电容补偿同步投切系统的可靠控制方法研究与实现

摘要

低压配电系统的无功补偿是提高电压稳定性、保证电能质量、维护电网安全的必要措施。在用户端进行分散补偿能够实现无功负荷的就地平衡，且补偿容量配置灵活，对电网冲击小，节能降损效果明显，因此被高能耗企业广泛采用。然而，目前用于低压无功补偿的电容器投切装置，普遍存在投切时间点不够精准、投资成本高、设备运行可靠性较低等问题。同时，在操作管理、信息指示以及扩容通信等方面也做得不够好。针对上述问题，课题完成了如下研究与设计工作：
　　首先，基于对低压电容器投切装置应用现状、发展趋势以及各种装置优缺点的分析比较，结合用户需求，设计了一种磁保持继电器型低压电容器同步投切系统实现方案。
　　其次，借助机理建模、实验仿真，研究了不同初始相位下接入电容器产生的过电压与涌流对补偿系统的影响。进一步，分析了过零检测电路的需求以及几种典型方案各自的优缺点，设计了基于双恒流二级管的大量程交流信号过零检测电路。
　　再次，采用实验统计方法研究了影响磁保持继电器动作时间的因素，建立了继电器动作时间自适应预测模型；基于电容器组投切控制的时序分析，设计了一种基于状态编号递减的方式以安排系统投切进程；研究了在复杂供电环境下过零干扰信号的滤除、相序的识别以及相位的跟踪问题，并设计了相应的控制策略。
　　接着，针对用户实际需求，采用主控板加辅助操作板的系统实现方式，完成了系统软、硬件设计。对小容量分布式补偿控制中的设备管理与通信问题，提出了一种串行总线设备的自动编号与类型识别方法以提高系统的扩容与通信能力。
　　最后，采用波形测定的方式验证了所设计的磁保持继电器型低压电容器同步投切系统可正确投切。样机试运行结果也表明，该系统能够稳定可靠地运行且满足用户需求。

目录

1 绪论

1.1 课题的背景和研究意义

1.2 低压电容器投切装置的发展及应用现状

1.3 课题主要研究工作

1.4 本章小结

2 电容器同步投切技术与过零检测方案研究

2.1 引言

2.2 电容器同步投切技术分析

2.3 过零检测方案研究与设计

2.4 本章小结

3 电容器同步投切控制的可靠性研究与设计

3.1 引言

3.2 磁保持继电器动作特性研究

3.3 电容器组投切控制方式设计

3.4 复杂供电环境下的控制策略研究

3.5 本章小结

4 低压电容器组同步投切系统的优化设计

4.1 投切系统的功能需求分析与规划

4.2 主控板设计

4.3 辅助操作人性化方案设计

4.4 基于改进RS-485总线的辅助通信设计

4.5 本章小结

5 测试与分析

5.1 测试平台介绍

5.2 波形测试与分析

5.3 辅助操作板功能测试

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文或专利

B. 作者在攻读硕士学位期间取得的工作成果目录