新型低压功率补偿智能同步开关研究

摘要

针对配电网中感性无功功率的传输量日趋增大，导致的配电网的功率损耗加大，功率因数偏低，并且用于进行无功功率补偿的设备价格昂贵，易出故障等问题，提出一种新型低压功率补偿智能同步开关。
　　本研究主要内容包括：⑴在对无功补偿的研究背景及意义进行比较深入的了解之后，对无功补偿装置的发展历程和低压无功补偿投切开关的研究现状进行了介绍。然后，对无功补偿的基本原理、电容器并入电网时的两种不同的接法及其补偿容量的计算方法进行了研究，并在电流电压检测的基础上，对电力系统各电量进行了理论分析和计算，制定了电容器的投切控制策略。对过零投切模块进行了理论设计和仿真研究，仿真结果表明电容器精确的过零点投切不会产生涌流，因此对电网和开关触点均不会产生冲击。⑵设计了一种新型的低压功率补偿智能同步开关。此开关由控制模块、电流电压检测模块、过零投切模块、通讯模块、电源模块以及人机接口电路等组成。所设计的开关，利用磁保持继电器构成电路主开关回路，省去了价格比较高的双向可控硅及其驱动电路，且具有掉电保护功能及可靠性比较高的特点；利用反激式开关电源作为供电电源，降低了成本与体积，提高了效率。此外，开关的通讯模块除了具有RS485通讯之外还有以太网接口模块。⑶对智能同步开关的各模块化子程序以及主程序进行了设计和C语言编程。子程序模块主要包括电流电压采样程序、检测电网频率程序、FFT程序、人机接口子程序、通讯模块子程序、过零点投切模块程序和抗干扰措施程序等。主程序主要实现的功能为：在投切控制算法上采用以无功功率为主判据，电压和谐波含量为约束条件的综合控制策略，避免过补偿和投切振荡，且具有缺相、过压、欠压等保护功能。⑷对样机进行了保护实验和过零投切验证实验等，实验表明该开关通过过零投切模块和控制模块的配合，实现了电容器的过零投切。在投切过程中无涌流、不起电弧、不损坏开关触点，并且体积小，寿命长，低功耗，制造成本低，能显示各项电量以及各相电容的工作状态，能进行联网通讯，具有缺相、欠压和过压保护功能使设备以及整个低压配电网能更可靠、安全的运行。

目录

第一章 绪论

1.1 无功补偿的研究背景及意义

1.2 无功补偿装置的发展概况

1.3 低压功率补偿投切开关的发展概况

1.4 本文研究的主要内容

第二章 低压功率补偿智能同步开关的基础理论研究

2.1无功补偿的基本原理

2.2 无功功率补偿方式的分析及补偿容量的计算

2.3 过零投切模块的理论设计

2.4 电流电压检测模块的理论设计

2.5 电力系统各电量分析计算的基本原理

2.6电容器投切控制方式

2.7本章小结

第三章 低压功率补偿智能同步开关的硬件设计

3.1 智能同步开关的硬件组成

3.2 控制模块的设计

3.3 电流电压检测模块的设计

3.4 过零投切模块的设计

3.5 通讯模块的设计

3.6 电源模块的设计

3.7 人机接口电路的设计

3.8 本章小结

第四章 低压功率补偿智能同步开关的软件设计

4.1 软件主程序设计

4.2 子程序设计

4.3 过零点投切模块的程序设计

4.4 抗干扰设计

4.5 本章小结

第五章 低压功率补偿智能同步开关的实验研究

5.1 智能同步开关样机

5.2 保护试验

5.3 过零投切验证试验

5.4 其它相关验证试验

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果

致谢

附录 A

附录 B

附录 C