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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用河 北 工 业 大 学 继 续 教 育 学 院毕 业 设 计题目：姓名：导师：学历：年级： 2022 级名师归纳总结 专业： 全称 学号：空着第 1 页,共 46 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用摘 要无功功率作为电网正常运行必需的功率组成部分,我国现行电网特殊是 0.4KV 的低压电网部分,普遍存在着系统无功补偿落后,电网功率因数低的问 题,这也导致了我国低压电网损耗较大、经济性较差；本文介绍了无功补偿的进展历程及目前国内外的讨论现状,重点分析了
2、TSC型无功补偿装置的掌握策略、触发方式等技术,以 AT89C51掌握芯片为核心,设计了较为完整的系统硬件电路；对整体硬件给出了软件系统结构框图,选用C 语言编程,采纳模块化的设计原就,可以有效的提高装置的牢靠性及易爱护性；在 MATLLAB环境下对系统进行仿真试验,仿真的结果说明所设计的硬件结构及挑选的掌握方式能够很好的完成无功补偿的工作,符合设计的要求；关键词： 无功补偿；过零投切；晶闸管投切电容器名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用ABSTRACT As a necessary par
3、t of the normal power grid,reactive power is the indispensable key in the power system. It is a great energy loss and poor economy in chinas low voltage power grid because of the reactive power shortage and low power factor which generallyexist in chinas current power grid especially the part of 0.4
4、kv.This paper introduces thedevelopment of the reactive power compensation and the present research situationof both at home and abroad, and then, analyses the TSC type of reactive power compensation equipment such as its control strategy and trigger mode technology, act. In this paper the hardware
5、circuit is designed based on the digital signal processor AT89C51, this paper adopts the C language and gives software system structure diagram. The simulation model of main circuit is established and simulated in MATLAB.The result of simulation shows that the hardware structure and the choice of th
6、e control mode can be good to complete the work of reactive power compensation. So it comply with the design requirements.Keywords：Reactive power compensation； Zero-crossing switch；Thyristor Switch CapacitorTSC名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用目录第一章绪论1 2 3 1.1 课题背
7、景与科研意义1 1.2 无功补偿的讨论简况及进展趋势1.2.1 基于柔性沟通输电系统FACTS）的无功补偿技术1.2.2 我国无功补偿的现状5 7 1.3 无功补偿装置存在的主要问题1.4 无功补偿的基本原就8 其次章 TSC 无功补偿算法讨论10 2.1 无功公式法10 2.2 积分法 11 2.3 移相法 11 2.4 傅里叶变换法 12 2.5 检测点的挑选 12 2.6 触发晶闸管的掌握原就 13 第三章仿真试验及结果分析 17 3.1 算法介绍 17 3.1.1 功率因数掌握 17 3.1.2 无功功率掌握 18 3.1.3 综合掌握 18 3.2 设计电路的仿真及结果分析 19 第
8、四章系统的硬件设计 21 4.1 系统的基本原理与硬件总框图 21 4.2 系统各个功能模块 21 4.2.1 AT89C51 介绍 21 4.2.2 电源模块 22 名师归纳总结 4.2.3 信号调理电路23 29 第 4 页,共 46 页4.2.4 电压电流功率因数的测量24 4.2.5 触发晶闸管的电路设计25 4.2.6 显示电路及键盘设计26 第 5 章系统的软件设计28 5.1 投切总体设计方案28 5.2 无功功率和功率因数相结合的掌握方法流程图5.3 液晶显示部分程序设计29 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 5.4 系统抗干扰设计30
9、 个人资料整理仅限学习使用参考文献 32 谢辞 34 名师归纳总结 附录部分程序源码35 第 5 页,共 46 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用第一章 绪论 无功功率对电力电网系统和爱护电力设备的正常运转有着极为重要的作用,不 仅电网上的设备元件要消耗无功功率,负载的日常运行也要消耗大量的无功功率；那么无功功率从何而来？发电机虽然可以生成无功功率供应电网的消耗,但由于发 电机位置固定且距离较远,所以此种长距离输送无功功率的供应方式极不合理也极 不经济,在实际中一般也不会采纳这种方法；电网中所需的无功功率的来源主要是 各种无
10、功功率补偿装置在电力系统运行的各个环节的无功补偿；因此,作为保证电 网电能质量和电力系统经济运行的基本手段,无功补偿在电力系统中占有极为重要 的位置；无功补偿的作用主要是：1、补偿电网的无功损耗,提高电力系统的功率因数 2、加强电力系统的电力输送才能,提升电气设备的利用率 3、削减线路的损耗和变压器有功损耗 4、削减设备设计容量 5、改善电压质量我国现代化进程的推动,使得电网的接入负载越来越多,特殊是非线性的大功 率负荷,所带来的谐波污染和无功冲击问题给电力系统的安全经济运行造成了极大 的压力,由于无功调剂的手段相对滞后,电网的母线电压随着运行方式的转变往往 会产生较大的波动,形成了多种电能质
11、量问题,主要有三相不平稳、电压闪变和波 动、功率因数低、功率冲击、谐波含量高等；因此,如何进行快速精确的无功补偿 就成为了电力系统讨论人员函待解决的重要问题；1.1 课题背景与科研意义 无功功率是电力系统正常运行的必不行少的组成成分；假如没有足够的无功功 率保证,系统的感性负荷消耗和设备的无功损耗就会使得电压下降,电能质量遭到 破坏；假如无功功率安排不合理,那么也会增加电网的线路损耗,使得电力系统的 经济性变差,造成铺张；随着人们生活水平的提高和家用电器的普及,低压用户,特殊是住宅用户和农 村电网用户的用电量大幅增长,低压电网过负荷现象频繁显现,与此同时功率因数 也在进一步降低；同时,新加入的
12、电气负荷多为无功功率需求很大的电动机、压缩名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用机等旋转设备和电气装置,加重了低压线路的能量损耗,使得低压电网的功率因数处于较低的水平,大约只能爱护在0.65-0.70 之间；低压电网的无功功率主要仍是来源于上级电网的远程输送,而无功功率在电网的大量流淌,会造成线损,并增大线 路的电压降,这极大地影响了电能质量、电网效益及供电才能；此外,我国低压供 电的现状是用户量大面广,功率因数多数较低,在传统的三大线损 输电线路,高压 配电网、低压用户）部分,也以低压用户的
13、损耗最大；因此,对低压电网进行无功 补偿是特别必要的,既可以补偿低压线路的无功损耗又能满意负载设备的部分无功 需要,降低了无功功率在电网中的流淌量,尽可能达到就地平稳,这样有利于降低 线损,起到改善电压质量和提高供电才能的作用；一般电力系统的供电质量都要考虑电网功率因数和补偿深度的因素,我国在这 两方面与欧美日等世界发达国家相比,都有着较大的差距；目前,欧美日等发达国 家的供电质量明显较我国要高,一般其电网的功率因数能补偿到接近 1.0,而补偿深度就更达到 0.5 以上,这一指数在我国仅为0.45；电网损耗较大,功率因数低的情形是我国的电网,特殊是低压电网长期以来都普遍存在的,严峻的影响了我国
14、的电网 供电质量；因此,解决低压电网无功功率补偿问题,对我国电网系统的安全、经济、有效 运行有极为重要的意义：1、解决无功功率补偿的一系列问题；2、节省电能；在电网中循环的无功功率造成极大地铺张,如是能够处理好无功 功率的问题,不仅能够起到促进节能的目的,仍能削减电力系统中输变电设备和变压器的容量；3、无功补偿的过程会生成大量的相关电力数据,可以帮忙相关人员把握其运行 经济规律,进而进行统计、分析,并提出改进措施确保电网的经济安全运 行；4、保证电网电能质量,爱护电力系统安全经济运行；1.2 无功补偿的讨论简况及进展趋势无功补偿技术的进展是一个不断创新、不断完善的过程,主要分为静止补偿装名师归
15、纳总结 置和动态补偿装置两大类,其主要类型如图1-1 所示；第 7 页,共 46 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用同步调相机固定补偿电容器饱和电抗器SR无功补偿装置机械投切电容器 晶闸管投切电容器MSC TSC静止无功补偿器 固定电容-晶闸管电抗器SVC FC+TCR静止无功发生器 混合型静止补偿器SVG MSC+TCR, TSC+TCR图 1-1 无功补偿装置主要类型静止补偿装置主要为早期补偿使用,犹如步调相机、固定补偿电容器等,目前虽有部分产品仍在使用,但其技术已越来越落后于无功补偿的现状；1.2.1 基于柔性沟通输电
16、系统 FACTS）的无功补偿技术进入二十世纪,电力电子技术进展迅猛,并且在电力系统中得到了广泛的应用,晶闸管以其良好的导通性能成为无功补偿装置的应用首选；七十岁月末,美国西屋电气公司首次将使用了晶闸管的静止无功补偿装置投入实际的生产运行；静止无功补偿器 SVC）是目前最广泛应用的基于FACTS 技术的无功补偿装置,它能够连续而快速的掌握无功功率,通过发出、吸取功率来掌握其连接的电力系统上的节点电压；应用晶闸管的SVC 反应速度快、补偿精度高,几十年来始终占据了着SVC的首要位置,依据相关资料统计,在用的SVC 装置已超过 1000套,其中输配电系统有 400 多套,总容量约为 60Gvar；在
17、工业部门已有 600 多套,总容量约为 40Gvar；近年来,我国在 SVC 技术的讨论应用领域也取得了较大的进展,于 2002年投入了一套容量为 100Mvar 的 SVC 装置；由于SVC 装置的工作牢靠性及爱护便利性,其应用极为广泛,也是目前我国国内的主流淌态补偿装置,其中以晶闸管掌握补偿电容 器投切的 SVC 应用最为普遍；依据其掌握方式与对象的不同,SVC 装置可以分为饱和电抗器型SR,Saturated Reactor）、晶闸管掌握电抗器型TCR,Thyristor Controlled Reactor）、晶闸管投切电容器型 TSC, Thyristor Switched Capa
18、citor）、电抗电容混合型 TCR+TSC ）及TCR 与固定电容器 FC,Fixed Capacitor）,几种 SVC 装置结构如图 1-2 所示名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用TCS cTSC+TCR dMSC+TCR图 1-2 几种 SVC 装置的结构图相伴着电子技术的进展,无功补偿装置的讨论也取得了更大的突破,日本的三菱公司与关西电力公司合作研制并于1980 年投入运行了世界上首部基于晶闸管的20Mvar 静止同步补偿器 Static Synchronous Compensa
19、tor, STATCOM）；该种装置又 称为 SVG,其工作原理是输送或者吸取连续可调的无功功率,具有爱护接入点的电 压稳固,保持电网的无功功率平稳,改善系统性能的功能；静止同步补偿器的主逆变电路使用了新一代的电力电子器件,如：门极可关断晶闸管 GTO）、绝缘栅双极 型晶体管 电压型桥式电路 b）电流型桥式电路图 1-3 SVG 型装置的基本电路结构STATCOM 的实际工程应用就是在上世纪90 岁月之后,较典型的有1991 年日本的 80Mvar 的 SVG 装置和 1995年美国的 100Mvar 的 SVG 装置；在我国, STATCOM的应用实例 主要 有清 华大 学和 河南省 电 力
20、局 的 合作工 程“ 洛阳朝 阳变电 站 20MVASVG 工程” 以及许继集团与上海电力公司的合作工程“ 上海电网50MVA 的SVG 示范工程” ；由于SVG 的技术含量高,目前把握并应用这一技术的仍只限于少量国家,如日本、美国、德国、英国和中国等,而且 SVG 的成本也较 SVC 要高,当前的 SVG 工程主要用于补偿电力系统无功功率并且带有试验的性质,距离大范畴普遍应用仍有很长一段距离；另外,由美国的 EPRI、西门子公司及很多电气公司长期合作讨论开发的可转换静止补偿器 CSCConvertible Static Compenststor）被认为是最新一代的 TACTS 装置,现在仅有
21、美国的 Marcy 变电站中安装了此装置；1.2.2 我国无功补偿的现状我国对电力电子装置的讨论相对国外而言起步较迟,在国内机械投切电容器的方式比较常见的,特殊加入掌握系统后,在负荷波动幅度和频率变化不大、对响应速度要求不高的配电网中,MSC 以其优良的性价比仍旧占有广泛的市场；现在国内比较先进且占据肯定市场份额的动态无功补偿装置是 SVC 型装置,目前有 5 个500KV 变电站安装了 SVC 装置,容量大约在 105-180Mvar；中国目前已能自行生产配电网用的 SVC 装置, 35KV 及其以下的 SVC 装置已基本实现了国产化,但 35KV以上高电压等级、大容量SVC 产品在国内仍被
22、国外大型跨国公司垄断；名师归纳总结 现在在欧、美、日等一些发达国家SVC 补偿装置已经取得广泛应用,SVG 补偿第 10 页,共 46 页装置的试验应用也有将近20 年的时间；依据我国国情,相比较SVG 装置, SVC 装- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用置在我国无功补偿领域具有更好的推广价值,有着良好的应用背景；因此,深化研 究 SVC 型无功补偿装置、改进投切策略、创新机械设计,来提高供用电系统的功率 因数,降低无功造成的损耗,是目前及将来一段时间我国无功补偿讨论的重点；我国经济的进展,要求高质量的供电保证,无功补偿就是保
23、证电能质量的一个 行之有效的手段,只有不断加强对无功补偿的理论改进和技术提高才能在肯定程度 上确保电网运行的安全、牢靠；总结国内外的无功补偿理论讨论与各种技术、产品 路线,可以看到以下一些最新进展趋势：1、系统掌握电路实行集成化、模块化的措施,减小体积,降低成本；2、采纳智能化方式处理系统数据,加快运行速度；3、连续改进补偿原理,研发基于新理论的补偿设备；4、将现场总线技术在无功补偿装置上进行应用与推广,实现装置的网络化功 能；目前,我国的电网系统无功功率补偿存在以下问题：1）无功功率的总体补偿容量不足；电网方面,我国使用着大量的公用变压 器,而且随着城镇电网电表改造工作的开展,变压器数量仍会
24、连续增加；由于电网 设计之初没有足够的重视及改造资金缺口较大等因素,使得公用变压器的区内无功 功率很难满意电力系统高效低耗运行的需要,而公用变压器区内的用户大多为低压 用户,各单位负载较为分散和不平均,这也不便于供电企业治理；另外,由于低压 用户一般比较分散,统一进行无功补偿有肯定的困难,使得低压无功补偿难以取得 明显成效；同时,治理工作的不足仍简洁造成用户无功处理的纷乱,极易显现用电 高峰时接受过多无功功率,低谷时电网倒送无功功率的情形；2）无功补偿装置落后；我国目前的无功补偿装置投切容量的运算依据一般是 由任意一相的无功信号或者两相电压与另一相电流得出的,这种运算方式有时会使 得非采样相的
25、过补或欠补；而在确定补偿容量时,常常将功率因数作为投切标准,检测到功率因数产生滞后的时候,就会投入一组电容器进行无功补偿,但由于电容 器不能连续调剂,只能按容量级差分组投入,故会产生频繁投切或降低投切精度；3）集中补偿占多数；集中补偿虽然能有效的削减补偿点之上部分的线耗及由 变压器为输送负载所需无功而做功所造成的损耗,但对电网线路上因用户设备使用 所产生而又送往用电设备的部分无功导致的有功损耗却无法进行有效补偿,这部分名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用有功损耗,必定会对降损节能的成效造成
26、不好的影响；TSC 型的无功补偿装置是目前技术较为完善、成熟,且国内外应用的较为广泛 的低压电力系统补偿装置,但在无功补偿的实际操作当中常常会显现以下的问题：1）补偿方案敏捷多变,各有优劣,但很难有一款掌握器能同时与几种补偿方 案相契合；2）由于采纳的补偿算法不合理,如将功率因数作为补偿目标等,会导致投切 振荡的问题产生；3）采样设置不科学,会显现无功倒送的现象；掌握器设计时,从运算速度和 成本角度考量,仅仅只对一相的电网信号进行采样,这难以保证三相不平稳时的无 功功率检测精度,会引起过补或欠补；4）未实行限制谐波的措施,使得电容器寿命降低,甚至直接被烧毁；5）补偿动作速度较慢、精度不高；由于
27、以往的产品多以单片机为掌握器,在 FFT 变换,运算高次谐波的情形下,难以保证无功功率的实时性和 采样信号,进行 补偿的动态跟随,即使能够实现,往往以牺牲精度为前提,一般也不能满意补偿的 需求；1.3 无功补偿装置存在的主要问题目前,我国的电网系统无功功率补偿存在以下问题：1）无功功率的总体补偿容量不足；电网方面,我国使用着大量的公用变压 器,而且随着城镇电网电表改造工作的开展,变压器数量仍会连续增加；由于电网 设计之初没有足够的重视及改造资金缺口较大等因素,使得公用变压器的区内无功 功率很难满意电力系统高效低耗运行的需要,而公用变压器区内的用户大多为低压 用户,各单位负载较为分散和不平均,这
28、也不便于供电企业治理；另外,由于低压 用户一般比较分散,统一进行无功补偿有肯定的困难,使得低压无功补偿难以取得 明显成效；同时,治理工作的不足仍简洁造成用户无功处理的纷乱,极易显现用电 高峰时接受过多无功功率,低谷时电网倒送无功功率的情形；2）无功补偿装置落后；我国目前的无功补偿装置投切容量的运算依据一般是 由任意一相的无功信号或者两相电压与另一相电流得出的,这种运算方式有时会使 得非采样相的过补或欠补；而在确定补偿容量时,常常将功率因数作为投切标准,检测到功率因数产生滞后的时候,就会投入一组电容器进行无功补偿,但由于电容名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 46 页精选学
29、习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用器不能连续调剂,只能按容量级差分组投入,故会产生频繁投切或降低投切精度；3）集中补偿占多数；集中补偿虽然能有效的削减补偿点之上部分的线耗及由 变压器为输送负载所需无功而做功所造成的损耗,但对电网线路上因用户设备使用 所产生而又送往用电设备的部分无功导致的有功损耗却无法进行有效补偿,这部分 有功损耗,必定会对降损节能的成效造成不好的影响；TSC 型的无功补偿装置是目前技术较为完善、成熟,且国内外应用的较为广泛 的低压电力系统补偿装置,但在无功补偿的实际操作当中常常会显现以下的问题：1）补偿方案敏捷多变,各有优劣,但很难有一款掌
30、握器能同时与几种补偿方 案相契合；2）由于采纳的补偿算法不合理,如将功率因数作为补偿目标等,会导致投切 振荡的问题产生；3）采样设置不科学,会显现无功倒送的现象；掌握器设计时,从运算速度和 成本角度考量,仅仅只对一相的电网信号进行采样,这难以保证三相不平稳时的无 功功率检测精度,会引起过补或欠补；4）未实行限制谐波的措施,使得电容器寿命降低,甚至直接被烧毁；5）补偿动作速度较慢、精度不高；由于以往的产品多以单片机为掌握器,在 采样信号,进行 FFT 变换,运算高次谐波的情形下,难以保证无功功率的实时性和 补偿的动态跟随,即使能够实现,往往以牺牲精度为前提,一般也不能满意补偿的 需求；1.4 无
31、功补偿的基本原就为了电网运行的经济与安全,保证用户正常用电,必需要削减电网配电线路中 的无功功率,也就是就地供应电网的无功损耗和用户的无功负荷 7；第一,无功补偿的设置要将局部与总体结合考量,综合考虑两者的平稳之间的 关系；进行无功设置的时候,假如只考虑地区总体的无功平稳情形而忽视某些局部 情形的话,会导致局部地区在进行无功补偿的时候在客观上就无法取得平稳,这种 情形很可能会引发配电线路的无功电力波动,抬高或拉低电压,向外输出过剩的无 功电力或从电网吸取不足的无功电力,这都会使得地区间的无功功率长途输送,增加了电网的有功损耗；因此,在无功设置的时候,只有保证总体并兼顾地区的补偿 设置预案,才能
32、取得无功补偿的有益成效；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用其次,供电部门与用户结合进行多形式的无功补偿；电网用户是无功功率的主要消耗者,但在城乡电网中,消耗比例只占50%,工业电网中,这一比例也仅为60%,而剩余部分就在电网中以及线路传输过程中消耗掉；所以,在用户端就使无功 取得平稳即就地补偿得原就,可以为用户直接供应所需的无功,能够极大降低电网 线路损耗,提高供电质量,这需要供电部门与用户联动,统筹考虑无功补偿的开展工作,否就很难保证电网电力的平稳；第三,实行分散为主,集中为辅的补偿原
33、就；变压器的日常运行会消耗一部分 无功功率,而变电站的上级电网输电也会造成肯定的无功功耗,在变电站进行补偿 主要就是针对这些目标,而供电网络的无功损耗并不在变电站补偿的目标之内,这 部分损耗就需要从电网吸取,在用户处进行的分散补偿就是以这部分损耗为主要目 标的；为了保证线路的正常运行所造成的无功消耗通常能够占到总损耗的 70%以 上,所以在电网用户处进行分散补偿占据了无功补偿的主要位置；名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用其次章 TSC 无功补偿算法讨论自上世纪 70 岁月以来, TSC
34、技术已经过了近50 年的进展,随着TSC 装置的不断应用与进展,其技术上也不断改进和创新；本章讨论的重点即是总结以往体会,挑选应用于 TSC 的技术 8；典型的 TSC 装置一般由两部分组成,其中 容器、掌握用途的晶闸管和稳固用途的电抗器；TSC 主电路部分主要为补偿用途的电 TSC 掌握系统部分,主要包括数据的采样与检测、各参数的运算、投切的触发与掌握等环节 9；本章即从无功算法、晶闸管触发、主电路接线等几个方面深化论述TSC 型补偿技术；传统的无功功率定义是以电压电流无谐波为前提的,故只在有较小谐波的时候 才能获得较高精度；在抱负情形下,电网中电压电流均为正弦波,无功功率的定义为：其中：为
35、系统无功功率,、 2-1）为电网电压和电流的有效值,为电压和电流的相位差；依据定义,常用的无功功率算法有：无功公式法、角度积分法以及转换移 相法；2.1 无功公式法由式 2-1）的定义,运算、和求得；设一个周期内对电网电压和电流的平均采样次数为N,离散化可得：名师归纳总结 式、t1时刻分别产生中断,可得；另外需留意的是,当发生频率偏移时,如采纳变频采样,应留意调整采样的频率；如采纳定频采样,就应留意转变采样点数；2.2 积分法角度积分法以 为其理论基础,令 2-3）2-4）将式2-3）代入式 2-4）,化简后可得即 2-5）对式2-5）进行离散化,设一个周期内采样观点为N,、为第 k 次采样的
36、电压、电流值,可以得到：2-6）2.3 移相法移相法的理论依据是通过移相来实现正余弦之间的转换11,其原理如下所示：2-7）名师归纳总结 详细的工作步骤是：将采样后的电压电流信号经A/D 转换送处处理器,进行离第 16 页,共 46 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用散化处理,设每个周期的采样点数均为N 次,就式 2-7）经离散化后可得：上式中,为第 k 个电压采样值,为第 k+4/N 个电流采样值,可以看出只对电压和电流保持高频率采样,就可以很便利的求得无功功率；为保持移相法的精度不受非同步采样的影响,可利用如图 2-1
37、所示的频率锁相 装置来解决；图 2-1 频率同步数字锁相装置框图2.4 傅里叶变换法傅里叶变换法的基本原理是把采集的信号进行分解,成为一系列不同频率的可 叠加的连续正弦波； DFT 和 FFT 算法已成为现代谐波分析和频谱分析的基础；其中 快速傅里叶变换 FFT）运算量小、运算速度快,是目前电能质量分析领域应用最为广泛的运算方法；基于FFT 的无功功率测量方法,是对电流和电压分别做FFT 运算,得到各次谐波和基波的电压电流的幅值和相位参数,再利用这些参数运算无功 功率；FFT 算法进行无功功率运算,要求信号周期与采样常度成倍数关系,否就,在 谐波分析过程中会产生栅栏效应和泄露效应,这种情形会导
38、致运算的幅值、频率不 精确,不能满意测量的精度要求；其解决方法主要有以下方法：1）利用准同步 DFT 算法；2）修正采样频率；3）采纳锁相器使采样和信号保持同步；4）应用加窗插值方法修正 2.5 检测点的挑选FFT 算法中显现的运算误差；检测点的不同所能取得的无功补偿成效也不同,而且仍会与电容器的投切算法名师归纳总结 直接相关；当前常用的TSC 型无功补偿装置中,主要的检测点挑选方式为两种,如第 17 页,共 46 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 2-2 所示A BTC 负载图 2-2 检测点位置挑选图 在 A 点设置
39、检测点,能够检测电力系统中补偿后的无功功率状况,由于该点不 能直接检测所带负载的无功,很难一次性投入多组补偿电容器,因此在投切的时候 常常实行逐级渐进的方法,渐渐的达到所需的补偿数值；所以,只有负载处于运行 较为平稳、无大容量冲击且无需快速动态补偿的情形时,才能挑选本种检测点设置 方式；在 B 点设置检测点,可以直接检测的负载电压电流情形,并依据实际检测值得 B 点为检 到负载的无功状况,运算需满意的补偿容量,确定投入的电容器组数；设 测点的检测方式,只能掌握电容器投切动作,不能掌握补偿的实际成效,故其掌握 的方式较为简洁,并且可实现多组电容器的一次性投切,但是在静态补偿方面,该 设置方式的成
40、效稍差,精度不高；本文所采纳的是将两者优点相结合的闭合掌握方式,即将检测点设在 A 点,在 A 点检测无功补偿后的线路无功功率,通过该点检测功率求得负载的全部无功,确 A 的检测结果 定所要投入的补偿电容器的组数；经过一次性的快速投切之后,依据 实时对投切电容器进行逐级渐进调整；这种设计通过掌握器来实现,不仅能保证快 速、精确的动态补偿特性,仍能确保获得较高的补偿精度；2.6 触发晶闸管的掌握原就通常,无功补偿装置中晶闸管导通的首要原就是,导通晶闸管,使电容器投入 的时刻,必需设定为电源电压与补偿电容器预充电电压相等的时刻；依据补偿电容 器的特性可知,假如电容器两端的电压存在压降,在其导通时易
41、发生阶跃变化,形 成肯定的冲击电流,如冲击电流太大很可能会在电源处形成高频振荡甚至破坏晶闸名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用管电路,造成设备损毁；如是在电容器导通前以电源峰值电压为其电容器充电,并进行设置,使其在电源电压处于峰值点时投入补偿电容器,此刻的电源电压变换率为零,所以,电流 ic为零,之后电源电压的变化率以正弦波形上升变化,电流i c 也会依照正弦规律上升变化,这就是晶闸管的抱负投入时刻；这种投入电容器的工作方式不会形成冲击电流,而且电流的变化也比较圆滑,不会产生阶跃；图 并说
42、明白投切时刻的波形关系对比；icuVT1VT1uCC us VT 22-3 即以一般投切电路为例,图 2-3 晶闸管投切时刻对比图如图 2-3 所示,电源电压为,晶闸管导通之前,电容器在上一次导通时已充电,且其电压 与电源电压 相等,导通电容器的时间选为 与 相等的时刻,此时晶闸管 导通,电路电流为；之后 和 每半个周波轮番导通,爱护电路的通路状态；当电容器需要切除时,就停止触发脉冲,此时电路电流 为零,使得关断,而 处于未导通状态,补偿电容器的电压值处于切除时刻的电压负峰值,作为预备电压,可以应用于下一次补偿电容器的投入；这种电容器的残压一般不会等于电源电压峰值,而且测量这一数值有肯定的难度,通常有以下几种方式：1）采纳过零触发电路,防止引起冲击；晶闸管电压过零触发电路如图 2-5 所示,晶闸管上电压为零的时刻,即补偿电容器的残压等于电源电压的时刻,此时间电耦合器触发出一个负的脉冲信号,如此时投切信号已处于存在等待状态,就就会触发导通晶闸管,补偿使电容器；名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 46 页精选学习资料 - - -