关于无功补偿技术文献综述

1、.高校本科生毕业设计论文文献综述题目：电网电容式无功补偿器的系统设计姓名：学号：系别：电气工程系专业：电气工程及其自动化年级： 2021 级指导老师：年月日.word.zl.文献综述引言进入 21 世纪相伴着国家经济的高速开展， 国家电力工业的任务也更加艰难，相伴着经济的开展我国的电力行业也在与时俱进； 由于工业的开呈现代电网中的无功损耗也急剧增大， 使电网电能质量恶化， 同时也加重了线路和变压器的负担和损耗；如今国家正在提倡节能减排， 因此电网中的无功补偿问题越来越引起学者们的关注；无论是在工业负载仍是生活负载中，阻感负载都占有很大的比例， 比方变压器、 异步电动机和很多的家用电器都是阻感性

2、负载；这些负荷的自然功率因数都比拟小， 它们所消耗的无功功率在电力系统传输的的电量中占有很高的比例；假如能够减小线路中的无功功率就能够提高电能的传输效率；公共电网中的电能品质己经得到人们越来越多的熟悉和重视；对电网影响严峻的工厂配电网及电能质量的治理必将会带来显著的成效和影响；本设计的无功补偿的主要作用是提高功率因数以削减设备容量和功率损耗、稳固电压、提高供电质量,在长距离输电中提高系统输电稳固性和输电才能,平稳三相负载的有功和无功功率等；无功电流补偿实现手段正趋于与电力电子技术的结合；结合方式有三种:一是为投切电容器的开关 ;二是作为无功输出的调剂开关 ;三是引入电力电子变流技术,将变流器作

3、为无功电源 ,以补偿无功；目前在我国广泛使用的以svc 为代表的传统的无功补偿装置 ,国外对 svc 的争论集中在掌握策略上 ,模糊掌握、人工神经网络、和专家系统等智能掌握手段也被引入svc 掌握系统 ,使用 svc 系统的性能更加提高；但是由于无功补偿新技术与新装置 ,即 svg 等的突出优点 ,使得无功补偿技术将来开展的方向主要以电力电子及其逆变技术为核心开发出的性能更为优越的装置；无功补偿和谐波抑制始终有着亲密的关系,两者的技术开展与进步是相互和谐的；有源滤波器可以克制无源滤波器在实际运行中补偿特性易受电网阻抗变化 和运行状态影响 ,与系统发生谐波放大甚至并联谐振的缺陷；假设将无源滤波器

4、和有源滤波器相结合构成混合滤波器,相互取长补短 ,兼有两种滤波器优点 ,这种方案是谐波抑制方案争论的热点；更为积极的方法是单位功率因数变流器,它是不产生谐波且功率因数为 1 的新型变流器 ,它将有力地推动无功补偿和谐波抑制新技术的进步 ,前景特别宽阔；1. 早期无功补偿方式1.1 同步发电机同步发电机是通过调整励磁电流， 使其在超前功率因数下运行， 输出有功功率的同时输出无功功率；与同步调相机类似，目前不常用；1.2 并联电容器并联电容器可以改善线路参数， 削减线路感性无功功率； 并联电容器简洁经济，敏捷便利，但其功率调剂性能较差；与同步调相机相比，其费用节约很多， 且保护便利， 即可集中补偿

5、， 也可分散装设， 所以仍是我国目前主要的无功补偿方式；其缺点是电容器只能补偿固定的无功功率， 且简洁发生并联谐振而烧坏电容器；1.3 同步调相机同步调相机可懂得为特地用来产生无功功率的同步电机，可依据需要掌握同步电机的励磁， 使其工作在过励磁或欠励磁的状态下，从而发出大小不同的容性或感性无功功率， 因此同步调相机可对系统无功进展动态补偿； 但是它属于旋转设备，运行中的损耗和噪声都比拟大，运行保护复杂，本钱高，且响应速度慢， 难以满意快速动态补偿的要求；2. 电力系统无功补偿新技术随着电力电子技术的开展， 近几年显现了多种电力系统无功补偿新技术； 电力电子技术是现代无功补偿技术的根底， 电力电

6、子器件向快速、 高电压、大功率开展，使采纳电力电子器件的无功补偿从根本上转变了沟通输电网过去根本只依靠机械型、 慢速、连续及不精确的掌握的局面， 从而为沟通输电网供应了空前快速、连续和精确的掌握以及优化潮流功率的才能；随着电力电子器件的开展， 无功补偿掌握器在其性能和功能上也显现不同的开展阶段；无功补偿掌握器己由基于 scr 的静止无功补偿器 staticvarpensator-svc、 晶闸管掌握串联电容补偿器thyristor controlled series psator-tcsc开 展到基于 gto 的静止无功发生器 staticvar generator-svg、 静止同步串联补偿

7、器 staticsynchoronous series psator-ss、sc统一潮 流控 制器 unificdpower flowcontroller-upfc、 可转 换静 止补 偿器convcrtible static pensator-csc等； 2.1静止无功补偿器 svcsvc是利用晶闸管作为固态开关来掌握接入系统的电抗器和电容器的容量， 从而转变输电系统的导纳； 按掌握对象和掌握方式不同， 分别称之为晶闸管掌握电抗器 thyristor control reactor-tcr， 晶闸管投切电容器thyristorswitchcapacitor-tsc以 及这两者的混合装置 tc

8、r+tsc， tcr与固定电容器fixed capacitor-fc配 合使用的静止无功补偿器 tcr+fc和tcr与机械投切电容器 mechanically switch capacitor-ms配c合使用的装置 tcr+msc；2.2静止无功发生器 svg静止无功发生器 svg也称为静止调相机 static condenser-statcon， 静止同步补偿器 static synchronous pensator-sta、t新型静止无功发生器 advancedstatic vat generator-asvg； 其分为电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型；电压型桥式电路， 其直流侧采纳

9、电容作为储能元件， 沟通侧通过串联电抗器并入电网；电流型桥式电路， 直流侧采纳电感作为储能元件， 沟通侧并联上电容器后接入电网；迄今投入有用的 svg大都采纳电压型桥式电路，因此 svg往往专指采纳自换相的电压型桥式电路作为动态无功补偿的装置；与svc相比，svg具有如下几个优点：调剂速度快，运行围宽，可以在从感性到容性的整 个围中进展连续的无功调剂， svg不需大容量的电容、电感等储能元件，谐波含量小；2.3 同一潮流掌握器 upfc将svg中与电网并联的电压器改为与电网串联的变压器，就成为静止同步串联补偿器 static synchoronous series pensator-ss，s它

10、c能实现对线路潮流的快速掌握；把一台 svg与一台 sssc的直流侧通过直流电容耦合， 就构成了统一潮流掌握器upfc，svg与sssc既可协作使用也可解耦独立运行；由于svc，stat只能掌握无功功率以调剂系统电压， 假如系统某一局部同时有多种要求， 就需要在该处设置几种装置；这增大了安装、调试的工作量，同时设备的投资也相当可观；upfc的根本思想正是用一种统一的电力电子掌握装置， 仅通过掌握规律的变化， 就能对线路电压、 阻抗、相位等电力系统根本参数同时进展掌握， 从而能分别或同时实现并联补偿、 串联补偿、 移相等几种不同的功能， 与其它无功补偿装置相比， upfc掌握围较大，掌握方式更为

11、敏捷；2.4 可转换静止补偿器 csccsc被认为是最新一代的无功补偿装置，目前仅在美国marcy变电站中安装了此装置；其中作为 svg运行的两台 100mvar并联局部己于 2000年分别在两条线路上安装完毕， 两台作为 sssc运行的串联局部目前尚未安装完毕； 由于无功补偿技术及其掌握器开展迅猛， 一些新的装置不断被开发出来， 使得无功补偿掌握器中的新旧装置显现并存开展的局面，无功补偿掌握器中的无功补偿装置svc， svg，upfc及csc目前也处于这样一种开展情形； 作为较早显现的无功补偿装置svc，由于采纳的是传统的半控型器件 scr本钱低，且技术成熟，因此是目前越来越多使用的无功补偿

12、装置；目前对 svc的争论主要集中在掌握策略上；模糊控制、人工神经网络和专家系统等智能掌握手段被引入svc掌握系统，使 svc系统的性能更加提高；而svg，upfc及csc目前的应用仅局限于个别工程，尚无法大规模应用， 一方面是由于这些无功补偿装置需大量借助于全控器件，而全控器件目前价格特别昂贵，使得目前该类无功补偿装置的工程造价比svc高；另一方面，此类无功补偿装置的技术仍不完善， 有很多技术问题尚待解决； 但大功率电力电子器件技术本身开展快速， 将来的功率器件开关容量会逐步增大， 价格那么相应下降， 此类以gto 等新型全控器件为核心的无功补偿装置的造价会逐步降低；国际大电网会议曾绽开有关

13、 svc与svg的性价比的争论，不少专家认为，由于 svg不需采纳大量的电容器就可以实现无功的快速调剂，而电容器的价格多年来比拟稳固，不行能大幅度下降； 相反，电力电子器件的价格会不断下降， 故估计svg会比svc 更有竞争力，由此可见，随着造价的降低和技术的完善，在不远的将来svg， upfc及csc将成为无功补偿技术的开展方向；3. 电力网络的功率运算电力网除了要负担用电负荷的有功功率p，仍要承当负荷的无功功率 q；有功功率p与无功功率 q，仍有视在功率 s之间存在功率三角形关系，如图3-1所示图3-1功率三角形公式如下：有功功率p=s cos =uicos3-1无功功率p=s sin =

14、uisin -23视在功率 s=ui3-3u为电压有效值， i 为电流有效值cos被定义为电力网的功率因数， 其物理意义是供应线路的有功功率 p占线路视在功率 s的百分数；在电力网运行中，我们期望的是功率因数越大越好，假如能做到这一点， 那么电路中的视在功率将大局部用来供应有功功率，可以削减无功功率的消耗；（1） 自然功率因数自然功率因数是指供用电设备在没有实行任何补偿手段的情形下，设备本身固有的功率因数， 称自然功率因数， 也就是说在投入无功补偿装置前设备本身有功功率与视在功率的比值；没各自然功率因数的上下取决于负荷性质和负荷状态；对于电阻性负荷， 其功率因数较高， 而对于电感性负荷， 其功

15、率因数就较低；另外在设备负荷很低的时候，其自然功率因数也就低；（2） 经济功率因数经济功率因数是指客户的节能效益和电能质量最正确，支付电费最少的功率因数；用户安装肯定容量的无功补偿装置可提高用户的功率因数，就削减了无功功率和有功功率缺失， 用户功率因数提高到何值最为经济， 应综合考虑两个方面： 一是为了保证系统正常的运行电压水平， 无功电源和无功负荷必需保持平稳并留有肯定的余量；二是按运行费用最小的原那么打算用户的经济功率因数；3.1 无功补偿的作用无功补偿的主要作用是为了提高功率因数， 在用户端采纳无功补偿装置， 到达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09，低

16、压侧功率因数不低于 o 85，目前国低压无功补偿装置一般都是在用户端并联电容器； 并联电容器可供应超前的无功功率以补偿感性负荷，多装于降压变电所，仍可就地补偿；补偿前后的功率三角形如图 4.1所示图4-1补偿后功率三角形目前大多数补偿装置采纳并联电力电容器方法，但电容一旦投入后， 它不随感性负载的变化而变化， 由于当负载发生变化时， 电网上可能显现超前的或滞后的无功，即所谓过补偿和欠补偿问题；1欠补偿无功功率滞后由于补偿的电容量 c缺乏，使k较小，系统中的容性电流缺乏以补偿感性电路中电流的无功重量， 使负载仍得向电网索取肯定数量的无功功率， 未到达补偿要求；（3） 过补偿无功功率超前由于投入的

17、电容器容量 c较大，使 ic较大，系统中容性电流大于感性负载中的无功重量， 这时从无功电表上看要倒转， 整个负载成容性， 这时要向电网倒送无功功率；另外，从经济的角度看，电容器的容量越大，本钱也越大；（4） 全补偿要做到全补偿一般比拟困难，另外照实现全补偿的话，将会显现谐振现象， 就会显现谐波放大， 损坏电器设备； 总之， 在感性负载端并入适当大小的电容器进展补偿， 必需从经济、 节能的角度综合考虑， 确定最优补偿容量和补偿容量的最优分布；4. 无功补偿掌握器电容投切原理无功补偿的原理就是精确检测三相电路无功功率q，然后依据 q值的大小进展电容器最优投切，从而减小 q值，以到达最优状态；在被谐

18、波污染的电网中投入电容器进展无功补偿时， 应留意防止产生谐波的谐振； 排除谐波的方法， 一般是在电容器上串联电抗， 来防止电流的突变； 本系统采纳实时跟踪监测电网中的谐波量的方法，在电网中的谐波量超出设定值时，停顿投入电容器，并报警，以 防止重大事故的发生；5. 电压和电流、功率因数的采集与滤波电压互感器的输出额定值要经过电压变送器， 再经过线路调理与滤波才能送人单片机进展 ad 采样；同样，电流互感器的信号也要经过电流变送器及信号调理与滤波，才能送至单片机采样；该局部的框图如图6-1所示；图6-1电压电流信号的采样框图6. 全文总结本文从提高无功补偿掌握器的整体性能和经济适用性动身，争论了国

19、外无功补偿装置的现状， 比拟了当前应用广泛的几种无功补偿装置的原理、性能， 提出了以单片型开发无功补偿掌握器的整体设计方法； 为了满意电力系统对实时性更高的要求，提出了采纳 dsp进展掌握的动态无功补偿装置，并进展了系统软硬件设计；使用了目前流行的嵌入式多任务实时操作系统开发，并对系统软硬件设计和无功补偿掌握策略进展论述；参考文献 :1 王兆安，君谐波抑制和无功功率补偿m ：机械工业， 1998.2 林在荣低压并联无功补偿技术的现状与开展j电工技术杂志，2003： 1-4. 3丁屹峰，浩忠电能质量检测技术现状及开展j中国电力 20047： 12-13.4 齐荣，王强，英铎新犁静ip 无功发生器

20、 asvg装置的建模及掌握m 清华高校学报 19977： 26-29.5 智勇，余志东无功功率补偿技术及开展趋势j农村电气化， 20046： 9-10.6 高晶晶，电网无功补偿技术现状及开展趋势j东北农业高校学报，2004， 355： 639-644.7 程登良无功补偿装置的掌握策略争论j中国科技信息，2005 年， 15：162-163. 8凤霞，黄晓彤，前进配电网无功补偿算法争论综述m 西北水电 2005： 59-64.9王成进基于 430单片机的低压无功补偿终端争论d: 硕士学位论文 .2006. 10宁改娣 ,栓科 .dsp掌握器原理及应用m.:电子工业 ,2000.11田广青 .江门变电站静止补偿器简介m.: 水利电力 ,1990. 12米勒 .电力系统无功