智能低压无功补偿控制系统的研制

论文摘要

在电力系统中,无功功率是影响电压稳定的一个重要因素,它关系到整个电力系统能否安全稳定的运行。无功补偿是保证电力系统高效可靠运行的有效措施之一。随着技术的不断进步和发展,各种设备工作时所需要的无功功率不断增大,无功功率在电力网络中的分布也越来越复杂,因此对无功补偿的要求也越来越高本文在分析无功补偿的工作原理的基础上,设计了一种智能低压无功补偿控制系统。采用三相共补与三相分补相结合的接线方式,实现了对三相负载分相、分级、快速的无功补偿。其中三相共补电容器组采用三角形连接,3次谐波只流通于三角形内,避免了对电网的3次谐波污染;三相分补电容器组采用星形连接,提高了补偿精度。设计了以TI公司MSP430F449为核心的控制电路的无功补偿自动控制系统:完成了电压、电流采集和转换电路,由12864点阵液晶和键盘构成的人机接口电路;实现了实时检测电网中的电压、电流、有功功率、无功功率和计算功率因数的功能;设计了根据功率因数并同时兼顾有功功率、无功功率的三相共补与三相分补结合投切电容器的算法,避免了电动机空载时功率因数低而早成的过补现象。软件上,采用C语言编程,遵循模块化设计原则,提高了系统的通用性和维护的简易程度。投切电容器的设计上采用了一种优化的复合开关,有效减少了控制电路体积及I/O口数量。复合开关的投切暂态过程控制可控硅过零触发,避免了电容器投切时的冲击电流,稳态运行时用磁保持继电器代替可控硅,实现了无功补偿的自动跟踪和电容器的自动投切,解决了投切时的暂态电流冲击和稳态可靠运行的难题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文选题背景及意义
• 1.2 本文所做的主要工作及论文总体安排
• 2 无功补偿原理
• 2.1 无功补偿中的基本概念
• 2.2 电网无功补偿容量的选择
• 2.3 无功补偿方法
• 2.4 几种低压无功补偿投切器件
• 3 无功补偿控制系统总体设计
• 3.1 无功补偿装置及控制系统
• 3.2 系统功能
• 3.3 控制器系统硬件结构
• 3.4 控制器软件结构
• 4 控制器硬件设计
• 4.1 微处理器模块
• 4.2 电源模块
• 4.3 看门狗模块
• 4.4 信号检测与调理电路
• 4.5 投切控制模块
• 4.6 人机接口模块
• 4.7 通讯处理模块
• 4.8 硬件抗干扰设计
• 5 控制器软件设计
• 5.1 编程语言与编译环境
• 5.2 数据采集及处理模块
• 5.3 运行控制模块
• 5.5 运行显示模块程序设计
• 5.6 通讯程序设计
• 5.7 软件抗干扰设计
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 致谢