电力系统无功功率测量及自动补偿装置的设计.doc

摘要：由于使用的感性负载过多导致无功功率在电网中流动，使得电能电压不稳定以及造成损失，有可能会影响破坏设施，因此，需要研发一种无功功率补偿设备来降低造成这种情况的可能性。目前有很多无功功率补偿器，但是因为速度慢以及准确度不够，无法降低这种在使用过程中造成的损失，所以我的思路是以单片机的形式研究出一种性价比高的补偿装置，使得能够改变这种现状。

电力系统的运行情况不断发生变化，通过人工不断调整电力系统中无功功率补偿的量，不能达到较好效果。因此本课题的目的就是自动检测电力系统中的功率因数，计算无功功率的大小，按要求调节功率因数，计算需要补充的无功功率，通过自动投切装置并接一定容量的电容器，实现功率因数自动补偿。该课题要用到互感器、单片机电路、余弦函数计算，无功功率计算、自动投切电路、显示补偿后的功率因数。要求将功率因数补偿到0.93-0.97。电网额定电压10000V，最大供电电流1000A。

关键词：无功补偿器；单片机；8051

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 引言-1

1.2 无功补偿装置的发展概况-1

1.2.1 同步调相机-1

1.2.2 并联电容器-1

1.3 无功补偿技术的发展趋势-3

1.4 本课题的主要工作-3

第二章  无功补偿理论的研究-4

2.1 功率因数及相关知识-4

2.2 无功功率补偿的作用及意义-6

第三章  无功补偿方式补偿容量的研究-7

3.1 无功补偿方式的选择-7

3.1.1 低压集中补偿方式-7

3.1.2 分散补偿方式-8

3.1.3 用户终端就地补偿方式-8

3.2 无功补偿容量的计算-8

3.3 电容的接法及分组方式-9

第四章  电容器组投切元件的选择-10

4.1 交流接触器-10

4.2 晶闸管电子开关-10

4.3 固态继电器-11

4.4 复合开关-11

4.4.1 复合开关的工作原理-12

4.5 复合开关的工作过程-12

第五章  控制系统的硬件软件设计-14

5.1 系统的总体设计-14

5.2 系统的硬件结构-15

5.3 控制系统的硬件电路设计-15

5.3.1 单片机型号的选择-15

5.3.2 电源电路设计-16

5.3.3 采样电路设计-17

5.3.4 模拟量的A/D转换-18

5.3.5 功率因数的测量电路-19

5.3.6 复位电路-21

5.3.7 显示电路-23

5.3.8 驱动电路-24

5.4 控制系统的软件设计-27

5.4.1 控制系统的流程图-27

5.4.2 功率因数角的测量-28

5.4.3 由功率因数角计算功率因数和无功功率-29

5.4.4 电容器组的投切控制-30

第六章  总结与展望-31

6.1 总结-31

6.2 展望-31

参考文献-32

致谢-34

附录-35

1 控制系统电路原理图-35

2 PCB布线图-37