一、课题综述及研究意义 电网输出的功率包括两部分：一是有功功率：直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；二是无功功率：不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率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，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供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，这就是无功补偿。 进行合理的无功功率补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。目前，中国电网的建设和运行中一个长期存在的问题是无功补偿容量不足和不合理，因此对无功补偿装置进行研究，其意义是十分明显的。
二、课题拟采取的研究方法和技术路线 （1）首先分析电网无功补偿的基本原理与方法，并着重对晶闸管投切电容器（TSC）的原理、接线方式、补偿容量的计算做出了介绍。 (2)完成系统的硬件电路设计。完成TSC主电路的设计及元件选型。完成控制部分电路的设计，控制部分主控芯片采用MSP430F149单片机，围绕它设计信号采集、投切控制、参数计算、人机交互、通信等模块的电路图设计。 (3)完成系统软件方面的设计，给出了具体的软件流程图。对传统的投切控制规则进行分析并加以改进设计以体现补偿系统的智能性。
三、主要参考文献 [1]刘宏志.基于MSP430的高压智能无功补偿控制器的研制[D].西北工业大学,2004. [2]毛喜旺.基于MSP430的动态无功补偿控制器的研究[D].南京理工大学,2012. [3]王庚良.10kV配电系统无功补偿技术与经济性研究[D].华北电力大学,2014. [4]张晓燕,梁琛,郑伟,智勇,王维洲.一种新型智能低压无功补偿装置的设计[J].低压电器,2012,20:40-43+60. [5]王忠清,杨建宁.谈晶闸管投切电容器TSC的触发电路[J].电力电容器,2007,04:30-36. [6]巩庆.晶闸管投切电容器动态无功补偿技术及其应用[J].电网技术,2007,S2:118-122. [7]巫付专,吴必瑞,蒋群.基于MSP430的无功补偿系统设计与实现[J].自动化仪表,2009,02:33-35+38. [8]赵伟,罗安,唐杰,邓霞.静止无功发生器与晶闸管投切电容器协同运行混合无功补偿系统[J].中国电机工程学报,2009,19:92-98. [9]李彬,王朝阳,卜涛,于学伟.基于MSP430F149的最小系统设计[J].国外电子测量技术,2009,12:74-76. [10]农为踊,程汉湘,陈发纲,周海霞.复合型晶闸管投切电容器装置设计[J].电力电容器与无功补偿,2009,06:45-47+65. [11]陈茂勇,郭西进.基于MSP430系列单片机的智能无功补偿控制器[J].电力建设,2005,06:57-59. [12]孙文涛.智能无功补偿控制器的设计[D].西北工业大学,2003. [13]杨平,王威.MSP430系列超低功耗单片机及应用[J].国外电子测量技术,2008,12:48-50. [14]朱宝军,邹春梅.基于MOC3083的晶闸管触发电路设计[J].电子质量,2012,12:6-8. [15]葛廷友.高压配电网无功补偿控制策略研究[D].沈阳农业大学,2011. [16] LXu，VGAgelidis，EAcha.Development Consideration of DSP-controlledSTATCOM[J]．EE Procelectric Power Applications，2006，148(5)：449-455． [17] F．Nakajima，T．Yamazaki．Design and type test of a light-triggered thyristorvalve for back-to-back system[J]，IEEE Transactions on PowerDelivery．1993，9(2)：100-105． [18] Gyugyi L． Reactive Power Generation and Control by Thyristor Circuits [J]． IEEE 1976 PESC Record，1976：174-184． [19] 杨杰. 29KV高压晶闸管管阀触发系统隔离技术和晶闸管过电压保护方法[J]. 机车电传动，2000，(2)：50-55． [20] 刘会金. 电容器并补大功率晶闸管阀的研究[J]. 电力系统及其自动化学报，2001，(1)：33-35．
系统应该达到以下的设计要求： （1）控制系统可以准确的采集并计算出配电网电压、电流、视在功率无功功率、功率因数等相关数据。 （2）控制系统使用智能、优越的无功控制策略能够有效的完成电容器投切以维持系统功率的稳定。 （3）控制系统采用的投切电路硬件及软件可以有效的防止投切时刻产生的过电压。 （4）系统具有良好的人机交互。 （5）系统具有良好的通讯功能，可以通过RS-232与上位机进行通信，存储电网相关数据并可以通过上位机完成系统参数的修改。 |
