集中式无功功率补偿器的设计——软件设计开题报告.doc

开题报告 集中式无功功率补偿器的设计——软件设计 1选题的背景、意义 在电力系统中，电网传输功率分有功功率和无功功率。电网的自然平均功率因数在0.70～0.85 之间。企业消耗无功功率占总的无功功率的60%～70%，约占有功功率的60%～90%，若把功率因数提高到0.95 左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。 功率因数低带来的影响： （1）电源设备得不到充分利用 一般交流电源设备都是根据额定电压和额定电流来进行设计、制造和使用的。根据它能提供给负载的有功功率P=UIcos可知若功率因数低，则电源供给负载的有功功率也低，这样电源设备的潜力得不到充分利用。 （2）增大电力电网中输电线路损耗和线路压降 当输电线输送功率一定时，线路中电流与功率因数成反比，当功率因数降低时，电流增大，输电线上的功率损耗为Pl=I2Rl（Rl为线路电阻），线路压降Ul=IRl。由此可知，设备的功率因数低，必然要在输电线路中流过更大的电流，一方面使得供电系统中的电气元件，如变压器、电气设备等容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，增大了初投资费用。另一方面使输电线路上有功功率损耗增大，从而引起用电设备两端的电压下降，这可能会严重影响用电设备的正常运行，尤其在用电高峰，功率因数过低，会出现大面积地区的电压偏低，势必将造成很大损失。 （3）使发电机转子温度升高，发电机达不到预期出力 对电力系统的发电设备来说，无功电流的增大，使发电机转子的去磁效应增加，电压降低，过度增大励磁电流，从而使转子绕组的温升超过允许范围，为保证转子绕组的正常工作，发电机就不能达到预定的出力。 提高功率因数的意义: (1) 提高功率因数可以使发电机尽量多出有功功率， 最大程度利用发电机的容量，充分利用电力系统内各发电变电设备的容量，增加其输电能力。 (2) 提高功率因数可以使电力系统的各种设备得到充分利用， 并可提高企业用电设备的利用率和工作效率， 充分发挥企业的设备潜能，为企业本身节约电能，降低生产成本，减少电费支出。 (3) 提高功率因数可以降低输电线路的功率损失和电压损失， 提高电网输电效率，降低电压波动，有效改善和提高用电质量，从而保证设备的运行条件使其可以正常稳定工作。 2相关研究的最新成果及动态 新型的智能化无功功率补偿方式正在逐步发展起来,研究的热点包括:无涌流电容投切器、静止无功发生器、电力有源滤波器、综合潮流控制器等。这里主要介绍无涌流电容投切器和静止无功发生器。 2.1无涌流电容投切器 无涌流电容投切器是一种采用智能控制策略的无功补偿装置。无涌流电容投切器的基本工作原理是将大功率双向可控硅与磁保持继电器并联作为电容投切开关。投入时在电压过零瞬间控制可控硅先导通,稳定后再将磁保持继电器吸合导通；切除时是先将磁保持继电器断开,可控硅延时过零断开,从而实现电流过零切除。实现电压过零导通和电流过零断开,使电容投切器在接通和断开的瞬间具有可控硅开关无涌流的优点,而在正常接通期间又具有物理开关无功耗的优点。因而投切电容时无涌流,运行时不发热,分断时不产生高压,无火花,故障率低,克服了采用固态继电器和复合开关投切电容器的不足。 采用单片机控制投切,同时智能监控可控硅、磁保持继电器以及输入电源和负载的运行状况,由它完成无功功率的测量及分析,进而控制无触点开关的投切,同时还可完成过压、欠压保护和功率因数等参数的存贮和显示。因此,与断路器操作的电容器装置相比,尽管单台无触点开关的造价比交流接触器高,但该装置特点:(1)无涌流,允许频繁操作；(2)跟踪响应时间快,动态跟踪时间0.02～2s(可调)；(3)采用编码循环方式投切电容器,可均匀使用电容器,从而延长整个装置的使用寿命；(4)具有过压保护、缺相保护及谐波分量超限保护等多种保护功能。(5)由于采用了磁保持继电器,控制装置只在投切动作瞬间耗电,平时不耗电；且由于磁保持继电器的接触电阻小,因而不发热,这样就不用外加散热片或风扇,降低了成本。真正达到了节能降耗的目的。无涌流电容投切技术因为诸多的优点,正成为低压供电系统无功功率补偿领域的重要途径之一。 2.2 静止无功发生器 静止补偿器是近年来发展起来的一种动态无功功率补偿装置，电容器、电抗器、调相机是对电力系统静态无功电力的补偿，而静止补偿器主要是对电力系统中的动态冲击负荷的补偿。根据负荷变动情况，静止补偿可以迅速改变所输出无功功率的性质或保持母线电压恒定。 静止补偿器实际上是将可控电抗器与电容器并联使用。电容器可发出无功功率，可控电抗器可吸收无功功率。其控制系统由可控的电子器件来实现，响应速度远远高于调相机，一般只有20ms。它主要用于冲击负荷如大型电炉炼钢、大型轧机以及大型整流设备等。