简述低压电力无功补偿单片机控制技术

简述低压电力无功补偿单片机控制技术

发表时间：2017-10-24T11:32:47.707Z 来源：《电力设备》2017年第16期作者：李庆邓晓燕

[导读] 摘要：低压电力无功补偿是解决电网系统无功损耗问题的主要方法。低压电力无功补偿单片机控制技术具有调节性强、精密度高以及智能化程度高的特点。装置主要利用单片机技术进行自动化投切控制。

（武警警官学院四川成都 610213）

摘要：低压电力无功补偿是解决电网系统无功损耗问题的主要方法。低压电力无功补偿单片机控制技术具有调节性强、精密度高以及智能化程度高的特点。装置主要利用单片机技术进行自动化投切控制。

关键词：电力无功补偿；单片机；控制技术

单片机控制技术可避免传统控制技术的诸多弊端，具有控制智能、运算测量精密快捷等的优点，对电网运行的安全性和可靠性有着重要的意义。

1传统低压无功自动补偿问题

在电网运行当中，因为大量的非线性负载运行而产生有功功率之外的消耗被称为无功功率，这种消耗通常都是电流在经过输电线路、变压器时引发的，因此电网一般级数越低，无功功率消耗就越大。当前，随着国家工业化、信息化步伐的逐步加快，社会电能供需矛盾明显，电能无功损耗大的问题日益突出。目前国内常用的低压无功自动补偿技术存在问题较多，具体表现在以下方面：

1.1不能实现电容器温度、三相平衡保护及检测要求

低压无功自动补偿装置是目前无功损耗的主要预防措施，它在电力系统中有效的预防了电力无功损耗的发生，但是在环境温度、谐波、自身温度以及漏电方面还存在一定的不足之处。因此在低压无功补偿装置的应用中，我们需要将温度保护作为研究重点。但是传统的低压无功补偿自动装置在应用中除了能实现电容器温度保护、三相不平衡保护外，对其他温度和原件的保护能力较差，因此要求工作人员在工作中必须有过硬的操作技术和较高的专业素质。

1.2调整困难

传统的低压无功补偿自动装置在产品完成投入使用之后，要想对容量、电压允许量等参数进行调整非常困难。但是在许多特殊的工作场所，低压无功补偿自动装置需要结合实际情况来不断调整电容量、电压允许量。因此，在后续建设的低压无功补偿自动装置在应用的时候，必须要对无功补偿装置的容量进行大范围调整。

1.3控制精度低，效率低

传统的低压无功补偿自动装置在应用之中，存在显著的控制难度大、工作效率低的特点，同时控制精度也非常低，电容器在切断的时候容易引发较大的涌流，使系统电压瞬间增高，给电力系统运行稳定性造成威胁。

2低压电力无功补偿单片机控制技术的特点

低压电力无功补偿单片机控制技术是以无功功率为主要投切依据，以功率因数为辅助投切依据，通过单片机软件计算完成投切工作，实现低压电力无功补偿的一种技术，其主要特点体现在以下方面：

1）低压电力无功补偿单片机控制技术具有较高的调节性。可以通过对装置容量的调节弥补无功限额方面的缺陷，使整个单片机控制系统更加完善。

2）低压电力无功补偿单片机控制技术中使用的单片机具有较高的精密性。单片机作为低压电力无功补偿的控制器，控制着整个电容器投切的进行。

3）低压电力无功补偿单片机控制技术的智能化程度高。可以对运行过程中出现的故障进行自动检测、诊断，可以智能化监测电容器的温度，避免电能的过量供应。

3低压电力无功补偿单片机控制技术原理与方法

在低压电力无功补偿单片机控制技术改变了传统的手动投切方法，在系统运行中实现了容量的自动化投切。

3.1单片机的控制过程分析

单片机是无功补偿装置的控制器，单片机控制系统由放大电路、比较器、衡数转换器等组件构成，通常由八个容量值不等的电容器构成系统的控制回路，容量值的大小不是固定的，而是根据不同情况进行相应的设定。单片机控制系统主要根据判断进线回路线路的性质的不同实现运作，达到系统控制的对应变化。进线回路有相电流和线电压，通过装置对其数值的运算，进行两者比对，判断出在某一时间点上线路的性质。如果在这一个时间点系统的控制没有发生变化，说明比较器无任何输出状态，即此时线路性质为阻性负载；相反，如果在某一时间点上线路的性质为感性，此时进线回路的线路与模拟量的功率因数大小会形成一个反比关系，而模拟量如果越来越大，这个功率因素也会越来越低。模拟量是由线路的感性性质引起，从比较器输出的一个模拟数值。这个数值会经过衡数转换器的转换和单片机的输出放大器的放大，从转化来的八位数量值放大，引起系统的相关操作反应，使八个电容器向控制系统投入，引起系统的震荡，进而投入控制系统的运行。

3.2单片机的设定方法分析

在单片机控制技术的实际应用中，需要在低压电力无功补偿控制系统中频繁地获取进线回路中线路的相电流和线电压的数值，因为在无功补偿装置中，系统的负载不是一成不变的，而是随着功率因数的变化而不断变化。电容器的启动需要通过比较器对采集数字的比较以及衡数转换器和输出放大器等装置对模拟值的加工处理，转化为八位的数字值产生作用，电容器的再次启动就是这个数据采取、数值转换过程的重复。所以，对于进线回路的线路相电流和线电压数值的采样的一个关键要素是脉冲时间的把控，时间的长短关系到无功补偿系统的补偿效果，同时影响到电容器的使用。如果采样脉冲时间过于短暂，则会导致电容器启动次数的增加，频繁的启动会给电容器造成损伤，减短电容器的使用寿命；相反，如果采样脉冲时间太过长，就不能及时有效地捕捉到系统功率因数的变化情况，造成系统反应的失效，使补偿值停滞在上一个无功补偿阶段，达不到预期的补偿效果。

3.3单片机的系统分析

低压电力无功补偿装置的设计包括软件和硬件两个部分。软件设计主要采用准同步采样算法。硬件设计主要集电网信息的采集监测、

电容器的投切控制和计算无功补偿等功能于一体，体现装置的信息处理和系统控制的能力，具体包括单片机最小系统、控制模块和存储模块等。控制模块采用有触点的切换数值的电容器，该类器件应用广泛，对单片机系统的改造不构成影响，可以随时根据无功补偿控制的需要进行系统修改。

结语

在当前电网系统中，低压电力无功补偿单片机控制技术应用较为广泛，而且在技术上也已能够有效的满足电网运行的基本需求，同时单片机控制技术在实践应用过程中，其技术水平也得以不断的提升和完善，对于电网运行的安全性和可靠性具有极为重要的意义。

参考文献：

[1]朱照红.无功补偿自控方案在电力设计中的应用比较[J].电子科技，2012，25（10）.

[2]孙立平，程耕国.基于单片机的无功补偿器设计[J].制造业自动化，2013，35（1）.