柱上型高压无功自动补偿系统设计与研制

论文摘要

在输配电线路上进行无功功率补偿可以提高系统的功率因数,减少设备的功率损耗,稳定电压,提高供电质量。本文以10KV输配电线路为例,针对多分支树状结构线路的特点,研究制出由单片机系统控制的户外柱上型高压电容器自动补偿系统。 该系统采用了测量点与补偿点分开的方式,实现了区域性无功负荷监视,使无功补偿点可以安置在区域性分散负荷的无功负荷中心部位,最大程度地利用了补偿容量,有效地缩短了无功电流传输的距离,降低了电网的有功损耗,改善了补偿点的电压水平。 该系统在优化控制技术中采用了电容器补偿控制的两段控制模型,克服了单级控制模型只考虑本段线路最小损耗,不能实现两段带分支串联线路的优化补偿的缺点。不仅解决了分支线路之间穿越无功电流的最优控制问题,实现了功率因数的自动跟踪,而且使整个系统的可靠性大大提高。 该系统采用真空接触器作为补偿电容的投切开关,并根据本地区的实际情况研制出无功补偿优化控制器对其进行控制操作。该控制器的输出电路对电容器投切开关进行直接操作,同时对电容器的工作电流进行实时检测,实现对电容器的缺相、短路以及不平衡的保护。 本文利用电磁感应原理并结合数字通讯技术,试验设计出了电源自给式高压线路无线信号采集装置。该装置体积小,安装简便,不对原一次线路进行改动,不对线路绝缘造成威胁,解决了配电网分支线路无功参数不易测量的难题。 文章还介绍了系统自动无功补偿容量及安装位置的确定方法,较为具体的讲述了无功功率采集器、无功优化控制器以及补偿电容操作器等一系列装置的设计方法和研制原理。通过经济技术比较提出了一整套切实可行的无功补偿系统硬件研制方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 国内现状及课题的意义
• 1.2 课题基本原理与方法
• 1.3 课题研究的内容
• 第二章 电网无功补偿系统的控制方案
• 2.1 线路无功补偿容量的计算方法
• 2.1.1 如何统计线路的无功功率
• 2.1.2 无功自动补偿容量的确定方法
• 2.2 无功补偿点最佳位置的确定方法
• 2.2.1 无功负荷中心的概念
• 2.2.2 确定无功负荷中心位置的两分法
• 2.2.3 采用无功负荷中心补偿的电压提升作用
• 2.3 测量点与补偿点的分离原则
• 2.4 无功补偿系统的控制方案
• 2.4.1 无功优化补偿的单段控制模型
• 2.4.2 无功优化补偿的两段控制模型
• 2.4.3 两段控制模型的扩展应用
• 2.4.4 补偿控制的约束条件
• 第三章 无线无功采集器的研制
• 3.1 无功采集器的设计原则
• 3.2 线路采集器的设计与制作
• 3.2.1 采集器的基本参数要求
• 3.2.2 电流感应式电源的设计
• 3.2.3 测量电路的设计
• 第四章 无功信号转发器的研制
• 4.1 信号转发器的作用与要求
• 4.2 信号转发器的设计制作
• 第五章 无功补偿控制器的研制
• 5.1 无功补偿控制器的设计内容
• 5.2 无功补偿控制器基本模块的选取
• 5.3 无功补偿控制器控制电路设计
• 5.3.1 电路原理设计
• 5.3.2 控制器结构设计
• 5.3.3 电路板设计
• 第六章 柱上开关箱的选型设计
• 6.1 一次系统设计
• 6.2 单点补偿组数确定
• 6.3 高压开关箱设计
• 6.4 系统安装方式
• 第七章 工程规划方案设计
• 7.1 自动无功补偿装置的基本容量
• 7.2 采用分离补偿方式的基本容量
• 7.3 无功补偿点数量的确定
• 7.3.1 收集原始资料计算补偿容量
• 7.3.2 规划系统固定补偿点
• 7.3.3 简化系统结构确定固定补偿点的位置和容量
• 7.3.4 划定负荷分区确定自动补偿点
• 结论
• 参考文献
• 致谢