(论文 页数:49 字数:21570)摘 要:随着电力系统负荷的增加，对无功功率的需求也日益增加。由于无功功率在电网中传输会造成网络损耗以及受电端电压下降，因此大量的无功功率在电网中传输必然使电能利用率大大降低且严重影响供电质量。在电网中的适当位置装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。
论文分析了无功补偿的原理和目的，针对当前低压无功补偿的情况，给出了无功补偿的离线优化方法，并结合辐射状电网和非辐射状电网得出相应的补偿容量。在实时补偿方面，针对不同的负荷状况,根据配电网络电容器组优化投切模型，从实时的角度研究电容器组的投切，推导出电容器组实时投切的线性整数模型以及这种模型的解法。对一些无功变化迅速的负荷，则给出直接以无功功率做控制量的简单模型。
设计了一套以80C196KB为核心的智能无功补偿装置，该装置以无功功率最小作为控制策略，以电压作为约束条件。论文阐述了该控制器的硬件原理及电路图和软件框图。
关键词:无功补偿,有功损耗,补偿策略,谐波,80C196KB单片机



Abstract
Due to increasing loads of electric power system, demand on reactive power was also increasing. Because transmission of reactive power in electric network can lead to network loss and step-down voltage, transmission of a great deal of reactive power necessarily resulted in reduction of using efficiency of power energy and severely effected voltage quality. It became necessary means that reactive power compensation devices were installed in proper position of electric network.
This paper introduced the principle and objective of var compensation, present the model of reactive power optimization planning about low voltage system. According as radiant or other power system, the compensatory capability was gained. On real time compensation, aimed at different load condition, based the former research. This paper deduced the linear integer model for capacitor switching and gave the resolving. And introduced the simple model direct on reactive power to some load where the reactive power changed rapidly.
An intelligent device was designed for var compensation. The device took the 80C196KB single chip micro-controller as main control chip, took reactive power as control target and took voltage as restricting condition. In this paper, it expounded the principle and electric circuits of hardware and the design of software.
Key words: Var Compensation, Power Loss, Strategy of Compensation, Harmonic Currents，80C196KB Single Chip

目 录
1 绪论………………………………………………………………………1
1.1 课题背景…………………………………………………………1
1.2 国内外对无功功率研究…………………………………………5
1.3 负载无功补偿的目的和意义……………………………………6
1.4 目前负荷补偿的不足……………………………………………8
1.5 本设计的主要工作………………………………………………9
2 低压终端无功补偿的理论和补偿策略…………………………………10
2.1 负荷无功补偿原理………………………………………………10
2.1.1 感性负载端并联电容器补偿……………………………10
2.1.2 感性负载端并联同步补偿机……………………………12
2.1.3 感性负载串联电容器提高功率因数进行无功补偿……13
2.2 低压无功补偿方式…………………………………………14
2.2.1 线路补偿…………………………………………………14
2.2.2 终端补偿…………………………………………………15
2.3 低压无功补偿的合理配置原则…………………………………17
2.4 低压无功补偿策略研究…………………………………………18
2.4.1 离线补偿策略……………………………………………19
2.4.2 实时动态补偿策略………………………………………22
3 控制系统的硬件设计……………………………………………………25
3.1 系统硬件总体结构设计…………………………………………25
3.1.1 80C196KB芯片的特点……………………………………25
3.1.2 控制器存储空间扩展……………………………………26
3.2 系统硬件的各部分组成及功能…………………………………27
3.2.1 键盘电路…………………………………………………27
3.2.2 显示电路…………………………………………………28
3.2.3 通信接口电路……………………………………………29
3.2.4 数据采集通道电路………………………………………30
3.2.5 电容器组投切电路………………………………………32
4 控制系统的软件设计……………………………………………………35
4.1 系统总体软件设计………………………………………………35
4.2 键盘显示接口软件设计…………………………………………36
4.3 通信软件设计……………………………………………………37
4.4 数据采集软件设计………………………………………………38
4.5 计算部分软件设计………………………………………………38
5 控制系统的抗干扰设计…………………………………………………40
6 结论………………………………………………………………………42
致谢…………………………………………………………………………43
参考文献……………………………………………………………………44




1 绪论
随着人们生活水平的提高和家用电器的普及，低压用户，特别是住宅用户的用电量大幅增长。低压电网出现多处过负荷现象，与此同时功率因数也在进一步降低。然而，由于厂矿单位、住宅小区、商店等配电线路更新改造速度相对滞后。导致线路末端电压远低于允许范围，洗衣机、空调器等非照明负荷难以正常工作，并对电器设备造成巨大危害。同时，由于新增电气负荷大量采用电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置。对无功功率需求很大，因而导致低压线路损耗显著增大，整个低压电网的功率因数很低。配电变压器低压侧的综合功率因数约在0.65-0.70之间。
低压电网消耗的无功功率主要靠上级电网远距离输送，由于大量的无功功率在电网中流动，造成线损、电压降增大，降低了电能质量、电网的经济效益和配电变压器的供电能力。此外，低压电网的用户面广而且量大，因此，在目前情况下，为低压电网加装适量的无功补偿电容器是非常必要的。它可以补偿低压配电线路本身的无功损耗及广大用户用电设备的部分无功需要，使无功尽可能就地达到平衡，减少无功在电网中的流动，这对降低线损、改善电压质量和提高供电能力是十分有利的。