做好无功优化，是一项建设性的节能措施。本文简要分析了三种无功补偿的方法和两种无功功率补偿容量的选择方法以及无功补偿后的良性影响。在实际设计中，要具体问题具体分析，使无功补偿应用获得最大的效益。

参考文献：

第3篇：无功补偿技术论文范文

关键词：光伏发电；无功补偿；研究

中图分类号：TL413+.1 文献标识码：A

1概述

随着内蒙古电网越来越多的光伏发电项目核准及投产，光伏电站的电能质量及无功补偿问题势必将成为新的焦点，我们对本地区电网某个即将投产的29MWp光伏发电项目进行无功补偿容量的专题研究探讨，为更好的使新能源项目与电网协调发展提供技术支持。

2光伏电站的接入系统及设备参数

光伏电站占地1800亩，58台500kW太阳能单晶硅电池组件经逆变器转换为交流电后，每两台接入一台升压变压器，29台升压变压器经35kV线路接入7个电缆分支柜，再由电缆分支柜汇集至汇集柜，由汇集柜经汇集线路接入开闭站。

2.1接入系统及35kV送出线路

光伏电站以一回线路接入附近110kV变电站的35kV侧，由LGJ-240架空线及YJV62-26/35-1×400电缆组成，具体参数见下表。

表1 35kV开闭站至希望变送出线路参数统计表

2.2 升压变参数

所研究的29MWp光伏电站升压变压器采用ZGS11-Z.G-1250/35型箱变，容量1250kVA，电压38.5±2x2.5%/0.27-0.27kV，接线组别Y/d11- d11，变压器短路电压百分值6.7，空载电流百分值0.4。光伏电站共安装29台箱变。

2.3 汇集线路

箱变至电缆分支箱及电缆分支箱至汇集柜至开闭站线路总长5.6km。

2.4 逆变器

逆变器按国标要求，在不牺牲有功容量的情况下，可按功率因素0.95发出容性无功。

2.5 0.27kV线路

逆变器出口至升压变0.27kV电缆线路每相由4根ZR-YJV-0.6/1-1×150电缆并列使用，单根长10m，共58根。

3 光伏电站容性无功补偿容量计算

根据国网公司《 光伏电站接入电网技术规定（Q/GDW 617-2011）》及国标《 光伏发电站无功补偿技术规范（征求意见稿GB/T-201X）》，通过10（6）kV～35（20）kV电压等级并网的光伏发电系统功率因数应能在超前0.98～滞后0.98范围内连续可调，有特殊要求时，可做适当调整以稳定电压水平。如考虑光伏电站为系统提供一定的无功储备容量，即正常运行方式下，逆变器按功率因数超前0.98～滞后0.98范围内发出无功，则可以认为本次计算中光伏电站所补偿容性无功即为光伏电站升压变及线路损耗无功和线路充电功率之差。

其中线路需要补偿容性无功的计算公式为

式中：

为线路需补偿的容性无功（kvar）； 为线路无功损耗（kvar）； 为线路充电功率（kvar）；为线路额定功率（MW）； 为线路额定线电压（kV）；os 为功率因数，取值0.98；x 为导线单位长度电抗（？/km）； 线路长度（km）；为线路频率（Hz），取值50 Hz；c 为单位长度导线对地电容（μF/km）。

升压变无功损耗计算公式为

式中：

Q为升压变损耗（kvar）；n为升压变台数； 为变压器短路电压百分值； 为变压器空载电流百分值； 为变压器功率因数为0.9的情况下的视在功率（kVA）； 为变压器额定容量（kW）。

经计算在系统电压为35kV、33.95kV时（额定电压的97%）光伏电站所需补偿的容性无功值分别为2236.42kvar、2647.72kvar。表2为光伏电站所需的容性无功容量构成。（见表2）

4 潮流计算

4.1 计算工具及边界条件

本研究项目应用了中国电科院电力系统计算分析软件包PSD-BPA。发电机采用暂态电势恒定模型，负荷采用40%的恒定阻抗、60%的马达模型构成的综合负荷模型。

4.2 计算结果

方式一：系统正常运行，逆变器功率因数为1的情况下，当光伏电站开闭站容性无功补偿容量为3Mvar时，通过潮流计算，送出线路传输功率为（28500+j1500）kVA，光伏电站开闭站电压为36.0kV，各汇流分支柜电压、汇流线路端电压在36.0 kV～36.1kV之间，电压合格。

方式二：希望变35kV侧电压运行在33.95kV，逆变器功率因数为1的情况下，当光伏电站开闭站容性无功补偿容量为3.0Mvar时，通过潮流计算，送出线路传输功率为（28500+j1000）kVA，光伏电站开闭站电压为34.3kV，各汇流分支柜电压、汇流线路端电压在34.3kV～34.4kV之间，电压合格。

潮流计算结果表明，考虑线路充电功率，3.0Mvar容性无功补偿容量可以对光伏电站及送出线路无功损耗进行完全补偿。

结语

本论文以29MWp光伏电站为研究对象，改电站用升压变升压至35kV，通过汇集线路汇集至35kV开闭站，以单回线路接入110kV变35 kV侧，通过理论计算光伏电站需补偿容性无功容量分别为2647.72kvar。经仿真程序校验计算结果满足运行要求。

经本文计算及检验，因光伏电站变压器等参数基本为标准参数，所以当送出线路很短时（低于3公里），且光伏电站为一次升压（即0.27/35kV），可认为补偿电站装机容量10%的容性无功时，即可满足要求。

参考文献

第4篇：无功补偿技术论文范文

【Abstract】In the three-phase power supply， the number of single-phase power supply is more and more serious， which leads to the unbalance of three-phase power supply and increases the difficulties of reactive power compensation. In this paper， the problem of unbalanced three-phase reactive power compensation is analyzed， which is based on the method of three-phase compensation and single-phase independent compensation. It can avoid the overcompensation and under compensated phenomenon in the process of three-phase reactive power compensation， ensure the high efficiency， reliability and economy of reactive power compensation.

【P键词】无功补偿；三相不平衡；电容器

【Keywords】 reactive power compensation； three-phase unbalance； capacitor

【中图分类号】TM714 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）05-0149-02

1 问题的提出

目前，在用电设备中大多数为感性负载，消耗有功功率的同时，还产生大量无功功率，导致功率因数（cosφ）偏低。功率因数低造成有功功率一定时线路电流和变压器容量增加，电力系统无法得到充分利用，降低了电能质量、电网的经济效益。我国供电企业每有向用户收取电费，如平均功率因数低于规定值时，则要收取额外费用，以鼓励用户提高功率因数。100kV・A及以上高压供电用户功率因数为0.9以上，其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数0.85以上[1]。

在工厂中三相交流电动机、变压器等三相对称负载给三相电源每一相引起的无功功率是相同的，也就是说三相电源每一相的功率因数相同。但是在供配电系统中存在有大量的单相负荷，例如家电、办公设备、手持电动工具、小功率电焊机、照明灯等，这类负荷的使用没有规律，呈现出明显的随机性，因此电网三相不平衡问题非常普遍，并且电网中三相电源每一相的功率因数也有明显差别。如何对三相不平衡电力系统的进行有效的无功补偿，减小电能损耗，改善电网的运行是当前许多电力用户面临的问题。

2 并联电容无功补偿的种类

在工程技术中主要采用并联电容的方法实现无功补偿，感性电路的无功功率可和与电容电路的无功功率相互补偿，从而减小与交流电源进行交换的无功功率，提高线路功率因数。

2.1 高压集中补偿

高压集中补偿一般是将高压电容安装在10kV电压以上的母线上。这种方式可以补偿高压母线上的无功功率，对于用户在母线以后和低压则的无功功率作用不大，更无法有效解决三相不平衡时的功率补偿。但是高压集中补偿投资少，维护方便，可以满足单相设备容量少（单相容量小于总容量的15%）的大中型工厂的总功率因数要求。

2.2 低压集中补偿

低压集中补偿主要用于380V母线上，针对低压侧的无功功率进行有效的补偿，成本低、效果好。采用低压电容组，按Δ联结，通常是取B相的功率因数后，对三相同时补偿，三相平衡配电系统中表现优异。但是在解决三相不平衡时的无功功率补偿问题上表现出其先天不足。因为补偿后的三相功率因数不同，以B相为标准进行补偿可以达到良好的效果，而A相、C相就有可能出现欠补偿或者过补偿的情况，不能从根本上解决问题。

2.3 单相补偿

单相补偿是对低压三相负荷的功率因数进行分别计算，算出每一相所需要补偿的电容量进行自动补偿，完全避免低压集中补偿中出现的欠补偿和过补偿的情况。这种方式对三相不平衡系统可以获得理想的补偿效果，能从根本上解决问题。单相补偿中注意电容器容量要与线路容量相匹配，大容量电容补偿小容量线路会导致精度降低；小容量电容补偿大容量线路会出现切换频繁。为了提高补偿的精度，将单个补偿电容器的容量减小，总组数增加。由于每组电容器的投切都需要一只开关器件控制，更多的分组意味着开关器件使用量的增加，这将引起成本的上升[2]。

2.4 混合补偿

混合补偿是将低压集中补偿和单相补偿相结合的方式，先用低压电容组对三相负载中对称分量进行集中补偿，再采用单相电容器对三相负载的不对称分量进行补偿。混合补偿能吸取优点，在满足技术要求的前提下实现对成本的控制。混合补偿可广泛应用于居民小区、大型综合建筑、单相设备比重大的企业等。

3 混合补偿的应用

3.1 混合补偿的结构

用JKGFF-3G3F型智能混合无功补偿控制器实现某用户的无功补偿，如图1所示。其中前3路为三相共补回路，后9路为分别为A单相补偿回路、B单相补偿回路、C单相补偿回路。该控制器先执行三相共同补偿，再通过分析计算，对每一相的无功功率进行单相补偿，实现混合补偿。在图1中因篇幅限制未绘制出放电灯、保护装置和端子等内容。

JKGFF-3G3F型智能混合无功补偿控制器与电流互感器、电压互感器相互配合，获取三相线路上的电流、电压、功率因数参数，按用户预先设定的工作模式进行无功补偿。JKGFF-3G3F的主要端子分配如表1。

3.2 补偿电容器的保护

电容器对电压较为敏感，对于电容器所受电压不超过额定电压的10%。在电容器应用的线路中如果易出现电压波动要加入过电压保护装置，否则有可能导致补偿电容器过压击穿。

在现在供配电系统中存在有大量的非线性负荷，使得电网中的谐波含量常常很高。在线路中变压器电抗、电网电感和电容器形成一个振荡回路。当该同路的固有频率与电流谐波的频率相互重合时，振荡回路励磁而产生很高的过电流，造成供电回路过载，甚至引起电容器的烧毁[2]。有必要在电容器支路中串联一个电感用于防止产生谐振和吸收高次谐波电流。

4 结语

现代电网中负荷出现的多样性、复杂性，电网的三相不平衡和无功功率补偿等问题日益突出，是供电系统中一个重要的研究方向。电网的三相不平衡的综合治理措施及智能换相GUI技术研究也得到发展，今后有希望从技术上解决一定范围内的三相不平衡问题。新型的静止无功补偿装置（SVC）、静止无功发生器（SVG）等的研究与运用，会使得无功补偿技术更加完善与智能。

【参考文献】

第5篇：无功补偿技术论文范文

关键词：电气工程；安全供电；节能降耗

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

随着世界能源的大规模使用及其不合理的浪费，能源的短缺越来越引起发达和发展中国家的普遍关注。其中，电力能源的耗费和电力设计也引起了人们的高度重视。人们在追求智能楼宇、博物馆建筑、住宅楼和校园建筑的舒适、安逸、安全和人性化的同时，也开始注重电气自动化工程的节能设计，既要做到合理、达到用户使用需求，又要兼顾到节能设计。

1电气工程设计原则

1.1优化供配电设计。促进电能合理利用

在做电气工程设计时首先考虑的是适用性，就是要能为电气设备的运行提供必要的动力：为在建筑物内创造良好的人工环境提供必要的能源；应该满足用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性的要求；应能保证电气设备对于控制方式的要求，从而使电气设备的使用功能得到充分的发挥。做到供电系统高效、灵活、稳定、易控、多样、便捷、畅通。其次考虑的是安全性，电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定的裕度；确保供电、配电与用电设各的安全运行：有可靠的防雷装置：防雷击技术措施；在特殊功能的场合下还应有防静电、防浪涌的技术措施；按建筑物的重要性与火灾潜在危险程度设置相应必要的技术措施。在满足电气工程的实用性和安全性的基础上，利用先进的技术，优化供配电设计。促进电能合理利用。

1.2提高设备运行效率。减少电能的直接或间接损耗

在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，尽可能减少建设投资，最大限度的减少电能与各种资源的消耗。选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用，提高电源的综合利用率，提高设备运行效率、减少电能的间接或直接损耗。

1.3合理调整负荷。

选取合理的设计系数，提高负荷率和设备利用率在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，设计时尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数、在特殊用电的情况下选择合理的节能措施，提高负荷率和设备利用率节约电能。

2电气自动化节能技术

在进行电气自动化的技能设计时，主要就是希望能够通过一些可靠的新技术和新思路来保证设备的安全运行和成本的有效控制。在实际的设计与施工过程中，可以从多个角度多个方面来实现，下文中分类简述之。

2.1减少电能传输的损耗

电路线路上必然会存在电阻，因此只要有电流通过线路就会产生有功功率能耗，对于这样一种形式的能量损失，我们就需要根据其能耗的机理来进行设计处理，考虑到线路上的电流是不允许改变的，因此就只能够在线路的电阻上做文章，也就是说，只要能够在不影响线路正常运行的状况下减小线路上的电阻，就能够有效的起到节能的作用。我们更进一步的来探讨，与线路电阻有关的是线路自身的电导、线路截面和线路的长度，相应的节能方式也就可以分为三个大类：一是选用电导率比较小的金属材质来作为线路的输电导线；二是尽可能的减少线路的长度，这一点可以通过线路少走弯路、不走回头路来实现；三是适当的增大导线截面的面积。

2.2无功补偿

在电气自动化系统中，无功功率占有供配电设备的很大一部分容量，因此增大了线路的损耗，从而造成电网的电压下降，从而大幅度影响到电能质量和电网的经济运行。因此，为了实现无功就地平衡，减少损耗，可以选用恰当的无功补偿设备，这样也能够有效提高社会和经济的双重效益。具体而言，对无功补偿设备有以下几点要求：一是在使用电容器补偿时，电容器容量的确定应该根据具体参数，如目标功率因数、配电电压的容量、负荷等等，通过对这些参数的计算来确定；二是为了达到良好的补偿效果，应该采用集调节平滑、跟踪准确、适应面广等优点为一体的模糊投切方式，因为以前的补偿电容组中电容器的分担方式、投切开关的方式、按编码配置的方式、按比例分配的方式等，都不能达到现在我们想要的补偿效果；三是最好选择无功功率作为投切参数物理量，以有效防止投切振荡、无功倒送等情况的发生。此外，无功补偿装置最好就地安装，实行就地补偿，这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能的目的。

2.3使用有源滤波器

为了有效避免与电网联结电气设备的误动作，就必须消除谐波，而消除谐波最有效的方法就是使用有源滤波器。误动作主要是由于电气设备数量的增加，产生的谐波越来越多，又由于这些谐波电流在电网阻抗上产生的电压与基波电压重叠，就会引起电压的畸变，从而造成电气设备产生误动作。概括起来，有源滤波器主要以下特性：具有优异的动态性能；反应快；能使功率范围更宽大等，能使无功补偿达到更好的效果。一般情况下，采用有源滤波器对产生的谐波进行过滤，在电气设备误操作之前就能够将其阻止，使电气设备的运行更加有效率，从而达到节能的目的。

2.4选择电压等级

电压等级的合理配置同样能够起到较好的节能效果，一方面是处理好高压和低压配电的电压等级选择，另一方面就是在进行供电电压的确定时，需要综合性的考虑多方面的影响因素来进行，包括用电设备的性质、设计的前景规划、电网的发展计划以及供电回路的数量等。

2.5供配电系统的设计

通过供配电系统的合理设计来实现节能无疑是最为直接也最为有效的方式之一，具体来说可以从以下三个方面来着手进行：一是尽可能的减少配电的级别，这样能够有效的提高供配电系统的稳定性和可靠性；二是要要结合实际的用电状况来对供配电的状况进行确定，尽可能的保证变压器处于负荷的中心位置，这样就能够最大程度的降低供电半径，从而实现电力节能，并且，这样一种节能方式还能够一定程度上提高供电的质量。

2.6提高自然功率因数

自然功率因数就是在没有配备无功补偿装置的供配电系统中有功功率与无功功率的比值。用电设备根据其性质可以分为直流、电感和电容三大类，而在实际的应用中通常这三种性质的电器都会同时存在，这时候系统中就会因为感性和容性电器的存在而产生一部分无功功率，我们所需要做的就是通过系统自身超前的无功引入将其抵消掉。从这样一种状况中我们就可以看到，提高功率因数的好处就在于能够在保证负荷有功功率不发生任何变化的情况下降低无功功率来实现线损降低的目的。在实际的设计过程中，实现功率因数降低的方式有两种：一是直接采用功率因数较高的同步电动机，二是采用电容器来实现补偿。

2.7照明节能

在电气自动化的节能设计中，还可以通过照明节能来实现，具体来说同样是有两种方式，一种就是直接利用高效光源，传统的白炽灯虽然简单便宜，但是其发光的效率比较低；另一种就是充分的利用自然光，这就需要对构筑物的门窗进行扩大，或者是对建筑物或者是构筑物选择一个较好的朝向。

3结束语

社会还在不断的发展，电气系统也随着社会的发展在不断的进步，而对于电气自动化中的节能技术而占也正处于发展阶段。现在的节能技术能够达到节能的效果，而今后研究的节能技术将会朝着更好的方向发展。而现在要做好电气自动化的节能设计则应该从导线的选择到最后安装的完成都应该做到最好，并且还要让节能技术在电气系统中发挥到最好的效果。

参考文献：

[1]永恒，绿色自动化改变生活——施耐德电气自动化暨Modicon40周年现场报道[期刊论文]-自动化博览2008，25（8）

第6篇：无功补偿技术论文范文

关键词：DSP；CPLD；磁控电抗器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.126

0 引言

磁控电抗器控制器作为磁控电抗器调试、运行中的一个必要部件，在项目开发对前其安全可靠性做全面的考虑，结合电网运行的实际情况，分析得到应输入输出的信号信息包括：（1）采集电网电压、电流，计算电网有功功率、无功功率和功率因数及相关开关信息；（2）根据参数设定和实际检测值自动闭环调节磁控电抗器移相触发脉冲信号；（3）手动、开环调节磁控电抗器移相触发脉冲信号；（4）控制液晶触摸屏，实现人机界面；（5）与变电站综保设备通信，实现远程控制。

1 控制系统原理

基于磁控电抗器的无功电压综合补偿控制器原理，采集电压、电流信号，计算系统的有功功率及无功功率，快速跟踪电压及无功功率的变化，动态地调节投入的补偿电抗器容量，平衡无功及电压。也就是说，控制器能自动检测系统的电流、电压，并能根据检测量自动调整晶闸管移相触发角的大小，进而改变磁控电抗器输出的感性容量。这样，磁控电抗器就可以根据电压和所需的无功，自动调节投入的补偿电抗。控制系统原理图如图1所示。

2 硬件电路设计

控制器硬件部分由8个独立模块组成，模块间由母板连接。控制器前部为液晶触摸屏，后部为各模块的输入输出接口。控制器硬件框图如图2所示：

（1）电量采集模块1、2。电量采集模块功能是将输入的电压、电流信号变换为-5～+5V正弦波信号、0～+12V方波信号。

（2）CPU模块。A/D转换部分是将-5～+5V正弦波信号变换为-2.5～+2.5V正弦波信号，送入AD转换芯片转换为数字量，再送入DSP芯片；输入输出部分是将CPLD芯片发出的触发信号进行隔离、功率放大，将输入的开关信号进行隔离再送入CPLD芯片；通信部分将DSP芯片收发的串行通信信号进行隔离和电平变换，连接至输出RS232端口与上位机通讯、与液晶屏通信端口通讯。

（3）光纤输出模块。光纤输出模块功能是将晶闸管移相触发脉冲信号转换为光信号输出。

（4）开关量输入输出模块。开关量输入模块是将输入开关量通过继电器隔离后，转换为0～3.3V信号；开关量输出模块是将输出开关量通过继电器隔离后，转换为机械触点信号。

（5）工作电源模块。工作电源模块是将输入的AC 220V电源（含地线）转换为+5V、±12V、+24V工作电源。

（6）触摸式液晶屏。触摸式液晶屏可显示和触控，完成系统运行状态显示和控制参数修改任务。

3 软件系统设计

本系统 的程序分为DSP软件程 序和CPLD硬件程序两部分，这两部分程序结合起来共同完成了MCR控制 器的控制功能。

系统设计的 思路是DSP完成采样、计算、控制、人机交互的工作，CPLD实现逻辑和时 序电路。图3为程 序系统设 计示意图。其控制过程为：（1）交流采样 的系统 参数接入DSP中，判断系统支行状态，由CPLD发出相应的触发信号；（2）通过 计算得出 每相MCR的控制角；

（3）DSP通过 总线发送控 制角到CPLD；（4）CPLD根据同步电压信号，生成六路晶 闸管触发信号；（5）DSP实现了通信、时钟、键盘、显示等功能；CPLD实现了锁相 倍频、键盘处理、开关量处理 等功能。

这里的数据采集、处理、控制算法等程序功能都在相应的中断处理程序得到实现。所以主程序主要是用来进行系统初始化和非实时事务的处理，具体包括以下几个功能：进行系统初始化、完成通讯报文处理、完成人机交互数据处理。

3.1 控制原理及主要控制算法

本次设计的控制器采取了电压无功综合考虑的控制策略，即用户可以只调无功或只调电压，也可以电压无功综合调节。其交流采样算法流程如图4所示。

同步倍频信号输入到AD模块的ADSOC控制口时，通过软件设置，使同步倍频信号每一次上升沿触发一次AD转换，AD转换结束后自动触发AD中断服务程序，中断服务程序的流程图如图5所示。每采集一个周期的数据，执行一次瞬时无功计算程序，计算出电网的电流、电压、无功功率、有功功率、功率因数、视在功率，再取平均值，与设定值比较，其差值来控制触发角，使检测到的无功逼近设定值。程序里使用的一些子程序，如定点数正弦运算、定点数开平方、定点数余弦运算等，可以在DSP定点函数库中得到。

3.2 系统软件设计

本次设计中主要的数据采集、处理、控制算法等程序功能都在相应的中断处理程序完成，主程序主要是用来进行系统初始化和非实时事务的处理，即完成系统初始化、通讯、人机交互数据处理等功能。

控制器开机后，主程序首先进行DSP的初始化，然后进入程序主循环，在主循环里，主要完成液晶屏显示、键盘操作、通信等任务。

DSP主程序流程如图6所示。

4 结语

本文通过对磁控电抗器的硬件与软件设计的阐述，可以实现对磁控电抗器感性容量的平滑调节，达到无功补偿的目的。本系统采用DSP与CPLD相结合的控制方式，大大提高了运行效率，保证了设备运行速度，可以全自动在系统中运行，有效控制触发导通角，进而输出系统所需的无功补偿量。

参考文献：

[1]韩琳.基于可控电抗器的无功电压综合补偿[D]. 武汉大学硕士学位论文.

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[6]四铭兴，励庆孚.磁饱和式和变压器式可控并联电抗器[J].高电压技术.

[7]王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].机械工业出版社.

[8]司栋森.基于双DSP的高压无功补偿装置设计与实现[J].微计算机信息.

第7篇：无功补偿技术论文范文

【关键词】厂区供电；节能技术；应用分析

0. 引言

目前，不少高耗能企业的装机容量已经达到了上万kVA，在一个装机容量10000kVA的高耗能企业中，只要实现一个百分点的节能降耗，每小时就可以实现100kVAh的电能，这可以给企业带来较直接的经济效益。本文要设计的是一个综合自动化感抗补偿系统，通过适当调整容性增压和抗性增压的方式，实现厂区供电节能的补偿。

1. 现状及需求分析

某生产企业安装3000V150kW电动机35台，1140V75kW电动机72台，680V11.4kW电动机211台，380V小型电动机122台。电动机总装机容量13787.4kVA，运行在3000V、1140V、680V、380V四个电压等级上。工厂采用35kV进线，直接在厂区内布置中央变电所，采用三台10000kVA变压器并列运行，形成35kV进线母线、3000V离场母线、1140V离场母线、380V自备母线。680V和380V用电变压器由分布在厂区内的12个3000kVA变压器执行变配电工作。厂区低压网络虽然分别由12个并列变压器提供电源，但是680V网络和380V网络已经实现了互联。

因为厂区内的大功率设备以抗性设备为主，所以，设备运行过程中会引起抗性增压的现象。抗性增压会直接造成系统中的视在功率增加，引起不必要的功率损耗。如果采用每电动机逐一补偿的方式，虽然可以平衡大部分抗性增压，但因为电动机和变压器的容性漏电功率难以确定，所以，本文采用集中补偿的方式满足厂区供电的无功补偿。

2. 模糊算法分析

在临界取值上，电压临界默认整定为U±0.05U，电压上下限值整定为U±0.10U。无功功率的正常值范围默认整定为±0.03P。

3. 硬件实现

本文采用4个自动化补偿柜实现以上20级自动投切功能。根据表1设计，1#柜安装60台20kVA电感器，每3台并联为一组，共20组，同时安装60台8kVA电容器，每3台并联为一组，共20组。2#柜布置的电容器和电容器结构与1#柜一致。3#柜部署60台10kVA电感器，每3台并联为一组，共20组，同时安装60台3kVA电容器，每3台并联为一组，共20组。4#柜部署60台5kVA电感器，每3台并联为一组，共20组，同时部署60台2kVA电容器，每3台并联为一组，共20组。四个柜子分别负责3000V、1140V、680V、380V电压等级的自动化无功补偿工作。控制方法上，采用MTC MTX MTK 300A系列可控硅完成投切操作，通过微电脑重动控制，每柜子共需要MTC MTX MTK 300A系列可控硅120台。

主机选型方面，本文系统计划采用全志A20处理器，该处理器采用了两个ARM7核心并列运行，提供512MB运行RAM和1GBROM。120个可控硅的控制端前置120个光电耦合器，用以隔离12V控制链路和5V计算回路。在50Hz工频工作模式下，采用半波重动的方式，合闸间隙应控制在10ms以内。此间隙要求下，大部分光电耦合器均可以满足要求，本文选择夏普电子生产的，SOP-4 PC817B PC817C光电耦合器作为控制执行部件。光电耦合器前置的锁存器同样选择夏普公司生产的74HC595D SOP-16。地址控制使用的32位与门芯片选用夏普公司生产的TSSOP-14 SN74LV32APWR。

控制原理上，采用A20的PD接口构成32位数据总线，采用A20的PA接口构建32为地址总线。使用A20的PC接口构成16位显示总线，连接到显示控制器。在PD和PA构成的64位总线上，引出不少于30个外部模拟量输入或开关量输出接口。每个接口前置采用2个TSSOP-14 SN74LV32APWR32位与门计算器，首先根据跳线挑出的地址与地址总线上的地址进行与计算，得到的值与数据总线形成二次与计算。计算结果写入74HC595D SOP-16锁存器中，锁存器输出端直接连接光电耦合器。反向数据通过夏普公司的SOP14 LM339 LM339DR 电压比较器进行数字化，同时与两个TSSOP-14 SN74LV32APWR32位与门计算器连连接。与门计算器通过地址总线上的数据与跳线地址进行与计算，计算结果与电压比较器输出结果合并写入数据总线。

因为A20是运行在1GHz的主频上的，且其搭载了安卓2.2操作系统，可以充分利用两个ARM7处理器的计算资源。所以，本文系统的响应时间远小于10ms，其投切开关重动执行时间也远小于10ms。

4. 结束语

通过本文系统的部署，可以实现4个电压等级上的20级无功补偿自动投切，通过全志A20工业控制计算机的支持，可以始终确保厂区电压控制在U±0.05U级别上，在降低了无功增压效应带来的视在功率增加的基础上，也提高了厂区供电的纯净性，使得因为电压波动带来的设备损坏比率大幅度下降。本文系统的不足是使用了较多的电容器和电抗器以及可控硅控制器，使得本文系统体积较大，散热压力也较大。随着后续研究的进行，相信本文系统可以更加完美。

参考文献：

[1]王思宇.组合式无功补偿控制策略研究.[D].哈尔滨工业大学硕士论文，2013年.

第8篇：无功补偿技术论文范文

【关键词】提高；母线电压；合格率；措施

The effective measures to improve the 220kV bus voltage qualification rate

WEIHuiqin,FANXinjian,DUJuan

（Henan province electric power company Sanmenxia power supply company, Sanmenxia City, Xiaoshan Road West 472000）

Abstract：The voltage quality and power factor are important technical indexes of power supply enterprise, Reactive power balance and compensation are the base to ensure the voltage quality of electric power system. The management of reactive power and voltage is an important work for Electric power dispatching system, and it is also the base of other works. The qualified rate of 220kV bus voltage is an important index of benchmarking in electric power system. According to the status of an electric power system, this paper analyses the influence of the qualified rate of 220kV bus voltage, introduces some effective measures to solve these problems, and hopes to help the relevant companies。

Key words: Improve, bus voltage, qualified rate, measures。

中图分类号：TM451 文献标识码：A

1 引言

电压是衡量电能质量的重要指标之一，它与电力网的稳定及设备的安全运行有着重大的关系，电压质量和功率因数是供电企业的重要技术指标。电压不合格造成的危害广泛,不但直接影响电气设备的性能,还将给系统的稳定、安全运行带来隐患,甚至引起系统电压崩溃,造成大面积停电。因此，有效的电压控制分析和合理的无功补偿，不仅能保证电压质量，而且能提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济效益。

提高电网电压合格率有很多手段，但无功补偿是常用和比较重要的措施，对无功补偿的研究比较多，但如何结合供电区电网的特点，采取最合理的措施，是运行管理人员需要不断研究探讨的课题。本文通过调查和分析影响某地区电网220kV母线电压合格率的原因，找到了解决问题的有效措施。

2 影响220kV母线电压合格率的原因

某地区电网地理布局为东西狭长分布，电源主要偏重于西部，负荷偏重于中东部，220kV变电站电压大致呈“西高东低”的趋势。电网结构主要以500kV某变电站为中心，变电站分层分区分布发展,这样靠“一点”统一均衡调节电压，难以同时满足电网东、西两端的电压高低要求，形成“翘翘板式”调节难题。220kV电压合格率的难点主要在于：一是电网结构、地理布局限制。二是地调可调节的有效手段受限。220kV及以上设备属省（网）调调度，地调主要调度范围在220kV以下设备，所以对于220kV电压的重大调节需求不能直接、及时实施，只能采取间接汇报、申请、建议等手段，往往效力不大，或错过有利时机。经过长期以来对无功电压的管理，我认为影响地区电网220kV母线电压合格率的原因有9个方面。

2.1 无功补偿设备配置规划设计不科学

规划设计时没有注重无功配置，在传统管理模式中，地区电网主要侧重于电能质量和线损的管理与控制，主变高压侧的受电力率未引起足够的重视。所以在电容器的配置、主变分接开关的选择上，往往只考虑电压要求，未充分考虑力率的因素，不能在源头上对无功补偿设备进行科学配置。实际配置容量不足，无法实现就地补偿[1]。

2.2 电网运行方式、负荷变化，引起电压在某一时段内的偏移。

随着经济的发展，人民生活水平提高，家用电器进入千家万户，加剧了峰谷负荷的悬殊，造成负荷畸变，引起峰段电压偏低[2]。

2.3 无功补偿设备操作时间长

通过对区内的无功补偿设备运行情况进行调查，发现部分无功补偿设备不具备遥控操作条件，造成无功补偿设备操作时间长。导致电压调节迟缓、滞后，常常错过电压调节的最佳时机。调度员从发现220kV母线电压越限，到采取措施，再到变电站人员投切无功补偿装置时，需要相应的时间，不能把越限时间控制在5分钟内，严重影响了220kV母线电压合格率。

2.4 不能及时监控220kV母线电压临近越限情况

调度员虽然加强了监视，但只能在母线电压越限后才被发现。错过了指挥电容器投切的最佳时机。

2.5 无功补偿设备检修导致电压越限

本人调查了2011年1-12月无功补偿设备检修情况，对电压越限情况进行了分析。发现因无功补偿设备检修造成的电压越限点,占越限点总数的2%。

2.6 系统电压波动引起电压越限

电网220kV母线电压受主系统电压影响比较大，但220kV及以上设备属省（网）调调度，地调的调度范围在220kV以下设备，所以对于220kV电压的重大调节需求不能直接及时地实施，只能采取间接地汇报、申请、建议等手段，往往效力不大，或错过有利时机。

2.7 地方电厂最大、最小方式对系统电压的影响

通过对2011年无功出力及系统电压对比曲线的调查，某电厂最大、最小方式对系统电压有一定影响，例如，当某电厂最大方式下，系统电压为233.4kV，当某电厂最小方式下，系统电压为224kV。

2.8 大功率用户负荷发生突变

通过对2011年某区域电网的调查，区域内主要工业用户负荷变化，直接影响到系统电压。负荷重，造成母线电压偏低，负荷轻，造成母线电压偏高。

2.9 节假日负荷变化大

通过对2011年9-11月节假日期间的某区域电网的负荷变化和负荷预测情况进行调查分析，因节假日造成的负荷变化在负荷临时变化总量中所占比重较小，仅为3%。调度员具有一定节假日电压调控经验，该因素对220kV电压合格率影响较小。

3 提高220kV母线电压合格率的有效措施

3.1一般常见措施

3.1.1 提前介入公司电网规划建设

针对电网结构薄弱的问题，地调应积极提前介入电网规划，对存在的电网结构问题不但在每年的年度方式中提出解决措施，还在公司每年的运行方式编制汇报会议、省调年度方式编制汇报会议时提出合理化建议，并针对具体问题做分析报告，从根本上保证母线电压质量合格[3]。

3.1.2 加大电网建设，改善电网结构。

加强无功补偿容量建设，配网线路及台架合理配置补偿装置，提高用户功率因数，减少线路输送的无功功率[4]。新增用户配变必须进行合理无功补偿，无功电力应就地平衡。凡功率因数不能达到规定要求的电力用户，供电企业可拒绝接电。该条对所有用户的功率因数标准都做出了规定。所以，对新增变压器无论大小必须要求做好无功补偿设计，并严格把好验收关，保证用户无功就地平衡[5]。

3.1.3 科学合理地配置电容器的容量

现在的电网中部分电容器组的容量很大，根据敏感性的分析结果，电容器在投切之后会出现无功缺失和无功过补的现象。这也是引起小容量电容器频繁出现投切的一个重要原因。比如电容器都分组运行或者在总线上配置两组不同容量的电容器。根据现场投入的电容器组的实际容量，进行人工修改相关的容量参数，系统控制投切，将取得更好的成效。搞好无功电压管理、降低线损的基础是各变电所都应按《导则》要求合理的配置无功补偿设备，不能不配或少配电容器，还应考虑负荷的发展需要，便于运行操作[6]。

3.1.4 严禁用户向电网，下级电网向上级电网倒送无功。

地方电厂无功出力，大功率用户的无功补偿设备，接受地调、配调调度，应按照负荷和电压变动及时调整无功出力，严禁用户向电网，下级电网向上级电网倒送无功[7]。

3.1.5 合理安排电网运行方式

要在确保安全、可靠、满足电能质量的前提下，根据电网结构及接线方式，优先考虑电网运行的经济性，了解电网运行动态调整，对易出现电压质量及损耗增加，不利于电网经济运行的方式进行及时调整和变更，将潮流计算分析作为调整运行方式和安排计划检修的依据，科学安排电网运行方式。

3.1.6 削峰填谷，提高负荷率。

地区负荷波动大是造成供电电压合格率低的主要因素。目前，电力市场正逐渐由卖方市场变为买方市场.在一定程度上使负荷峰谷差有所加大，但是，为了用户用电质量的提高，也为了减小电网占用容量和降低电网损耗，我们还是应该提倡大用户避峰用电。

3.1.7 无功设备运行维护

由于无功设备的运行状况与电网电压调整息息相关，必须协调好无功设备管理和电压管理。因此，无功设备管理部门与无功电压管理单位需要密切配合。一方面，管理部门及时了解无功设备的健康状况，并提出处理要求及应急措施；另一方面，根据电压运行情况合理安排无功设备的检修，对于影响电压质量的设备缺陷优先处理[8]。

3.1.8 利用各种手段，调整系统电压。

加强对变电站无功、电压的调整，保持变电站母线电压质量和补偿装置的即时投停：全部调压手段用完后，变电站母线电压质量仍不能满足要求时，及时汇报上级调度员协助调整[9]。

3.1.9 加强监视，发现越限，及时调控。

当系统监控的母线电压超过上下限值时，自动发出报警，由值班人员及时调整把功率因数控制在合格范围内。避免了无功电压考核发生，有效地提高了无功电压合格率[10]。

2011年10月16日值班人员发现某变电站220kV母线电压为234.7kV，越上限运行，及时调整，把功率因数控制在合格范围内，避免了无功电压考核发生。2011年6月11日值班人员发现某变电站220kV母线电压为222.088 kV，越下限运行，及时调整，把功率因数控制在合格范围内，避免了无功电压考核发生。

3.1.10防止电压下降，导致电压崩溃引起大面积停电事故。

在电力系统发生事故时，调度值班人员既要控制有功电力的输送以防止联络线过负荷，同时又要防止由于无功电力的缺乏引起电压下降，导致电压崩溃引起大面积停电事故。

3.2 应采用的有效措施

在多年的工作实践中，本人感到仅采用常见的提高措施可以解决一些问题，但寻找更有效的措施需要不断研究探索，以下措施供大家参考。

3.2.1 加强无功电压全过程闭环管理

由于无功电压涉及电网规划、建设、生产、运行、维护等全部电力生产环节，所以应及时成立无功电压管理领导小组，按照”统一调度,分级管理”的原则，实行全过程闭环管理。实行日、周、月分析制度，定期召开电网调度分析会议。对电网220kV无功电压调整合格率情况进行统计及分析，查找影响电压质量的主要原因，并针对性提出提高电压质量的具体措施。调度员加强监视，密切关注系统电压变化情况，发现异常，及时采取措施，并积极与上级调度沟通，说明情况，协助调整系统电压，保证220kV母线电压合格率。加强缺陷管理，保证无功补偿装置健康投入运行。

3.2.2 加强自动化技术手段应用，设置220kV母线电压临近越限报警。

应加强自动化技术手段应用，通过SCADA系统设置220kV母线电压临近越限报警，在电压越限前作出预警，为调度员调节无功设备预留下充足时间，把电压控制在合格范围内，防止其越限。同时利用调控一体化系统实现无功设备远方操作，大大缩短了无功补偿设备的操作时间，使电压调节做到快速、准确。

2011年5月7日值班人员发现某变电站220kV母线电压为233.5kV，临近上限运行，及时调整，将电压控制在合格范围内，保证了220kV母线电压合格率。2011年5月31日值班人员发现某变电站220kV母线电压为223.4kV临近下限运行，及时汇报上级调度，协助调整系统电压，将电压控制在合格范围内，保证了220kV母线电压合格率。

3.2.3 加强负荷预测，及时调控电压。

天气异常、节假日影响负荷变化大，通过加强负荷预测，提前预知负荷的临时变化会造成电压的非正常变化，及时调控电压。

3.2.4进行专业培训，提升掌控电网水平。

使调度员熟悉电网结构，掌握各供电区的无功补偿装置分布情况。以便统筹考虑电网运行情况，在保证220kV母线电压合格的同时兼顾110kV、35kV、10kV各电压等级电压合格。

4 结论

通过一系列措施，影响某地区电网220kV母线电压合格率的问题逐一得到了解决，提高了220kV母线电压合格率，为电网的安全稳定运行打下了基础。结合各自供电区电网的特点，采取最合理的措施，是我们运行管理人员今后需要不断研究探讨的课题。

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作者1简介:魏惠琴（1966－），女，汉族，河南省偃师县，大专，工程师，河南省电力公司三门峡供电公司调控中心经济运行专责，主要从事电力系统无功电压管理工作。

第9篇：无功补偿技术论文范文

【关键词】有源电力滤波器；谐波；补偿；PWM变流器

随着科学技术的发展，大量的电力电子装置广泛的应用于工业的各个领域，给工业带来了翻天覆地的变化，但大量电力电子装置的广泛应用，同时也给电力系统这个环境带来了严重的“污染”，其根本原因就是电力电子装置是非线性负荷，在系统中运行会产生谐波，造成十分严重的危害。治理谐波污染已成为当今电工科学技术界所必须解决的问题，开发和研制高性能的谐波抑制装置迫在眉睫。

有源电力滤波器（Active Power Filter）是目前研究比较深入的一种装置，它是一种用于动态补偿，既可抑制谐波，又可以补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。

1.有源电力滤波器的基本原理

1）机理：通过一定的控制算法使有源电力滤波器发出与谐波源所产生的谐波的幅值相等，相位恰好相反的量，抵消谐波源中的谐波成分，使其剩下基波成分，其本质就是一个谐波源。

2）基本原理：最基本的有源电力滤波器系统构成图如图1[4]：

图1中表示交流电源，负载为谐波源，它产生谐波并消耗无功。有源电力滤波器系统大体上由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。其中指令运算电路的核心部分就是谐波和无功电流检测电路，其主要作用就是检测出需要补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量；补偿电流发生电路由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分组成。其作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流，主电路多为桥式PWM变流器[1]。

图1 并列型有源滤波器系统构成说明图

2.有源电力滤波器的基本特点

1）动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波进行补偿，动态响应快。

2）补偿谐波时所需储能元件容量较小。

3）即使补偿对象电流过大，APF也不会发生过载，并能正常发挥补偿作用。

4）受电网阻抗的影响不大，不易和电网阻抗发生谐振。

5）能跟踪电网频率的变化，补偿性能不受电网频率变化的影响。

6）对较高次谐波滤除困难，需要与无源高通滤波器配合。

3.有源电力滤波器的设计

有源电力滤波器的设计大致可分为五个部分：

1）主电路设计

2）指令电流运算

3）电流跟踪控制

4）直流电压的控制

5）APF的控制方式

（1）主电路

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，因此可称为逆变器。但它不仅仅是单独作为逆变器而工作的，当在电网向有源电力滤波器直流侧储能元件充电时，它就作为整流器工作，即它既可以工作在逆变状态，也可工作在整流状态，所以多以变流器称之[5]。

在应用中主电路多以三相桥式变流器为主，三相桥式变流器又可分为电压型和电流型两种。而电压型应用较为广泛。随着电力电子器件技术和控制技术的发展，先进的功率器件的应用给主电路性能带来了很大变化。

常用的PWM变流器多为电压型变流器，单个电压型PWM变流器基本拓扑结构如下图所示：

图2 单个电压型PWM变流器

基本拓扑结构图

其中VT1～VT6表示电力电子功率器件，Udc表示直流侧电压。电压型PWM变流器的基本特点是：

1）直流侧为电压源或并联有大电容，在正常工作时，其电压基本保持不变，可看作电压源。

2）对电压型PWM变流器，为保持直流侧电压不变，需要对直流侧电压进行控制。

3）电压型PWM变流器的交流侧输出电压为PWM波。

控制各个开关器件轮流导通和关断，同时使另一个器件导通，就实现了两个器件之间的换流，电路的环流方式分为180度导通型和120度导通型。

所谓180度导通型是指同一桥臂上、下两管之间互相换流。而120度道通型是指在同一排不同桥臂的左、右两管之间进行的。但180度导通型应该注意防止上、下桥臂的直通。

本设计中，主电路形式选择为电压型PWM型变流器，功率器件选择为IGBT，直流侧电压选择：一般选择为直流电压的大小等于交流线电压峰值的1.5倍。对于380V等级系统，直流侧电压为选择为800V。APF的容量为：

其中E为电网相电压有效值，Ic为补偿电流的有效值。该设计中给出的数据额定线电压为380V，容量为10KVA 则可以计算出额定电流

。

连接电感的选择：可按下式近似取值：

其中为补偿电流指令信号的最大值。为载波周期，取为10KHz，括号里面的值取0.35，结合计算出来的计算得额定电流值，带入上面公式计算得L=0.0067H。

（2）指令电流运算部分

实质上就是谐波电流检测部分，谐波检测的方法很多，早期的模拟法，到后来的傅里叶分析法，还有人工神经网络法，瞬时无功功率理论等，但应用较为广泛的还是瞬时无功功率理论，该理论的产生为有源电力滤波器的发展注入了新鲜的活力。

现在依旧采用瞬时无功功率理论来检测谐波电流。基于瞬时无功功率理论的检测方法中的-变换法的检测框图如下图3：

（3）电流跟踪控制部分

该部分作用是：根据补偿电流指令信号和实际补偿电流之间的差别，得出控制补偿电流发生电路中主电路各个器件通断的PWM信号，控制的结果应保证补偿电流跟踪其指令信号的变化——电流型功率放大器。

目前应用较为广泛的跟踪型PWM控制方式有以下三种方式：滞环比较方式、定周期瞬时值比较方式和三角波比较方式。

这里还是选择比较常用的三角波比较方式。其基本控制框图如图4：

图4 控制系统结构图

其中K多为PI调节器，其参数直接影响着逆变电路的电流跟踪特性。三角波比较方式的基本特点是：

1)硬件电路较为复杂；

2)比例调节控制方式，电流响应稍慢；

3)跟踪误差较大；

4)功率器件的开关频率等于载波频率；

5)输出电流所含谐波少。

（4）直流电压控制

基本思想：通过控制APF与交流电源的能量交换来调节直流电压。

（5）APF控制方式

基本方式包括检测电源侧电流和检测负载侧电流，还有两者结合的混合型控制方式。这里采用检测电源侧电流控制方式。其基本的控制框图如图5[3，4]：

图5 检测电源侧电流控制方式原理图

4.结束语

有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功功率的新型电力电子装置，能对大小和频率都变化的谐波及无功功率进行补偿。和传统的无源滤波器相比，有突出的优点。本文分析了有源电力滤波器的系统结构和工作原理，对其主电路的参数设计给出了理论上的依据。

参考文献

[1]王兆安,杨君,刘进军,王跃编著.谐波抑制和无功功率补偿(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2006.

[2]王兆安,黄俊主编.电力电子技术(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2005.

[3]肖湘宁编著.电能质量分析与控制[M].北京:机械工业出版社,2005.

[4]陈仲.并联有源电力滤波器实用关键技术的研究[D].浙江大学工学博士论文,2005.

[5]姜齐荣,赵东元,陈建业编著.有源电力滤波器——结构.原理.控制[M].北京:科学出版社,2005.

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