低压无功补偿器设计
低压配电系统无功补偿滤波设计说明
低压配电系统无功补偿滤波设计说明一、引言无功补偿滤波器是低压配电系统中的一种重要设备，通过对无功功率进行补偿和滤波，可以提高系统的功率因数，减少谐波污染，保证系统的稳定运行。
本文将详细介绍低压配电系统无功补偿滤波器的设计原理和注意事项。
二、无功补偿滤波器原理无功补偿滤波器通常由电容器和电感器组成。
通过调节电容器和电感器的容值和电感值，可以实现对无功功率的补偿和滤波。
在低压配电系统中，负载通常具有较大的无功功率，导致系统的功率因数下降。
无功补偿滤波器可以通过优化电容器和电感器的组合，实现对负载无功功率的补偿。
同时，滤波器中的电感器可以对电网中的谐波进行滤除，减少谐波污染。
三、无功补偿滤波器设计步骤1.确定滤波器的功率根据低压配电系统的实际负载情况，确定无功补偿滤波器的功率。
通常，滤波器的功率应略大于负载的无功功率。
2.选择电容器和电感器根据滤波器的功率和电网的频率，选择合适的电容器和电感器。
电容器的容值应按照滤波器的功率和电网频率进行计算，电感器的电感值应使得滤波器在电网频率下具有最佳的谐波滤除效果。
3.设计滤波器的连接方式根据实际的系统要求，选择滤波器的连接方式。
常见的连接方式包括单电容滤波器、双电容滤波器和电感滤波器等。
4.进行滤波器的电流和电压设计根据滤波器的功率和连接方式，计算滤波器的电流和电压。
滤波器的电流和电压设计应满足系统的安全要求，同时考虑滤波器的耐受能力和寿命。
5.进行滤波器的谐波分析和调整通过对滤波器的谐波分析，确定滤波器的谐波滤除效果。
根据实际需要，对滤波器进行调整，以达到最佳的谐波滤除效果。
四、无功补偿滤波器设计注意事项1.安全性滤波器内部的电容器和电感器应具有良好的安全性能，能够承受系统的电流和电压冲击，防止发生电弧、爆炸等事故。
2.稳定性滤波器的设计应具有良好的稳定性，能够适应负载的变化，保证系统的补偿效果和滤波效果。
3.谐波滤除效果滤波器应具备良好的谐波滤除效果，能够滤除电网中的谐波，减少谐波对系统的影响。
低压智能型无功补偿控制器的设计
目前 ， 在 电 网 中 的 大 部 分 电 气 设 备 都 是 属 于 感 性 的 负
功 的功 率 ， 能 量 等 参 数 。文 中 的 控制 器采 用 了具 有 可靠 性 高 、 精 度高 以及稳 定性 高的三 相 电能计 量芯 片 Ａ Ｔ ｒ ７ ０ ２ ２ Ａ 来 收 集这些数据 。 对于交流信号采样 ． 控制器使用 Ｆ Ｆ Ｔ算 法 【 １ 来 实 现， Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ １ ２主 控 芯 片 能 很 好 的 满 足 计 算 量 大 ， Ｃ Ｐ Ｕ 运 行 速 度 快 的要 求 。然 后 根 据 采 样 的 电 流 和 电 压 信 号 计 算 出无
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ａ ｌ ｏ ｗ－ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｎｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎｔ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ
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低压配电网智能型无功最优补偿控制器设计
何东升(1978—),男,助理工程师,硕士,从事电力电子及其控制的应用和低压电器产品的试验、认证。
低压配电网智能型无功最优补偿控制器设计何东升1,2, 林志力1, 苗本健1(1.国家中低压输配电设备质量监督检验中心,广东东莞 523325;2.广州电气安全检验所东莞基地,广东东莞 523325)摘 要:基于相关理论原理和控制算法,采用DSP 控制的硬件电路,设计了具有无功最优补偿功能的智能型控制器。
阐述了智能型最优无功补偿控制策略及系统的硬件结构和软件流程。
现场挂网运行表明,该控制器能有效克服传统补偿方法易产生的投切振荡、过补、欠补等问题,具有高性能、低成本、高可靠性和灵活配置等特点。
关键词:无功补偿;智能控制;低压配电网中图分类号:T M 761:T P 273 文献标识码:B 文章编号:100125531(2008)1920022204D esi gn of I n telli gen t O p ti m i za ti on React i ve Power C o m pen s a ti onCon tr oller i n L ow Volta ge D istr i bu ti n g Networ kHE D ongsh e ng1,2, L I N Zh ili 1, M I A O Ben jia n1(1.China Na tiona l Qua lity Supe r vision and Testing Cente r f or Mid 2Low Voltage Trans m issi on and D istribution Equipm ent,Dongguan 523325,China;2.Dongguan Base,Guangz hou Electrical Safety Testing I nstitute,Dongguan 523325,China) Abstra c t:T he i nte lligent op ti m iza ti on reac tive po wer compensa ti on contr o ller wa s de signed by making us e ofthe ha rd wa re circuit controlled byDSP based on correla tive theory and control algorith m.The control stra teg y of the intelligent opti m iza tion reactiv e po wer co mpens a tion,the hardwa re structure of the syste m and t he s oft wa re f l o wchart were ex pounded .The field running re s ult sh ows this contr o ller can effecti ve ly s olve the p r oble m s such as oscilla 2tion,over or under compensati on which easily occurred i n traditi ona lway of compensa ti on .This controlle r fea tures with go od perf o r mance,lo w cost,high re liability and feasibl e config urati on .Key word s:r ea ctive power com pen s a t i on;i n telli gen t con tr ol ;low volt a ge d istr ibuti n g ne twor k林志力(6—),男,教授级高级工程师,从事低压电器的技术研究与检测认证。
低压无功补偿控制器的设计
低压无功补偿控制器的设计一、引言低压无功补偿是电力系统中的常见问题，随着电力负荷的变化，发生器的无功功率需求也会发生变化，如果无功功率无法得到恰当的补偿，会导致电力系统的功率因数降低，造成电网的无用功耗，影响电网的经济运行。
因此，在低压电力系统中引入无功补偿是非常必要的。
二、无功补偿控制器的功能无功补偿控制器的主要功能是通过监测电压和电流，控制电容器的开关，以达到恰当的补偿电网的无功功率。
一般控制器具备以下功能：1.定时补偿：根据运行时间，设定合适的补偿时间，可以提高无功补偿的效果。
2.电容器管理：监测电容器的运行状态，包括故障检测、电容器开关检测等功能，保证无功补偿装置的正常运行。
3.报警功能：当电容器发生故障或超过额定值时，控制器应能及时报警，以保证系统安全。
4.远程监控：应能配备远程监控功能，方便运维人员对系统进行监测和控制。
5.数据记录：能够记录电压、电流等重要参数，为后续分析和优化提供数据支持。
三、控制器的设计原则1.可靠性：控制器应具备高可靠性，能够稳定运行，避免故障导致无功补偿失效。
2.灵活性：控制器应能适应不同电力系统的需求，具备可调参数和灵活的控制方式。
3.精度：控制器应具备高精度的电压和电流监测能力，使得补偿效果更加准确。
4.互联性：控制器应能与其他设备进行联动，实现系统的整体控制和优化运行。
5.经济性：控制器应能提供高性价比的解决方案，减少系统的运行成本。
6.易用性：控制器的操作界面应简洁明了，易于操作和维护。
四、控制器的硬件设计1.电压和电流采样电路：设计合适的采样电路，将电压和电流转换为数字信号，方便后续处理和控制。
2.处理器和控制芯片：采用高性能的处理器和控制芯片，具备高速计算和多任务处理能力。
3.通信接口：控制器应设有适当的通信接口，方便与上位机进行数据交互和控制。
4.电源管理电路：设计稳定可靠的电源管理电路，保证控制器的正常运行。
5.报警器和显示器：设备适当的报警器和显示器，用于显示报警信息和系统状态。
新型低压无功补偿控制器的设计
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ ５ １２ ．
新 型 低 压 无 功 补偿 控 制器 的设 计
程 玮 郑 慧珍
（ ． 门海洋职业技术学院 机电系， １厦 福建 厦 门 ３ １０ ； ６ １０
２漳州职业技术学院 电子工程 系 ， ． 福建 漳州 ３３０ ） ６０１
摘 要 ： 出采用 电能计量芯片 Ａ ＴＴ２ Ｂ作为采样计算 的 Ａ Ｄ芯片和以 ＰＣ ８ ４ ２ 提 Ｉ ０２ ／ Ｉ１ Ｆ５ ０为主控芯 片的新型低压
［］ ４ 王丁， 王斌 ， 江修． 于 Ａｑ ０２ 基 ｑＴ ２Ｂ的 配变监控 终端的研 究［］开发研究与设计技术 ， ０ ，１ ： ７ ～ ０５ Ｊ． ２ ７ （） １ ３ １７． ０ ０ ［］ ５ 吕晓洁． 智能低 压 Ｔ Ｃ动 态无功补偿装置的研究［ ． Ｓ Ｄ］ 西
安： 西安科技 大学学位论 文 ，０７ ２０ ． 责任编辑 ： 张耀华
接 口。
Ａ 相 电源输入 噩ｃ
功率 测量精度 优于０１ ， ．％ 电流和 电压的有效 值测量精 度优 Ｔｏ５ ．％。如 图 ２ 所示 ， 芯片 能够测量 各相及 合相包 括基 该
波、 谐波 和全波有 功功率 、 无功 功率 、 在功率 、 功能量 以 视 有
及无功能量， 同时还能测量频率、 各相电流及电压有效值、 功 率因数、 相角等参数。其提供一个 ＳＩ Ｐ 接口与外部控制器之 间进行计量参 数以及 校表参 数 的传 递 ， 使用方便 ， Ｊ能充分
容支路在谐 波状况下易损坏 。鉴于上述 情况 ， 笔者 提出采用 ＰＣ ８ ４２ Ｉ １Ｆ ５ ０为主控制芯 片和 电能计 量 芯 片 Ａ Ｔ０ ２ Ｔ Ｔ２ Ｂ为电 量采集芯片的设计思路 ， 设计一款新 型低压无 功功率补偿控 制器。该补偿器能够 精确计 算 当前 所在 电 网的元功 功率及 各相电压、 电流值等 电量参数 ， 并且 能根 据 当前 所需补 偿无
低压补偿电容器柜控制电路(手动自动方案)Word版
毕业设计（论文）题目低压补偿电容器柜控制电路（手动+自动方案）专业电气工程与自动化目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)前言 (Ⅲ)第1章无功补偿的概念 (1)1.1 无功补偿的原理 (1)1.2 无功补偿的作用 (2)1.3 无功补偿补偿的方式 (3)1.4 功率因数指标 (4)第2章电容器无功补偿的原理 (5)2.1 电容器无功补偿的原理 (5)2.2 补偿容量的计算 (5)2.3 电容器无功补偿装置的选择应注意的问题 (6)2.3.1 控制器的选型 (6)2.3.2 电容器投切开关的选型 (7)2.3.3 电容器的选型 (8)第3章低压补偿电容器柜控制电路的设计 (10)3.1 问题提出 (10)3.2 方案分析 (11)3.3 低压无功补偿装置的原理 (12)3.4 无功补偿装置的主要元件 (12)3.4.1 控制器 (12)3.4.2 交流接触器 (13)3.4.3 电容器 (13)3.5 控制策略 (14)3.6 装置原理接线图 (14)3.7 无功补偿装置的运行维护 (15)3.7.1 电容器组的巡视检查 (16)3.7.2 运行注意事项 (16)3.7.3 常见故障及处理 (16)结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)附图：A-001,B-001摘要电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，造成系统中大量无功负荷的存在，加上冲击性负荷的影响，使得电能传送过程出现较明显的功率损耗和电压损耗，这会对用户端的电能质量造成严重的影响，于是实时快速的无功补偿技术成为解决这个问题的关键。
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以补偿感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，无功补偿是保持电力系统无功功率平衡、降低损耗、提高供电质量的一种重要手段。
低压无功补偿装置电容器额定电压选择和输出容量计算
规代建览电气-工程设计与应用-No.2 Vol.12 (Serial No.134) 2021低压无功补偿装置电容器额定电压选择和输出容量计算郑凯，袁松林，倪高俊（浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江杭州310000）扌商要：针对低压无功补偿装置常采用并联电容器组串联电抗的技术方案，分析了串联电抗器和电压偏差对并联电容器运行电压的影响，以电容器额定电压应与 运行电压一致最佳为原则来选择电容器的额定电压。
分析了电抗率、电压偏差和 电容器的额定电压对无功补偿装置输出无功容量的影响，计算了常见工况下无功 补偿装置的运行输出容量与额定容量的比值，可应用于电容器额定容量的快速选择。
郑凯（1990_）,男，工程师，从事建筑电 气设计工作。
关键词：电容器；额定电压；电抗率；无功功率中图分类号：TU 852 文献标志码：B 文章编号：1674-8417（2021）02-0045-03DOI ： 10.16618/j. cnki. 1674-8417.2021.02.0100 引 言计算机、荧光灯、空调等非线性负荷在民用建筑中广泛使用,其产生的谐波对系统的影响日益严重&1-'。
谐波电流叠加在电容器基波电流上,使电容器电流的有效值增大，温升增高，甚至引起过热而降低电容器的使用寿命或使电容器损坏。
谐波电压叠加在电容器基波电压上，不仅使电容器的电压有效值增大，并可能使电压峰值 增加，使电容器发生局部放电，损害电容器绝缘 介质，造成介质损耗增加，导致局部过热，进一步可能发展为绝缘击穿、电容器损坏。
低压无功补偿装置中串联一定电抗率的电抗器是抑制谐波和限值涌流的常用有效措施,工程人员熟知根据电容器组接入处的综合谐波阻抗呈感性来选择电抗率的方法&3-'，但并联电抗器的额定电压、串联电抗器后电容器的额定电压和输出无功容量选择往往被忽略。
1电容器额定电压选择额定电压是电容器的重要参数之一，无功补 偿装置设计时合理选择电容器的额定电压非常重要。
低压配电系统无功补偿柜设计
低压配电系统无功补偿柜设计背景介绍无功补偿是指在交流电路中为改善电源质量、提高系统功率因数而进行的操作。
在低压配电系统中，无功补偿通常由无功补偿柜来完成。
无功补偿柜的设计和选型对于提高系统功率因数、降低线路损耗、提高负载供电质量至关重要。
设计原则在设计无功补偿柜时，有以下几个原则：1.选用适量的电容器组合来完成无功补偿；2.按照实际情况进行无功补偿，避免选用过大或过小的容量；3.按照现场实际情况选择无功补偿方式，避免带来电网问题；4.应用合适的控制技术，确保无功补偿的正确实施。
设计细节选择电容器在选购电容器时应考虑到以下几个因素：1.电容器的额定电压：应与实际电压匹配，不低于最大工作电压的1.1倍；2.电容器的额定电流：应能够承受实际电流，不低于最大工作电流的1.1倍；3.电容器的额定容量：应根据实际情况选择，避免容量过小或容量过大；4.电容器的数量：应根据实际情况选择，避免过多或过少。
选择控制器无功补偿柜的控制器可以实现自动开关电容器、平衡电容器工作时间、保护电容器等功能。
在选择控制器时应考虑到以下几个因素：1.控制器的类型：应根据实际情况选择，避免不必要的复杂性；2.控制器的输入电压和频率：应与实际情况匹配；3.控制器的控制方式：可以采用自动或手动调节；4.控制器的具体功能：应根据实际需要选择，避免不必要的浪费。
设计布局在设计无功补偿柜布局时可以采用独立的或集成的形式，具体布局应根据实际情况选择。
在布局时应注意：1.电箱和电容器之间的距离应足够，以便于维护；2.电箱内的电容器应采用平衡布置，保证电容器的使用寿命；3.电箱内应设置合适的排风设施，以保证电箱内温度不会过高；4.必要时还可以采用隔板等设施，以保证电箱内的热交换。
常见问题无功补偿柜出现电容器损坏的问题怎么办？电容器是无功补偿柜的核心部件，如果发现电容器损坏，应立即更换。
同时还要检查控制器和电器元器件是否存在故障。
无功补偿柜不启动的问题怎么办？如果无功补偿柜不启动，可以先检查控制器和电器元器件是否故障，并检查电容器和电路是否正常。
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无功补偿原理
国内外无功补偿技术的现状
• 早期的无功补偿装置为并联电容器和同步补偿器，多用在 系统的高压侧进行集中补偿。至今并联电容器仍是一种主 要补偿方式，应用范围广泛，只是控制器在不断的更新发 展。同步补偿器的实质是同步电机，当励磁电流发生改变 时，电动机可随之平滑的改变输出无功电流的大小和方向， 对电力系统的稳定运行有好处。但同步补偿器成本高，安 装复杂，维护困难，使其推广使用受到限制。
模拟信号调理电路
输出控制电路
光电偶合器通过一个非门与89C51的一个输出口连接，当 此脚输出高电平时，使3021打开驱动双向可控硅，使晶 体管导通和继电器吸合，驱动电容器组投入运行，发光 二级管发光指示。当管脚输出为低电平时，将会封锁住3 021，则继电器释放，发光二级管熄灭，电容器组退出电 路。
* VCC/+5V S VCC 098765432123456780900 433333333222222221213 P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7 VCC PSEN ALEP R P3.1/TXD P3.0/RXD M WDI VCC D D N WDORESETG MAX813L D N P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.3INT1P3.2INT0P3.5/T1P3.4/T0EA/VPPXTAL1XTAL2RESETP3.7/RDP3.6/WRG B *AT89C51 1234567832541989760 1111311112
硬件设计
看门狗 系统采用监控芯 片813L构成硬件 狗，与89C51的 接口电路如右图 所示。
硬件设计
显示 本次设计采用1602型显示， 1602型显示模块具有体积小， 功耗低，显示内容丰富等特 点。 1602型可以显示2行16个字 符，有8位数据总线D07和，， 三个控制端口，工作电压为 5V，并且具有字符对比度调 节和背光功能 。
软件设计
在软件设计上我们采用汇编语言，用汇编语言用来编制系统软 件和过程控制软件，其目标程序占用内存空间少，运行速度快，有 着高级语言不可替代的用途。
开始 初始化
电压检测
过压？ N 电流检测
Y
无功计算
N
补偿？
Y 投电容器
切电容器
软件设计
随器补偿应以配变容量的6%～8%选择电容器容量效果较好， 因为这大约相当于配电变压器空载时的无功功率，本次设 计一共设了3组容量为25电容器组，方便控制和调节补偿容 量，采用三相共同补偿。 当检测到到的功率因数小于0.95时，投入第一组电容器组； 再进行第二次检测，计算得到功率因数再于默认值进行比 较，若实际功率因数仍然小于0.95的话，继续投入第二组 电容器组，以次类推，直到实际功率因数小于标准。 当检测到的三相电压大于标准电压时（通常取400V），即 电网处于容性状态，无功补偿过量，则立即切除第三组电 容；继续检测电压，若电压仍然高于标准的话，则切除第 二组电容器组，以次类推，直到实际电压小于标准。
S S'
'
Qc Q
Q'
p
设电感性负荷需要从电源吸取的无功功率为Q，装设无功补偿装置
后，补偿无功功率为，使电源输出的无功功率减少为Q’=
，
功率因数由φ提高到φ’，视在功率S减少到S’。
无功补偿原理
I
Iq
Iq
U
I
Iq
Ic
I
图中的用电负荷总电流I可以分解为有功电流分量，和无功电流分量 (电感性的)。当并联电容器投入运行时，流入电容器的容性电流与 方向相反，故可抵消一部分使电感性电流分量降低，总电流I由降为 I’，功率因数提高。这时，负荷所需的无功功率全部由补偿电容供 给，电网只需供给有功功率。
低压无功补偿器的结构图
•
电压互感器
控制Biblioteka 电容器部分组信号 A/D 处理 转换 AT89C51
单片机 电流互感器
LCD
显示
+12V V TTrans IN4007 ? QQNPN A TTrans - + 1 A - + ? UOptoTRIAC ）） 2 11 AA +5V （（ U45ASN74F04D 上上 1 ? K 同同 1RRes2 A2A3 +12V 8760626 122223456791111 IN3IN2IN1IN0IN4IN5IN6IN7 EOC VCC ADC0809 START CLOCK VREF(-) VREF(+) OUTPUT D N ADDAADDBADDCALE2-1MSB2-22-32-42-52-62-72-8LSBG . /ADC0809 543210985473 8 222222111111 2 3 4SW-PB VCC+5V 9876541234567801234567 V 333333672222222211111111 5 P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7 P3.4/T0P3.5/T1 P3.7/RD P3.6/WR P3.1/TXD P3.0/RXD P3.2/INT0P3.3/INT1 F R D M V VCC OD DN VRESETG A *34MAX813L XTAL1XTAL2RSTPSENALEEP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7 .AT89C51 98990112345678 11233 ? K 1RRes2 21 1981 0123 VCC+5V 01234 QQQQ 12345678911111 01234567 S E D W RDDDDDDDD D 74LS90 R VSS VEE V LM016L CKACKB R0(1)R0(2)R9(1)R9(2) *74LS90 4 12367 1 LCD ' ' 30PF30PF
硬件设计
89C51是低电压、高性能的 8位单片机， 片内含4K 的可反复擦写的只读程序存储（） 和128的随机存取数据存储器（），器件兼 容标准—51指令系统，内置通用8位中央处 理器（）和存储单元。
。
硬件设计
转换器 0809是一种8路模拟输入逐次比较型转换器。它由8路模拟开头、地 址锁存与译码器、8位转换器和三态输出锁存缓冲器组成。0809芯 片可以分时处理8路模拟量输入信号，使用模拟开关切换。在某一 时刻，模拟开关只能与一路模拟量通道接通，对该通道进行转换