基于单片机的无功补偿器设计
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据 的实 时显示 。此外 ，还 有Ｒ Ｓ ２ ３ ２ 接 口等 。
图２ 相位 差 检 测 电 路 图
２ 系统 的硬件设计
２ ． １ 相位差检测电路 相 位差 检测 电路 如图２ 所示。
如 图２ 所示 ，为 了便 于分 析 ，输 入 的Ｕ Ｕ。 通 过３ ９ ３ 电压 比较 器 将正 弦 波变 成 同频 率 的方 波 ｕ １ 、
计 算 ，然 后分 析 电 网得 出设 定 值 ，将 采 集信 号 的
图４ Ａ相 显 不 电 路
参 数 与 设 定 值 比 较 ，最 后依 据 九 域 图口 判 断 是 否 投 切 电 容 或 升 、 降 电压 ，保 证 接 近 设 定 值 。九 域 图原 理如 图３ 所示 。
wk.baidu.com值 — 机
数 片 ＝ ＝ 爿 ｃ 相 功 率 因 数 显 示ｌ
－ ， ｔ Ｒ Ｓ － ２ ３ ２ ￥ ￣ Ｅ ］
投 切控制电 路
Ｂ 相电流 ｌ 、 位差
互 感 器ｒ Ｂ 相 － － ） 计
ｌ
互 感器 ｒ 检 测 — 算 ｒ 畜
盆
１ 系统总体设计及原理
电力 系统 中，各设 备的参 数变量基 本 相 同，通
过 对 某一参数 的分 析 ，便可 以得到 整个设 备的运 行 情况 ，从 而基本 实现对 整个 系统 的 自动控 制 。 由
ｃ 互 相 感 电 器ｒ 压１ Ｃ 相 １ 位差
．．．．．．．．．．．．
系统 由ＡＴ ８ ９ Ｃ５ ２ 、相 位 差 检 测 电路 、投切 控 制 模 块 、显示模 块 和串行通 信等 组成 。其 中，互感器 是
将采 集 的线路信 号转换 成小 信号供 给相 位差检 测 电
路 ；相位 差检 测则是 检测信 号 的功率 因数 ；投切控
制 则负 责 电容 的投切 ，稳 定 电压 ；显示 电路 进行数
到 ＧＡ Ｔ Ｅ ０ ，作为 门控 信号 ；Ａ ０ 、Ａ１ 与７ ４ Ｌ Ｓ ３ ７ ３ 相
匐 似
连 锁 存地 址 ；ＣＬ Ｋ与 ＡＬ Ｅ相 连 ，用 于 时 钟 信 号 计
数 ；Ｃ Ｓ 、ＷＲ、Ｒ Ｄ等 对 ８ ２ ５ ３ 进 行 读 写 ， 当Ｃ Ｓ 高 电 平 时 ，计数 结束通 过 Ｏ Ｕ Ｔ 输 出。
投切电容 ， 使 功率因数 接近设定值 ， 提 高电力系统的供 电质量和经济运行 。经试验证明 ，该方 案简单可靠 ，有应用价值 。 关键词 ：相位检测 ；Ａ Ｔ ８ ９ ０ ５ ２ ；无功补偿
中囝分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ｌ （Ｉ － ） 一 ０ １ ０ ４ — ０ ３
务ｌ
匐 似
基于单 片机的无功补偿器设 计
Ｄｅ ｓｉ ｇｎ ｏｆ ｐａｓ ｓｉ ｖ ｅ ｐ ｏｗ ｅｒ ｃｏｍ ｐｅｎｓ ａｔ ｏｒ ｂ ａｓｅｄ ｏｎ ｓ ｉ ｎ ｇｌ ｅ－ ｃ ｈｉ ｐ ｍｉ ｃｒ ｏｃｏｍ ｐｕｔ ｅｒ
孙 立 平 ，程 耕 国
ＳＵＮ Ｌ ｉ ． ｐ ｉ ｎ ｇ ， ＣＨＥＮＧ Ｇｅ ｎ ｇ ． ｇｕ ｏ
可靠 运行 。
Ａ 互 相 感 电 器 压ｌ ｒ 、 Ａ 相 １ Ａ 相 电 流１ 位 差 — ’ 相 检测 位
．
＝ ＝ 爿 Ａ 相 功 率 因 数 显 示ｌ Ｂ 相 功 率 因 数 显 示Ｉ
Ｂ 相 电 压Ｉ
互感器 ｒ
差 ． 卜 ’ 监
Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ （ 上） ． ３ ０
０ 引言
随 着信 息 技 术 的不 断 发 展 ， 居 民 用 电量 的 急 速 上 升 ， 电力 系 统 中 的无 功 功 率 无 法 得 到平 衡 ， 影 响 了 系统 的 正 常 运 行 ，严 重 的 甚 至 还 会导 致设 备 烧 坏 ，系统 瘫 痪 ，造 成用 电的 不便 ¨ 卫 】 。针 对 以 上 问题 ，本 文 采 用基 于 ＡＴ ８ ９ Ｃ ５ ２ 的 自动 补 偿 系 统 进 行补 偿 ，从 而 降 低 线 损 ，稳 定 电压 ，保 证 系 统
２ ． ２ 投 切 电容 模块
电力 系统 中 ，电 压 是衡 量 电 能 质量 的一 个 重
要 指 标 ， 而且 电 压 和 无 功 的 关 系 十 分 密 切 ，互 相
影 响，因此可以根据电压的变化和无功的分布 ，
对 电 网进 行 调 节 。 首 先 对 采 集 的 信 号 进 行 判 断 并
相
Ａ 相 Ｂ 相 Ｃ
电 电
Ｃ 相电流 ｌ 检测
电
互 感器 ｒ
容
图 １ 系统 框 架 图
容
容
于现 在 电网系统 中三相 不平衡 的情 况很 多 ，三相 动
态补 偿 已无 法 解决不平 衡 的问题 ，因此 ，采用动 态 和 分相 相 结合 的 补偿 方式 。其 框 架 图如 图 １ 所示 。
摘
（ 武汉科技大学 信息科学与工程学院 高级运动控制研究室，武汉 ４ ３ ０ ０ ８ １ ） 要 ：功率因数 是电力系统正常运行的 重要 因素之一 。为 了实现配 电网无功补偿 ，设计 了自动分相补 偿方 案 ，以ＡＴ ８ ９ ０ ５ ２ 为核心 ，通过检 测电路获得 电压与 电流 的相位差 ，并依据九域图确定是否
收稿 日期：２ ０ １ ２ － ０ ５ —１ １ 作 者简介：孙立平 （ １ ９ ８ ５ －），女，山东泰安人 ，硕士研究生 ，研究方 向为控制理论及应用。 ［ １ ０ ４ ］ 第３ ５ 卷 第１ 期 ２ ０ １ ３ — ０ １ （ Ｉ － ）
ｌ
¨ ２ ， 经 Ｄ触 发 器 得 到 相 位 差 Ｏ 。 Ｏ 与Ｐ １ ． ２ 相 与 接
图２ 相位 差 检 测 电 路 图
２ 系统 的硬件设计
２ ． １ 相位差检测电路 相 位差 检测 电路 如图２ 所示。
如 图２ 所示 ，为 了便 于分 析 ，输 入 的Ｕ Ｕ。 通 过３ ９ ３ 电压 比较 器 将正 弦 波变 成 同频 率 的方 波 ｕ １ 、
计 算 ，然 后分 析 电 网得 出设 定 值 ，将 采 集信 号 的
图４ Ａ相 显 不 电 路
参 数 与 设 定 值 比 较 ，最 后依 据 九 域 图口 判 断 是 否 投 切 电 容 或 升 、 降 电压 ，保 证 接 近 设 定 值 。九 域 图原 理如 图３ 所示 。
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１ 系统总体设计及原理
电力 系统 中，各设 备的参 数变量基 本 相 同，通
过 对 某一参数 的分 析 ，便可 以得到 整个设 备的运 行 情况 ，从 而基本 实现对 整个 系统 的 自动控 制 。 由
ｃ 互 相 感 电 器ｒ 压１ Ｃ 相 １ 位差
．．．．．．．．．．．．
系统 由ＡＴ ８ ９ Ｃ５ ２ 、相 位 差 检 测 电路 、投切 控 制 模 块 、显示模 块 和串行通 信等 组成 。其 中，互感器 是
将采 集 的线路信 号转换 成小 信号供 给相 位差检 测 电
路 ；相位 差检 测则是 检测信 号 的功率 因数 ；投切控
制 则负 责 电容 的投切 ，稳 定 电压 ；显示 电路 进行数
到 ＧＡ Ｔ Ｅ ０ ，作为 门控 信号 ；Ａ ０ 、Ａ１ 与７ ４ Ｌ Ｓ ３ ７ ３ 相
匐 似
连 锁 存地 址 ；ＣＬ Ｋ与 ＡＬ Ｅ相 连 ，用 于 时 钟 信 号 计
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投切电容 ， 使 功率因数 接近设定值 ， 提 高电力系统的供 电质量和经济运行 。经试验证明 ，该方 案简单可靠 ，有应用价值 。 关键词 ：相位检测 ；Ａ Ｔ ８ ９ ０ ５ ２ ；无功补偿
中囝分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ｌ （Ｉ － ） 一 ０ １ ０ ４ — ０ ３
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基于单 片机的无功补偿器设 计
Ｄｅ ｓｉ ｇｎ ｏｆ ｐａｓ ｓｉ ｖ ｅ ｐ ｏｗ ｅｒ ｃｏｍ ｐｅｎｓ ａｔ ｏｒ ｂ ａｓｅｄ ｏｎ ｓ ｉ ｎ ｇｌ ｅ－ ｃ ｈｉ ｐ ｍｉ ｃｒ ｏｃｏｍ ｐｕｔ ｅｒ
孙 立 平 ，程 耕 国
ＳＵＮ Ｌ ｉ ． ｐ ｉ ｎ ｇ ， ＣＨＥＮＧ Ｇｅ ｎ ｇ ． ｇｕ ｏ
可靠 运行 。
Ａ 互 相 感 电 器 压ｌ ｒ 、 Ａ 相 １ Ａ 相 电 流１ 位 差 — ’ 相 检测 位
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＝ ＝ 爿 Ａ 相 功 率 因 数 显 示ｌ Ｂ 相 功 率 因 数 显 示Ｉ
Ｂ 相 电 压Ｉ
互感器 ｒ
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Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ （ 上） ． ３ ０
０ 引言
随 着信 息 技 术 的不 断 发 展 ， 居 民 用 电量 的 急 速 上 升 ， 电力 系 统 中 的无 功 功 率 无 法 得 到平 衡 ， 影 响 了 系统 的 正 常 运 行 ，严 重 的 甚 至 还 会导 致设 备 烧 坏 ，系统 瘫 痪 ，造 成用 电的 不便 ¨ 卫 】 。针 对 以 上 问题 ，本 文 采 用基 于 ＡＴ ８ ９ Ｃ ５ ２ 的 自动 补 偿 系 统 进 行补 偿 ，从 而 降 低 线 损 ，稳 定 电压 ，保 证 系 统
２ ． ２ 投 切 电容 模块
电力 系统 中 ，电 压 是衡 量 电 能 质量 的一 个 重
要 指 标 ， 而且 电 压 和 无 功 的 关 系 十 分 密 切 ，互 相
影 响，因此可以根据电压的变化和无功的分布 ，
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Ａ 相 Ｂ 相 Ｃ
电 电
Ｃ 相电流 ｌ 检测
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图 １ 系统 框 架 图
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于现 在 电网系统 中三相 不平衡 的情 况很 多 ，三相 动
态补 偿 已无 法 解决不平 衡 的问题 ，因此 ，采用动 态 和 分相 相 结合 的 补偿 方式 。其 框 架 图如 图 １ 所示 。
摘
（ 武汉科技大学 信息科学与工程学院 高级运动控制研究室，武汉 ４ ３ ０ ０ ８ １ ） 要 ：功率因数 是电力系统正常运行的 重要 因素之一 。为 了实现配 电网无功补偿 ，设计 了自动分相补 偿方 案 ，以ＡＴ ８ ９ ０ ５ ２ 为核心 ，通过检 测电路获得 电压与 电流 的相位差 ，并依据九域图确定是否
收稿 日期：２ ０ １ ２ － ０ ５ —１ １ 作 者简介：孙立平 （ １ ９ ８ ５ －），女，山东泰安人 ，硕士研究生 ，研究方 向为控制理论及应用。 ［ １ ０ ４ ］ 第３ ５ 卷 第１ 期 ２ ０ １ ３ — ０ １ （ Ｉ － ）
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