无功补偿技术论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇无功补偿技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

2电力无功补偿的关键技术

在电气自动化工程中，电力无功补偿的电力负荷功率因数是重要的技术指标。在电力系统中，功率因数越大越好，功率因素越大，无功功率的传输就会大大减少，从而减少有功功率的损耗。因此，在电气自动化工程中，应该适当提高电力负荷的功率因数，有效改善电压质量。另外，并联电容器补偿无功功率也是电力无功补偿的重要关键技术。用电容器的无功补偿能够有效降低电网线损，为用户提供优质的电压。其中，在电容器投入和切除的过程中，无功补偿电压会发生变化。

3具体应用

3.1设计真空断路器

在电气自动化中，利用无功补偿设计能够有效节约成本，被广泛应用于实际工作中。借助于无功补偿技术，将固定滤波器与合闸管调节电抗器有机结合起来，从而形成新的无功补偿装置。在实际使用过程中，有效保证了滤波器的电流平衡，最大限度地满足电气自动化系统的功率因数需求，在短时间内实现对系统的无功补偿，从而在降低能耗方面发挥重要的作用。

3.2对用电客户进行无功补偿

在对用电客户进行无功补偿的过程中，主要的实现途径有2种：①利用无功补偿使用户的实际电力功率因数与国家预期的电力功率因素相符，逐渐增多电费补偿，增强群众的节能意识，对用户实现无功补偿；②将无功补偿技术应用于用户内部配网中，有效降低无功消耗，减轻能源压力。通过这2种途径可以有效降低能耗，减轻用户的经济压力。

3.3对回路电流进行无功补偿

在对电流回路进行无功补偿的工程中，主要手段是借助固定滤波器来实现。借助固定滤波器调节饱和电感器，改变其内部的磁能饱和程度，从而改变感性电流，最终实现对回路电流进行无功补偿的效果。在这个过程中，回路中的感性电流与固定滤波器中的多余电容性相互抵消，从而保证了电流的平衡性。然后，用串联的方法将滤波器和电抗器连接在一起，实现两者的电压串联，调节降压按钮就可以实现对电压的调控，降低电网中的电压，最终实现无功补偿的效果。

3.4应用实例——以某变电站为例

在实际生活中，该变电站是一个供电中心，承担着整个区域的供电任务。由于区域内用户的需求不同，所以，其供电的电压等级也分为好多不同的类型。在配电过程中，按照“分级补偿、就地平衡”的原则，在配电过程中普遍采用了无功补偿技术，平衡了配电线路和电力用户的无功功率，使变电站无需再单独承担无功电力。在该变电站的配电过程中，容性无功补偿装置得到了广泛的应用，在该区域的电力配网中发挥着重要作用，极大地降低了电力输送过程中的能量损耗，并且对负荷两侧的无功补偿也起到了兼顾的作用。在使用过程中，容性无功补偿装置的相关性质是根据主变压器容量来确定的，一般确定为主变压器容量的10%～30%.在变电站的实际操作过程中，如果主变压器的最大负荷为35～110kV，则必须保证高压侧功率因数要大于0.95.如果主变压器的单台容量大于40MVA，则应该为每台主变压器配置2组以上的容性无功补偿装置，以确保无功补偿技术能够正常运转，保证技术的使用效果，实现降低能耗的目标。在该变电站的实践过程中，应该以自身的无功损耗补偿为主。为了确定最佳的补偿容量，在实践中应该遵循以下3个原则：①保证无功补偿技术的主要应用场所是主变压器的无功损耗，空载状态和负载状态下的无功损耗都包含于其中；②如果主变压器长期处于轻负荷状态，则补偿容量可以直接选取最小值补偿；③对于负荷重的主变压器，应该先提高电压幅度，根据电压幅度的具体状态选择补偿容量。

篇（2）

 

0.前言

随着电力电子装置的广泛应用,电网中的谐波污染也日益严重。另外,许多电力电子装置的功率因数很低,给电网带来额外负担并影响供电质量。可见消除谐波污染并提高功率因数,已成为电力电子技术中的一个重要的研究领域。解决电力电子装置的谐波污染和低功率因数问题的基本思路有两条: (1)装设补偿装置,以补偿其谐波和无功功率; (2)对电力电子装置本身进行改进,使其不产生谐波,且不消耗无功功率,或根据需要对其功率因数进行控制。

1.无功与谐波自动补偿装置的原理

1.1有源电力滤波器的原理

电力滤波器主要包括有源滤波器和无源滤波器,或两者的混合,即混合滤波器。

有源电力滤波器(APF)根据其与补偿对象连接的方式不同,分为并联型和串联型两种,而并联型滤波器在实际中应用较广。下面以并联型有源滤波器为例,介绍其工作原理。论文参考。HPF(High Pass Filter)是由无源元件RLC组成的高通滤波器,其主要作用是滤除逆变器高频开关动作和非线性负载所产生的高频分量;负载为谐波源,它产生谐波并消耗无功功率。有源电力滤波器主要由两部分组成,即指令电流运算电路和补偿电流发生电路(PWM信号发生电路、驱动电路和逆变主电路)。指令电流运算电路的作用是检测出被补偿对象中的谐波和无功电流分量,补偿电流发生电路的作用是根据指令电流发出补偿电流的指令信号,控制逆变主电路发出补偿电流。

作为主电路的PWM变流器,在产生补偿电流时,主要作为逆变器工作。为了维持直流侧电压基本恒定,需要从电网吸收有功电流,对直流侧电容充电时,此时作为整流器工作。它既可以工作在逆变状态,又可以工作在整流状态,而这两种状态无法严格区分。

有源滤波器的基本工作原理是:通过电压和电流传感器检测补偿对象(非线性负载)的电压和电流信号,然后经指令电流运算单元计算出补偿电流的指令信号,再经PWM控制信号单元将其转换为PWM指令,控制逆变器输出与负载中所产生的谐波或无功电流大小相等、相位相反的补偿电流,最终得到期望的电源电流。

1.2无功与谐波自动补偿装置的原理

为适应滤波器要求容量大这一特点,我们采用了有源电力滤波器与无源LC滤波器并联使用的方式。其基本思想是利用LC滤波器来分担有源电力滤波器的部分补偿任务。由于LC滤波器与有源电力滤波器相比,其优点在于结构简单、易实现且成本低,而有源电力滤波器的优点是补偿性能好。两者结合同时使用,既可克服有源电力滤波器成本高的缺点,又可使整个系统获得良好的滤波效果。

在这种方式中,LC滤波器包括多组单调谐滤波器和高通滤波器,承担了补偿大部分谐波和无功的任务,而有源滤波器的作用是改善滤波系统的整体性能,所需要的容量与单独使用方式相比可大幅度降低。

从理论上讲,凡使用LC滤波器均存在与电网阻抗发生谐振的可能,因此在有源电力滤波器与LC滤波器并联使用方式中,需对有源电力滤波器进行有效控制,以抑制无源滤波器与系统阻抗之间发生谐振。论文参考。

2.无功与谐波自动补偿装置控制系统设计

2.1系统技术指标

(1)适用电源电压等级: 220 V(AC) , 380V(AC)

(2)有源滤波器补偿容量: 50kVA(基波无功);150A(最大瞬时补偿电流)

(3)可以控制的无源补偿网络的功率等级: 500kVA。

(4)在无源补偿网络容量范围内,补偿后的电源电流:功率因数高于0. 9,总谐波畸变系数(THD) <5%,三相负载电流的不对称系数<3%。

(5)可适用的运行环境:室内;温度-20~

55℃;相对湿度<90%。

2.2有源滤波器控制系统的设计

双DSP芯片分别采用浮点芯片TMS320VC33和定点芯片TMS320LF2407,以下简称为VC33和F2407。对VC33来讲,其运算能力很强,主频最高为75MHz,但片内资源和对外I/O端口较少,逻辑处理能力也较弱,主要用于浮点计算和数据处理;而F2407正好相反,其片外接口资源丰富,I/O端口使用方便,但其精度和速度有一定限制。所以用于数据采集和过程控制。

中央控制器由F2407实现,主要用于①主电路电压、电流的采集;②四象限变流器的控制;③无源补偿控制指令的;④显示、按键控制;⑤与上位机的通讯。两个DSP芯片通过双端口RAM完成数据交换。通过这两个DSP芯片的互补结合,可充分发挥各自的优点,使控制系统达到最佳组合。各相无源补偿网络的控制及电流检测由各自的控制器完成。各控制器通过光电隔离的RS-485通讯总线与F2407相连。

3.结论

3.1提出了一种新的电力系统谐波与无功功率的综合动态补偿方式,对无功与谐波自动补偿装置主电路和控制系统工作原理进行了分析。

3.2由于电源系统的谐波对应于一个连续的频谱,投入有源滤波器可以大大改善滤波性能,并能抑制LC电路与电网之间的谐振。有源滤波器的控制系统采用了基于双DSP结构的全数字化控制平台。论文参考。

3.3在此项目的实践中,电力系统的功率因数提高到0.9以上,完全符合此项目合同的技术性能指标。同时使供电网的谐波得到了有效抑制。通过仪器检测5次、7次等谐波电流几乎为零值。

【参考文献】

[1]赵庆华,吴琦.无功补偿电容器容量计算及放电器的配置[J].安徽电力职工大学学报,2003,(03).

[2]刘凯峰,郑常宝.一种SVC试验装置的设计[J].安徽电子信息职业技术学院学报,2007,(06).

[3]杨孝志.几种无功补偿技术的分析和比较[J].安徽电力,2006,(02).

[4]柯勇,钱峰.有源电力滤波器谐波电流检测研究及仿真[J].安徽工程科技学院学报(自然科学版),2008,(02).

[5]张艳红,张兴,林闽,吕绍勤,张崇巍.与建筑相结合的光伏并网发电示范电站[J]中国建设动态.阳光能源,2005,(06).

[6]朱连成,王琳,宁春明,刁嫣妲.基于EXB841的IGBT驱动保护电路的设计[J].辽宁科技大学学报,2008,(01).

[7]彭伟.电力变压器差动保护误动的非故障原因分析[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2002,(02).

[8]许娅.供电系统中谐波产生原因及限制措施[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2003,(02).

[9]范木宏,成立,刘合祥.电荷泵锁相环的全数字DFT测试法[J].半导体技术, 2005,(04).

篇（3）

 

0 引 言

我国电网的建设和运行中长期存在的一个问题是无功容量不足和配备不合理，特别是可调节的无功容量不足，快速响应的无功调节设备更少。论文格式。随着全控型电力电子器件GTO，IGBT的发展，一种新型的无功补偿装置―静止无功发生(STATCOM)器发展起来。1976年，美国学者L Gyugyi在其论文中提出了用电力半导体变流器进行无功补偿的各种方案。它的原理和控制方法与SVC有很大不同。论文格式。它是将自换相桥式电路通过电阻和电抗器(包括变压器的漏抗与电路中其他电抗)，或者直接并联在电网上，根据输入系统的无功功率和有功功率的指令，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流就可以使该电路吸收或者发出满足系统所要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。

上世纪90年代初，Tokuo Ohnishi提出了一种将瞬时有功功率、无功功率用于PWM变换器闭环控制系统中的控制策略，随后ToshihikoNoguchi等学者进行了研究并取得了进展[1]。由于电压型STATCOM直接功率控制(DPC)系统具有更高的功率因数、低的THD、算法及系统结构简单等优点，得到国内外学者的关注和研究。本文通过Simulink环境下的仿真模型进行了静态补偿效果和动态响应效果仿真，证明了这种控制策略的可行性。

1 电压定向直接功率控制

现行的国外直接功率控制策略一般分为基于电压定向控制(VOC)的DPC控制[2][3][4]与基于虚拟磁链定向控制(VF)的DPC，本文所讨论的是VO-DPC。

VO-DPC系统采用电压外环、功率内环结构。电压外环起到快速跟踪给定电压的作用。瞬时功率根据检测到的电压ua，ub，uc和电流ia，ib，ic进行计算，得到瞬时有功和无功功率的估算值p、q及三相电压ua，ub，uc在静止αβ坐标中的uα，uβ。p、q与有功功率的给定值pref、无功功率的给定值qref比较后送入功率滞环比较器，输出反映估算功率偏离给定功率的开关信号Sp，Sq，由电压外环设定，qref设定为0，实现单位功率因数。uα，，uβ送入扇形选择器，输出为电源电压矢量所处扇区的信号θn。根据，Sp，Sq，θn在开关表中选择所需的Sa，Sb，Sc，去驱动主电路。

为实现对功率的实时控制和调节，不能采用常规的平均功率计算法，应采用瞬时功率计算。三相电压型STATCOM瞬时功率按式(1)计算。

（1）

瞬时功率检测信号与功率给定值送入定环宽的滞环比较单元，输出相应的比较状态值Sp、Sq。Sp和Sq只有两种状态，即1和0，Sp=1表示期望开关动作能使瞬时有功功率p增加，Sp=0表示期望开关动作能使p减小。Sq=1表示期望开关动作能使瞬时无功功率q增加，Sq=0表示期望能使q减少。把得到的Sp、Sq与扇区选择信号θn一起送

图1 三相VSR DPC系统框图

入开关表，进而确定DPC系统所需的开关状态，即Sa、Sb、Sc的取值。Sp、Sq按下列规则确定[5]

（2）

(3)

式中Hp、Hq为有功和无功功率滞环比较器的环宽。由于采用了滞环控制，因此造成了VSR开关频率不固定，本文按给定值的5%选取，Hp、Hq决定了功率控制精度，亦决定了STATCOM的开关频率。

1）电压空间矢量扇区划分

为实现三相VSR电压空间矢量位置的选择，需将三相电压ua，ub，uc变换成uα，uβ，由uα，uβ确定电源电压矢量u的幅角θ，θ=arctan(uβ/uα)，根据θ确定u的位置。将电压空间矢量划分为12个扇区，如图2所示。θn由式(4)确定。例如θ=arctan(uβ/uα)=-30°-0°，说明电压空间矢量u在θ1扇区内。

(4)

图2 DPC系统电压空间矢量划分

2）开关表实现[6][7]

表1 直接功率控制开关表

Sa、Sb、Sc的取值决定于所需的ur，ur为离散值U1U2…U7其值由Sa、Sb、Sc及Udc决定，其模值为：

(5)对STATCOM的拓扑结构，应用KVL，得：

(6)

若忽略交流侧电阻，可得电压矢量方程为：

(7)

进而可得：

(8)

2 STATCOM的仿真分析

2.1静态补偿效果输入交流电压有效值：ea=eb=ec=220V，系统的负载为阻感负载，电阻R=8欧，电感L=22mH，STATCOM的交流侧输入电感L=4mH，直流侧电压为800V，直流侧电容C=1100uF。论文格式。仿真波形如下：

(a)补偿前的电网电压电流 (b)补偿后的电网电压电流

图3 补偿前后的电网电压电流

(a)直流侧电压和补偿后的(b)直流侧电压的放大波形

图4直流侧电压和补偿后的电网电压电流和直流侧电压的放大波形

图3为补偿前后的电网电压电流。图4为直流侧电压的情况，可看出直接侧电压超调很小且调节时间很短，这对于STATCOM的补偿效果是关键的。

2.2动态响应效果仿真参数同上，但在0.08s-0.16s系统的负载变为电阻R=8欧，电感L=44mH。以此来观察在负载突增突减时控制系统的响应情况。仿真波形如下：

(a)补偿前的电网电压电流(b)补偿后的电网电压电流

图5 补偿前后的电网电压电流

(a)直流侧电压(b)直流侧电压的放大波形

图6直流侧电压

(a) 有功功率的跟踪效果(b) 无功功率的跟踪效果

图7 有功功率和无功功率的跟踪效果

图5为补偿前后的电网电压电流，说明直接功率控制系统的动态响应效果很好。图6显示为直流侧电压的情况，图6(b)可以看出负载的突变基本对于直流侧电压没有影响。图7所示的为有功功率和无功功率的跟踪效果，负载突变时有功和无功功率的给定也会发生突变，但跟踪效果并未受影响。

仿真从静态和动态两个角度对系统的补偿性能和鲁棒性进行了验证，仿真中的无功补偿效果及功率环的跟踪效果说明系统具有良好的控制性能。

3 总结

本文通过对VO-DPC系统动静态的仿真，验证了系统良好的动态性能，另外由于功率环只对瞬时有功和无功功率的标量位进行动态比较，具有高功率因数，低谐波等优点。因此，直接功率控制是STATCOM较为完善的控制策略，值得进一步研究。

参考文献：

[1罗安.电网谐波治理和无补偿技术及装备[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2] 董云龙，吴杰，王念春，张颖.无功补偿技术综述[[J].节能.2003年第9期.

[3] T.J.E.米勒主编，胡国根译，何仰赞校.电力系统无功功率控制[M].北京：水利电力出版社.

[4] 吴刚，杨明洁.大型水平轴风力发电机的典型控制策略[J].新能源，2000,22(7):39-42.

[5 王承熙，张源.风力发电[M].北京:中国电力出版社，2003.

篇（4）

关键词： 无功补偿；FPGA；改进九区图

Key words： reactive power compensation；FPGA；improved nine area chart

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0045-02

0 引言

当前，煤炭资源在我国能源结构中仍然占有很大比重，所以煤炭资源的稳定生产关系极其重要。煤炭资源的开发和生产过程中所用到的大型设备如主、副井提升机、采煤机等都是以电能作为其动力能源的设备，因此一定要保证煤炭部门的正常用电。煤炭工业属于一级电力用户，但因地域环境等因素，不少煤矿距离大电网较远，使得用电电压较低，功率因数低于正常水平，无功功率不足，且广泛存在着三相异步电动机等大量的感性负荷，消耗大量无功，使得功率因数进一步降低，致使用电设备无法正常工作或损坏。

1 井下无功补偿设备与补偿方式

井下的无功补偿设备一般有以下几种静止电容器、静止补偿器与静止无功发生器等，常用的补偿方式有就地无功补偿、分散无功补偿和集中无功补偿等，这几种补偿设备和补偿方式各有各的优缺点，使用时根据井下电力系统的实际情况进行选择。并联电容器无功补偿技术是提高功率因数最直接、最经济的方式，且一般采用就地补偿的补偿方式，通过控制系统自动投切电容器，无功补偿的距离最短，减少无功在电力线路上的传输，节约电能。

2 无功补偿的基本原理

电力系统中的感性负荷需要消耗系统无功功率，使得系统无功减少，相应的功率因数降低，电压水平下降，而电容器等可产生无功功率的设备可以并联在感性负荷处，产生容性无功功率，以补偿感性设备消耗的无功，使功率因数增大，电压水平上升，起到补偿目的。

若系统的有功功率为P，我们假设有功功率P一定的情况下，感性负荷需要的无功功率为Q。没有进行补偿时系统无功功率为Q1，功率因数角为θ1，在此处进行无功补偿，补偿容量为Q2，则相应的功率因数角增大为θ2，功率因数值也相应增大，而复功率的有效值却减少了，提高了送电量，减少了无功在电力线路上的传播，节约了电能。另外，当系统无功不足时，产生的直接后果就是线路的电压过低，导致线路的电压损耗增大。

图2中系统的无功需求为QS，由电源提供的无功为QN，无功功率平衡后所决定的电压水平为正常电压水平UN，但当系统电源所提供的无功功率较少（图2中为QM）时，无功功率经过一定的条件也能达到平衡，但此时所决定的电压水平就会低于正常水平为U，使得一些设备因电压过低而被迫停机，所以当系统出现无功不足时需要及时进行合理的补偿，才可以有效避免这类情况的发生。

3 实现方法

在计算无功功率时需要对其进行快速傅里叶变换的复化计算，用以得到近乎瞬时的无功功率值，然后通过FPGA的相应的控制程序实现对并联电容器组地投切，起到补偿或减少无功的目的。系统电网中某次谐波的无功功率的计算式Qk=■（WukNik-NukWik）（1）

上式中的 Wuk、Nik、Nuk、Wik分别对应该次谐波下电压和电流信号的傅立叶变换系数。经FFT运算即可得到无功功率的表达式为

Qk=■{H2（k）+L2（S-k）-L2（k）-H2（S-k）}（2）

其中H、L为复数的实部和虚部两个数组，进行FFT时相应的蝶形运算的因子为D′s=cos？兹-jsin？兹 ？兹=■r

计算得到无功功率值后需要进行相应的控制策略分析，得到并联电容器的动作方式。控制策略一般选取无功功率补偿常用到的九区图控制策略，但因其本身存在着振荡及装置频繁动作的缺陷，所以需对九区图进行一些优化。

即在原有九个区域的基础上，把其中2、4、6、8四个区域又各自分成两个小区域，其中ΔQ为分接头调节一档引起的无功最大变化量，ΔU为为投切一组电容器组引起的电压最大变化量。这样进行改进之后使得无功功率的判断更为准确，不会在边界线上来回振荡，造成并联电容器的频繁投切。在使用FPGA完成对电容器的投切控制操作时需要在软件中设置采集电压电流信号的硬件接口和控制并联电容器投切的硬件接口而且需要对软件系统进行优化，减少延时，以保证准确快速地实现无功功率的补偿。

4 结束语

对煤矿电网无功功率进行补偿，文中用FPGA实现对无功功率的实时动态补偿，且采用改进九区图进行补偿的控制策略设置，避免了设备的误动作与振荡现象的发生。改善了电网电压水平，提高了功率因数，极大地改善了煤矿电力系统的电能质量，具有很好的推广价值。

参考文献：

[1]卢军晓，王富元.煤矿井下电力系统谐波与无功功率综合补偿的研究[J].装备制造技术，2010（8）.

篇（5）

无功补偿是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低电能的损耗，改善电网电压质量。

从电网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤其是以低压配电网所占比重最大。为了最大限度的减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配

置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

一、低压配电网无功补偿的方法

随机补偿：随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。

随器补偿：随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。

跟踪补偿：跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

二、无功功率补偿容量的选择方法

无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量的选择（主要指电动机）和多负荷补偿容量的选择（指集中和局部分组补偿）。

（一）单负荷就地补偿容量的选择的几种方法

1．美国：Qc=（1/3）Pe

2．日本：Qc=（1/4~1/2）Pe

3．瑞典：Qc≤√3UeIo×10-3 (kvar)Io-空载电流=2Ie(1-COSφe )

若电动机带额定负载运行，即负载率β=1，则：Qo

根据电机学知识可知，对于Io/Ie较低的电动机（少极、大功率电动机），在较高的负载率β时吸收的无功功率Qβ与激励容量Qo的比值较高，即两者相差较大，在考虑导线较长，无功经济当量较高的大功率电动机以较高的负载率运行方式下，此式来选取是合理的。

4．按电动机额定数据计算：

Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar)

K为与电动机极数有关的一个系数

极数：2468 10

K值： 0.70.750.80.850.9

考虑负载率及极对数等因素，按式（4）选取的补偿容量，在任何负载情况下都不会出现过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90以上。此法在节能技术上广泛应用，特别适用于Io/Ie比值较高的电动机和负载率较低的电动机。但是对于Io/Ie较低的电动机额定负载运行状态下，其补偿效果较差。

（二）多负荷补偿容量的选择

多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。

1．对已生产企业欲提高功率因数，其补偿容量Qc按下式选择：

Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm

式中：Km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；Kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;Tm为企业的月工作小时数；tgφ1、tgφ2是指负载阻抗角的正切，tgφ1=Q1/P，tgφ2= Q2/P；tgφ（UI）可由有功和无功电能表读数求得。

2．对处于设计阶段的企业，无功补偿容量Qc按下式选择：

Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)

式中Kn为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75;Pn为企业有功功率之和；tgφ1、tgφ2意义同前。tgφ1可根据企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。

多负荷的集中补偿电容器安装简单，运行可靠、利用率较高。

三、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

（一）节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。

（二）降低系统的能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，这样线损 P减少的百分数为：

ΔP%= (1-I2/I1)×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%

当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由上式可求得有功损耗将降低20%～45%。

（三）改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X，有功和无功为P、Q，则电压损失ΔU为：

U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 两部分损失：PR/ Ue输送有功负荷P产生的；QX/Ue输送无功负荷Q产生的；

配电线路：X=（2~4）R，U大部分为输送无功负荷Q产生的

变压器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 变压器U几乎全为输送无功负荷Q产生的。

可以看出，若减少无功功率Q，则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。

（四）三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：

S=P/ COSφ1×[（ COSφ2/ COSφ1）-1]

如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA

四、结束语

在配电网中进行无功补偿、提高功率因数和做好无功优化，是一项建设性的节能措施。本文简要分析了三种无功补偿的方法和两种无功功率补偿容量的选择方法以及无功补偿后的良性影响。在实际设计中，要具体问题具体分析，使无功补偿应用获得最大的效益。

篇（6）

无功补偿是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低电能的损耗，改善电网电压质量。

从电网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤其是以低压配电网所占比重最大。为了最大限度的减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配

置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

一、低压配电网无功补偿的方法

随机补偿：随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。

随器补偿：随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。

跟踪补偿：跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

二、无功功率补偿容量的选择方法

无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量的选择（主要指电动机）和多负荷补偿容量的选择（指集中和局部分组补偿）。

（一）单负荷就地补偿容量的选择的几种方法

1．美国：Qc=（1/3）Pe

2．日本：Qc=（1/4~1/2）Pe

3．瑞典：Qc≤√3UeIo×10-3(kvar)Io-空载电流=2Ie(1-COSφe)

若电动机带额定负载运行，即负载率β=1,则：Qo根据电机学知识可知，对于Io/Ie较低的电动机（少极、大功率电动机），在较高的负载率β时吸收的无功功率Qβ与激励容量Qo的比值较高，即两者相差较大，在考虑导线较长，无功经济当量较高的大功率电动机以较高的负载率运行方式下，此式来选取是合理的。

4．按电动机额定数据计算：

Q=k(1-cos2φe)3UeIe×10-3(kvar)

K为与电动机极数有关的一个系数

极数：246810

K值：0.70.750.80.850.9

考虑负载率及极对数等因素，按式（4）选取的补偿容量，在任何负载情况下都不会出现过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90以上。此法在节能技术上广泛应用，特别适用于Io/Ie比值较高的电动机和负载率较低的电动机。但是对于Io/Ie较低的电动机额定负载运行状态下，其补偿效果较差。

（二）多负荷补偿容量的选择

多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。

1．对已生产企业欲提高功率因数，其补偿容量Qc按下式选择：

Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm

式中：Km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；Kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;Tm为企业的月工作小时数；tgφ1、tgφ2是指负载阻抗角的正切，tgφ1=Q1/P，tgφ2=Q2/P；tgφ（UI）可由有功和无功电能表读数求得。

2．对处于设计阶段的企业，无功补偿容量Qc按下式选择：

Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)

式中Kn为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75;Pn为企业有功功率之和；tgφ1、tgφ2意义同前。tgφ1可根据企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。

多负荷的集中补偿电容器安装简单，运行可靠、利用率较高。三、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%,如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

（一）节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。

（二）降低系统的能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，P=IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1,为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2=COSφ2/COSφ1,这样线损P减少的百分数为：

ΔP%=(1-I2/I1)×100%=（1-COSφ1/COSφ2）×100%

当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由上式可求得有功损耗将降低20%～45%。

（三）改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X,有功和无功为P、Q,则电压损失ΔU为：

U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV)两部分损失：PR/Ue输送有功负荷P产生的；QX/Ue输送无功负荷Q产生的；

配电线路：X=（2~4）R，U大部分为输送无功负荷Q产生的

变压器：X=（5~10）RQX/Ue=(5~10)PR/Ue变压器U几乎全为输送无功负荷Q产生的。

可以看出，若减少无功功率Q,则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。

（四）三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：

S=P/COSφ1×[（COSφ2/COSφ1）-1]

如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：（155÷0.857）×[（0.967÷0.857）-1]=24KVA

四、结束语

在配电网中进行无功补偿、提高功率因数和做好无功优化，是一项建设性的节能措施。本文简要分析了三种无功补偿的方法和两种无功功率补偿容量的选择方法以及无功补偿后的良性影响。在实际设计中，要具体问题具体分析，使无功补偿应用获得最大的效益。

篇（7）

1、前言

总体来说，电力系统有效和可靠的运行，电压和无功功率的控制应满足以下目标：

1.1系统中有所有装置的在端电压应在可接受的限制内。

1.2为保证最大限度利用输电系统，应加强系统稳定性。

1.3应使无功功率传输最小，以使得RI2和XI2损耗减小到最小。

当负荷变化时，输电系统的无功功率的要求也要变化。由于无功功率不能长距离传输，电压只能通过遍布整个系统的具体装置来进行有效控制。

2、无功功率的产生和吸收

同步发电机可以产生或吸收无功功率，这取决于其励磁情况。当过励时产生无功功率，当欠励时吸收无功功率。

架空线路产生或吸收无功功率取决于负荷电流。当负荷低于自然负荷（波阻抗），线路产生纯无功功率；当高于自然负荷时，线路吸收无功功率。

地下电缆，由于它们对地电容较大，因此具有较高的自然负荷。它们通常工作在低于自然负荷情形下，因此在所有运行条件下总发生无功功率。

变压器不管其负载如何，总是吸收无功功率。空载时，起主要作用的是并联激励电抗；满载时，起主要作用的是串联漏抗。

负荷通常吸收无功功率。由电力系统的供电的典型负荷节点由许多装置所组成。这种组成随日期、随季节和气候的变化而不同。通常负荷节点的负荷特性是吸收无功功率的，复合负荷的有功功率和无功功率都是电压幅值的函数。具有低的滞后功率因数的负荷使传输网络有大的电压降落，因而供电也不经济，对于工业用户，无功功率通常和有功功率一样要计费，这就鼓励企业通过使用并联电容器来提高负荷功率因数。

3、无功功率的补偿

3.1无功功率不足的危害：交流电力系统需要电源供给两部分能量：一部分将用于做功而被消耗掉，这部分称为“有功功率”；另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有做功，称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立磁场，电动机，变压器等设备就不能运转。其物理意义是：电路中电感元件与电容元件正常工作所需要的功率交换。无功功率不足，无功电源和无功负荷将处于低电压的平衡状态，将给电力系统带来诸如出力不足，电力系统损耗增加，设备损坏等一系列的损害，甚至可能引起电压崩溃事故，造成电网大面积停电。

3.2无功补偿原理：在交流电路中，纯电阻元件中负载电流与电压同相位，纯电感负载中电流之后电压九十度，纯电容负载中电流超前电压九十度，也就是说纯电容中电流和纯电感中的电流相位差为180度，可以互相抵消，即当电源向外供电时，感性负荷向外释放的能量由荣幸负荷储存起来；当感性负载需要能量时，再由荣幸负荷向外释放的能量来提供。能量在两种负荷间相互交换，感性负荷所需要的无功功率就可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，实现了无功功率就地解决，达到补偿的目的。 转贴于

3.3无功补偿的三种形式：

3.3.1集中补偿

集中补偿就是把电容器组集中安装在变电所的二次侧的母线上或配电变压器低压母线上，这种补偿方式，安装简便，运行可靠，利用率高，但当电气设备不连续运转或轻负荷时，又无自动控制装置时，会造成过补偿，使运行电压升高，电压质量变坏。季节性用电较强，空载运行较长又无人值守的配电变压器不宜采用。

3.3.2分散补偿

分散补偿是将电容器组分组安装在车间配电室或变电所个分路的出线上，形成抵押电网内部的多组分散补偿方式，它能与工厂部分负荷的变动同时投切，适合负荷比较分散的补偿场合，这种补偿方式效果较好，且补偿方式灵活，易于控制。

3.3.3个别补偿

个别补偿是对单台用电设备所需无功就近补偿的方法，把电容器直接接到单台用电设备的同一电气回路，用同一台开关控制，同时投运或断开，俗称随机补偿。这种补偿方法的效果最好，它能实现就地平衡无功电流，又能避免无负荷时的过补偿，是农网中队异步电动机进行补偿的常用方法。

3.4无功补偿设备

根据补偿的效果而言，电容器可以补偿负荷侧的无功功率，提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。电抗器可以吸收电网多余的线路充电功率，改善电网低谷负荷时的运行电压，减少发电机的进相运行深度，提高电网运行性能。

3.4.1无源补偿设备装置

并联电抗器，并联电容器和串联电容器。这些装置可以是固定连接式的或开闭式的，无源补偿设备仅用于特性阻抗补偿和线路的阻抗补偿，如并联电抗器用于输电线路分布电容的补偿以防空载长线路末端电压升高，并联电容器用来产生无功以减小线路无功输送，减小电压损失；串联电容器可用于长线路补偿等。电力系统变电站内广泛安装了无功补偿电容器，用来就地无功平衡，减少线损，提高电压水平。

3.4.2有源补偿装置

通常为并联连接式的，用于维持末端电压恒定，能对连接处的微小电压偏移做出反应，准确地发出或吸收无功功率的修正量。如用饱和电抗器作为内在固有控制，用同步补偿器和可控硅控制的补偿器作为外部控制的方式。

4、结束语

无功补偿对提高功率因数，改善电压质量，降损节能、提高供电设备的出力都有很好的作用。只要依靠科技进步，加大资金投入，优化无功补偿配置，实现无功的动态平衡是完全可能的。

参考文献：

篇（8）

【文章摘要】

无功补偿具有稳定电压且降低能源消耗的作用，在使用的过程中融入电力电子技术，更能够发挥其自动控制的优越性。本论文着重于探究无功补偿自动控制中电力电子技术的应用。

【关键词】

无功补偿；自动控制；电力电子技术

随着中国企业规模的扩大化，对于生产加工和生产提出了更高的质量要求，生产设备的运行效率也要有所提高，以获得低成本、低能耗、高产出的效果。将电力电子技术应用于无功补偿自动控制中，可以对电力控制电路进行仿真，以充分地发挥电力电子技术在无功补偿中的优越性，完善无功补偿的作用。

1 电力系统中无功补偿装置的应用

1.1 电力系统无功补偿的应用效果

电力系统规模不断地扩大，电力负荷需求增高。在电网运行中，无功补偿起到了提高电网运行功率因素的作用，不仅改善了供电环境，而且在提高供电效率的同时，降低了变压器和输电线路在电力运行中的损耗。在电力系统中安装无功补偿装置，使电网可以保持平衡运营状态，在安全运行中不仅节能降耗，同时确保了电能质量。

1.2 电力系统无功补偿应用的措施

1.2.1 无功补偿电力容器

从设计的角度而言，无功补偿电力容器无论是安装、运行，还是维护工作，都是相对简单的，但是其在使用的过程中， 通常实施的是感性的无功补偿，无法做到持续性的调节。此外，电力电容器的负电效应会降低电网电压，与此同时补偿电流也会有所下降，电容器的补偿容量下降， 导致补偿的无功量迅速下降，加之谐波干扰，电力电容器就会出现被烧毁的现象。

1.2.2 无功补偿同步调相机

同步调相机是同步旋转式的发电机， 属于是无功率动态补偿性装置。其工作原理是通过调节励磁系统，有容性的或感性的无功功率发出。由于同步调相机运行过程中，处于旋转状态，因此会有噪音，损耗也相对较高。当然，要做好机器的检修和维护工作也是很难的。现阶段电力系统无功功率变化迅速，而同步调相机运行速度慢，且难以控制，因此而难以满足有效调节的要求。

1.2.3 静止无功补偿装置

与电力容器和同步调相机相比，静止无功补偿装置摒除了两者所存在的缺点， 运行过程中噪音小，且运行速度快。随着电力电子技术的快速发展，各种新型的开关器件被研制出来，并在静止无功补偿装置中得以应用，获得了动态补偿效果。但是，从运行成本的角度而言，虽然静止无功补偿装置降低了装置维修维护成本，但是设备造价高，且还需要加装滤波电路。

2 无功补偿自动控制中电力电子技术的应用

在无功补偿的执行机构中，主要包括机械式接触器、无触点晶闸管和电子复合开关三种。

2.1 机械式接触器

无功补偿开关设备是通过与电容器开关并联实现的自动控制。当电流输入中初始电压为“零”，根据接触，实现合闸时电压激增。此时所出现的电容器涌流，会严重影响到电容器。设置机械式接触器就是为了对电容器组的涌流有效抑制，起到限流电阻的作用，同时还确保不会出现电压下降和能量损耗。

2.2 无触点晶闸管

电容器组处于并联运行状态的时候， 很容易出现涌流现象，将接触器触头上粘结盒烧毁。将电力电子技术应用于其中， 研制出无触点晶闸管，又被称为“固态继电器”。其在运行的过程中，电压过零时， 即可将可控硅利用起来，发挥自动控制的作用。当电流为“零” ，无触点晶闸管会自动切断，避免了由于拉弧出现而在电容器合闸时出现涌流。但是，无触电晶闸管运行中存在着弊端，即谐波电流产生的时候，影响到电容器的持续运行。特别是设备的温度逐渐提高，即便是有风扇排热， 也很难发挥效用。

2.3 复合开关

针对于无功补偿中所出现的涌流现象，复合开关可以确保在电流过零的时候，抑制涌流。实现这种效果的原因在于， 其采用的并联方式中，有可控硅，且实现交流接触，使得电流有效导通，对于电力系统的开关以有效控制，且正常运行情况下并不会有功耗出现。补偿电容器投入使用中，根据使用功能可以选择两种复合开关，即单相分补和三相共补复合开关。提高系统运行效率，且降低运行成本，可以采用单相分补复合开关和三相共补复合开关综合接线的方式。

3 电路仿真

电路仿真主要包括两个方面，即主电路的仿真和控制电路的仿真。主电路仿真以工程仿真为主，使用Matlab 软件，同时还可以实现强大的数学计算功能，有效地进行矩阵处理和绘图处理。工程仿真中， Matlab 软件可以支持各种工程领域，而且还可以根据技术特点而不断地更新，根据应用领域的需要而不断地完善。

从主电路的结构模式上来看，主要包括两个部件的连接，即晶闸管和交流接触器的触头，其中的晶闸管为反并联连接。当处于运行状态的时候，采用了交流接触器投切，交流接触器的触头会有电弧产生，根据波形进行判断，其所做出的反映通过瞬间尖峰进行判断，当有电容投入的时候，就会在短时间内有超过额定电流八倍的涌流产生。当安装了补偿电容器之后，就会在一定程度上减少输电线路中所流通的电流，使得自动控制设备的能耗有所降低。在三相电路中，当有电流相位有所降低，且电压值呈现出下降的趋势的时候，补偿效果就会呈现出来，非常显著。

将电力电子技术融入到无功补偿装置中，提高自控技术的功能性，从符合开关的设计上就可以体现出来。此时的投切电路容量可以达到200Kvar，当控制电压为“零”的时候，处于自动控制电路中，可以使得可控硅被触发0.2 秒的时候，就会发生晶闸管接触器闭合，此时，波形图并没有出现波动异常。将电容器取出，从计算机电路进行仿真模拟操作，虽然并没有对于时间做出规定，却要求施加晶闸管触发脉冲，可以保证换流及时，以使电网在运行的过程中，避免出现过大尖峰现象。

4 结语

综上所述，当电网在运行的过程中， 没有适当的无功补偿，就会使电网负荷有所降低，且有无功潮流出现。通过采取无功补偿，可以保证电网运行，且实现节能降耗。将电力电子技术应用与无功补偿自动控制中，成为了优化无功补偿的有效方式。

【参考文献】

[1] 亓效生，苏将涛，夏坤，王立新. 电力系统无功补偿新技术新方法的研究与探讨[J]. 电源技术应用，2013 （04）.

[2] 杨小娟.110kV 变电站功率因数分析与无功补偿措施 [J]. 科技致富向导，2014（03）.

篇（9）

1 概述

电力电子技术的应用改善了电力系统的性能，但是也带来了电网中谐波的污染问题。随着人们对电力环境优化要求的提高，对谐波进行治理的技术也成为人们研究的热点。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。

有源电力滤波器是治理谐波的最优产品。参考文献[1]中提出了有源电力滤波的瞬时无功理论，参考文献[2]分析了有源电力滤波器在非理想条件下电流滞环控制，参考文献[3]研究了新型注入式混合有源滤波器的数学模型及电流控制方法，文献[4]分析了并联有源滤波器的最优电压滞环电流控制和有源滤波器滞环电流控制的矢量方法，对不同电流跟踪方式APF连接电感选取与设计进行了研究。并且对有源电力滤波器中连接电感的特性分析及优化进行了分析。但对有源电力滤波器直流侧电容的参数如何确定涉及的文献较少。本文根据瞬时无功理论分析了用于不同补偿目的时有源滤波变流器交直流侧能量的流动关系，给出了变流器的有功损耗和瞬时有功功率交流分量是引起电压波动的原因，以三相不可控负载为例给出了电容值选取的具体计算方法。

2 APF工作原理及能量流动分析

有源电力滤波器（APF）的组成分为两部分。第一部分电路系统是指令运算，第二部分电路系统是补偿电流。系统的主要电路包含PWM变流器，缓冲电路，直流侧电容电路，交流侧电感几部分组合而成。控制系统组成分为三部分。第一部分为指令运算，第二部分为电流跟踪，第三部分为驱动电路。APF的主电路是通过6组开关器件来进行控制的，通过这些开关器件的通断组合来决定主电路的工作状态。

如果忽略各部分的损耗其交流侧的瞬时有功功率将全部传递到直流侧。即交直流侧的能量交换主要取决于瞬时有功功率P，从而引起直流电压波动。假设电源提供的瞬时有功和瞬时无功功率为pS和qS，滤波器提供的瞬时有功和瞬时无功功率为pA和qA，负载的瞬时有功和瞬时无功功率为pL和qL。当只补谐波时负载所需的瞬时有功和无功率的交流分量由滤波器提供。此时电源只需提供负载所需的瞬时有功和无功率的直流流分量，即对应电流的基波分量。有源滤波器提供负载所需的瞬时有功和无功率的交流分量。由于瞬时无功只在交流侧三相之间进行，在APF交直流侧进行交换的能量只有瞬时有功交流的分量，其平均值为零。当只补无功时负载所需的瞬时无功率分量由滤波器提供，有功分量由电源提供。此时APF交直流侧没有能量交换。当同时补偿谐波和无功时，负载所需的瞬时无功功率由滤波器提供，负载所需的瞬时有功功率交流分量由滤波器提供，瞬时有功功率直流分量又电源提供。在APF交直流侧进行交换的能量只有瞬时有功交流的分量。

3 补偿电容值的计算

电容电压的波动主要是由能量交换引起。在忽略变流器等损耗的情况下，在只补无功时交直流侧能量交换为零，电容值提供直流电压，容值可为零；对于其他两种情况，有源电力滤波交直流侧能量交换为负载的瞬时有功的交流分量。虽然其平均值为零，但是其将会引起直流侧电压的波动。

假设电源电压无畸变，电源电压三相电压，且负载电流为三相电流，由瞬时无功理论可求得负载的瞬时有功功率和瞬时无功率。电容的C值由关系式∫%pdt=0.5×C×(Udc+Udc)2-0.5×C×Udc2确定。

4 仿真与实验结果分析

利用Matlab/ Simulin进行仿真。直流电容电压的仿真图如图所示，仿真模型负载选用相电压220V三相不可控负载。采用ip-iq法产生指令电流，利用三角波比较法使输出电流跟踪指令电流，直流侧电容电压的稳定采用PI调节，KP=8，Ki=0.01。时间每格为10ms。通过具体的实验测量，得到的电源电流的THD值也从25%下降到4.8%。实测直流电容电压波形中，电压每格20V（采用10:1霍尔），时间每格为4ms。从直流电容电压波形图分析中可以看到周期性的波动，其上下波动的变化范围在±5V,如果直流电容电压是900V的话，测量的纹波为0.55%。由以上的测量结果可以看出本系统对直流环节具有较好的控制效果，其直流波动指标可以满足要求。

5 结论

对于有源电力滤波而言，要想取得良好的补偿效果，除了需要先进的算法和控制策略外，其电容参数的选取同样重要。本文根据有源电力滤波的原理与数学模型分析了直流电容电压和电网电压的关系，得出了直流电容电压的确定原则；根据瞬时无功理论分析了只补谐波或者只补无功和两者同时补偿时有源滤波交直流侧能量的流动关系，给出了变流器的有功损耗和瞬时有功功率交流分量是引起电压波动的主要原因；以三相不可控负载为例给出了电容值选取的计算方法；最后通过仿真和实验利对直流电容参数的确定进行了验证，电容的波动小于5V，补偿后电流的THD值小于5%，取得了理想的效果。

参考文献:

[1]王兆安，杨君等.谐波抑制和无功功率补偿「M].北京:机械械工业出版，1998.

篇（10）

1、低电压特征分类

长期性低电压指用户低电压情况持续3个月或日负荷高峰低电压持续6个月以上的低电压现象；季节性低电压是指度夏度冬、春灌秋收、逢年过节、烤茶制烟等时段出现的具有周期规律的低电压现象；短时性低电压主要是指由农村居民临时性挂接负荷或建筑用电负荷引起的不具有长期性和季节性特点的阶段性不规律低电压现象。

2、工程实例

2.1实施点自然状况及分析

本文以某线为例。线路亘长78km，电杆1161基，干线长33km（1#-498#大岭沟）干线导线类型1-468号LGJ-70，469-498号LGJ-50；有线路真空开关4组；线路固定抵偿电容器4组288kvar；配电变压器63台，总容量为1760kVA。2012年运行数据标明最大负荷时首端电压为10.4kV，结尾电压为8.22kV，配电变压器首端相电压189V。铜台线2012年月典型日有功和无功功率基本情况如表1所示。

2.2实施点的实施方案研究

经过表1首先挑选月最大有功负荷线路没有无功补偿条件下进行潮流计算，重新断定无功优化计划，在此基础上断定线路调压器的容量和装置方位，并进行校验。

（1）无功优化方案

经过铜台线的自然情况和表1可知，线路固定抵偿容量为288kvar，而线路最小有功功率对应的最小无功功率为?236kvar，可知线路的最小无功功率是288?236=52kvar，单台50kvar是线路的固定抵偿容量。线路固定抵偿容量假如没有运行材料可由下式确定：

（1）

式中?Q0i为线路中每台配电变压器的空载无功损耗（不含高压用户高压抵偿配电变压器），kvar。由表1和原有安装无功抵偿容量可推算出铜台线最大无功需求量为656kvar，在原有安装容量288kvar下最大负荷时功率因数为0.97。依据表1线路的最大有功功率和最大无功功率的需求，规划抵偿总容量为440kvar，其间50kvar为固定抵偿，390kvar为动态抵偿。规划抵偿点为3处，其间237号杆，抵偿90kvar（动态90kvar）；353分支21号杆，抵偿180kvar（动态60kvar+动态120kvar）；426号杆，抵偿170kvar（动态120kvar+固定50kvar）。上位机体系依据变电站出口的无功潮流将4组动态加1组固定抵偿运转方法能够构成17种排列组合，上位机体系本着无功功率平衡的准则进行优化组合，再指令安点缀下位机进行长途控制，完成整条线路的无功动态平衡。图1所示为无功抵偿前整条线路无功潮流分布，图2为抵偿后无功潮流的变化分布。

图2补偿后无功潮流

10kV线路无功优化体系已在某区域农电体系10kV线路进步行了实施研讨，起到了良好的作用，为本课题的研讨积累了实践经验。图3为线路2组动态抵偿装置实例，电容器分体装置，与以往常用的H台无功抵偿箱比较重量轻、体积小、占地面积小等优势。图4为上位机管理体系抵偿以后的功率因数日运转曲线图，运转曲线显现功率因数是接近于1的一条直线。

（2）线路调压器安装位置和容量的确定

在无功优化的基础上，潮流计算要按首端最大负荷状况进行，满足电压损失率不超越5%的范围内判定线路调压器方位。线路调压器设备方位可由下式确定：

（2）

图3线路两组动态补偿安装实例

图4补偿后功率因数日曲线图

经无计算功优化后电压降可知，线路调压器装置方位只需选在间隔首端小于7.76km就能满足条件，固装置方位选在107号杆位。线路调压器的容量装置点最大潮流的要求要满足，按线路配电变压器容量份额统计和首端最大有功功率，线路最大潮流是1230kVA在装置点以后，考虑后期开展线路调压器的容量选为1600kVA。线路调压器的参数如表2所示。

表2线路调压器参数

该调压器为SVR型线路主动调压器，具有遥信、遥测、遥谐和遥控功用，同时调压范围在0-+20%。经过计算整个配电线路台区的潮流分布，得到节点电压对台区变化的灵敏度及线路每个节点的压降。在线路结尾装置馈线终端装置，对线路结尾电压进行实时监控，而且由GPRS通讯技能将线路结尾电压实时数据传递给上位机，上位机再依据结尾电压和线路调压器的档位实际情况，指令线路调压器进行档位调整，实现长途调压的目的。

结语

线路无功抵偿控制方法以往都是装置点就地采样就地控制方式，并且多数是功率因数控制型，装置点的无功负荷只要大于装置容量时才干投入运转。因而，抵偿电容器的投运率受装置点的无功潮流约束。论文研讨的无功优化智能体系特点在于线路首端收集无功功率的大小，整条线路由上位机管理模式，与无功抵偿装置点的无功潮流没有关系，抵偿点宜选在从结尾计算无功潮流抵偿容量的一半处，实践运转时抵偿点向结尾和首端双向无功输送，使线路无功潮流为最小，有用的减少了无功潮流导致的线路有功损耗和电压损耗。