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2電力無功補償的關鍵技術

在電氣自動化工程中，電力無功補償的電力負荷功率因數是重要的技術指標。在電力系統中，功率因數越大越好，功率因素越大，無功功率的傳輸就會大大減少，從而減少有功功率的損耗。因此，在電氣自動化工程中，應該適當提高電力負荷的功率因數，有效改善電壓質量。另外，并聯電容器補償無功功率也是電力無功補償的重要關鍵技術。用電容器的無功補償能夠有效降低電網線損，為用戶提供優質的電壓。其中，在電容器投入和切除的過程中，無功補償電壓會發生變化。

3具體應用

3.1設計真空斷路器

在電氣自動化中，利用無功補償設計能夠有效節約成本，被廣泛應用于實際工作中。借助于無功補償技術，將固定濾波器與合閘管調節電抗器有機結合起來，從而形成新的無功補償裝置。在實際使用過程中，有效保證了濾波器的電流平衡，最大限度地滿足電氣自動化系統的功率因數需求，在短時間內實現對系統的無功補償，從而在降低能耗方面發揮重要的作用。

3.2對用電客戶進行無功補償

在對用電客戶進行無功補償的過程中，主要的實現途徑有2種：①利用無功補償使用戶的實際電力功率因數與國家預期的電力功率因素相符，逐漸增多電費補償，增強群眾的節能意識，對用戶實現無功補償；②將無功補償技術應用于用戶內部配網中，有效降低無功消耗，減輕能源壓力。通過這2種途徑可以有效降低能耗，減輕用戶的經濟壓力。

3.3對回路電流進行無功補償

在對電流回路進行無功補償的工程中，主要手段是借助固定濾波器來實現。借助固定濾波器調節飽和電感器，改變其內部的磁能飽和程度，從而改變感性電流，最終實現對回路電流進行無功補償的效果。在這個過程中，回路中的感性電流與固定濾波器中的多余電容性相互抵消，從而保證了電流的平衡性。然后，用串聯的方法將濾波器和電抗器連接在一起，實現兩者的電壓串聯，調節降壓按鈕就可以實現對電壓的調控，降低電網中的電壓，最終實現無功補償的效果。

3.4應用實例——以某變電站為例

在實際生活中，該變電站是一個供電中心，承擔著整個區域的供電任務。由于區域內用戶的需求不同，所以，其供電的電壓等級也分為好多不同的類型。在配電過程中，按照“分級補償、就地平衡”的原則，在配電過程中普遍采用了無功補償技術，平衡了配電線路和電力用戶的無功功率，使變電站無需再單獨承擔無功電力。在該變電站的配電過程中，容性無功補償裝置得到了廣泛的應用，在該區域的電力配網中發揮著重要作用，極大地降低了電力輸送過程中的能量損耗，并且對負荷兩側的無功補償也起到了兼顧的作用。在使用過程中，容性無功補償裝置的相關性質是根據主變壓器容量來確定的，一般確定為主變壓器容量的10%～30%.在變電站的實際操作過程中，如果主變壓器的最大負荷為35～110kV，則必須保證高壓側功率因數要大于0.95.如果主變壓器的單臺容量大于40MVA，則應該為每臺主變壓器配置2組以上的容性無功補償裝置，以確保無功補償技術能夠正常運轉，保證技術的使用效果，實現降低能耗的目標。在該變電站的實踐過程中，應該以自身的無功損耗補償為主。為了確定最佳的補償容量，在實踐中應該遵循以下3個原則：①保證無功補償技術的主要應用場所是主變壓器的無功損耗，空載狀態和負載狀態下的無功損耗都包含于其中；②如果主變壓器長期處于輕負荷狀態，則補償容量可以直接選取最小值補償；③對于負荷重的主變壓器，應該先提高電壓幅度，根據電壓幅度的具體狀態選擇補償容量。

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0.前言

隨著電力電子裝置的廣泛應用,電網中的諧波污染也日益嚴重。另外,許多電力電子裝置的功率因數很低,給電網帶來額外負擔并影響供電質量。可見消除諧波污染并提高功率因數,已成為電力電子技術中的一個重要的研究領域。解決電力電子裝置的諧波污染和低功率因數問題的基本思路有兩條: (1)裝設補償裝置,以補償其諧波和無功功率; (2)對電力電子裝置本身進行改進,使其不產生諧波,且不消耗無功功率,或根據需要對其功率因數進行控制。

1.無功與諧波自動補償裝置的原理

1.1有源電力濾波器的原理

電力濾波器主要包括有源濾波器和無源濾波器,或兩者的混合,即混合濾波器。

有源電力濾波器(APF)根據其與補償對象連接的方式不同,分為并聯型和串聯型兩種,而并聯型濾波器在實際中應用較廣。下面以并聯型有源濾波器為例,介紹其工作原理。論文參考。HPF(High Pass Filter)是由無源元件RLC組成的高通濾波器,其主要作用是濾除逆變器高頻開關動作和非線性負載所產生的高頻分量;負載為諧波源,它產生諧波并消耗無功功率。有源電力濾波器主要由兩部分組成,即指令電流運算電路和補償電流發生電路(PWM信號發生電路、驅動電路和逆變主電路)。指令電流運算電路的作用是檢測出被補償對象中的諧波和無功電流分量,補償電流發生電路的作用是根據指令電流發出補償電流的指令信號,控制逆變主電路發出補償電流。

作為主電路的PWM變流器,在產生補償電流時,主要作為逆變器工作。為了維持直流側電壓基本恒定,需要從電網吸收有功電流,對直流側電容充電時,此時作為整流器工作。它既可以工作在逆變狀態,又可以工作在整流狀態,而這兩種狀態無法嚴格區分。

有源濾波器的基本工作原理是:通過電壓和電流傳感器檢測補償對象(非線性負載)的電壓和電流信號,然后經指令電流運算單元計算出補償電流的指令信號,再經PWM控制信號單元將其轉換為PWM指令,控制逆變器輸出與負載中所產生的諧波或無功電流大小相等、相位相反的補償電流,最終得到期望的電源電流。

1.2無功與諧波自動補償裝置的原理

為適應濾波器要求容量大這一特點,我們采用了有源電力濾波器與無源LC濾波器并聯使用的方式。其基本思想是利用LC濾波器來分擔有源電力濾波器的部分補償任務。由于LC濾波器與有源電力濾波器相比,其優點在于結構簡單、易實現且成本低,而有源電力濾波器的優點是補償性能好。兩者結合同時使用,既可克服有源電力濾波器成本高的缺點,又可使整個系統獲得良好的濾波效果。

在這種方式中,LC濾波器包括多組單調諧濾波器和高通濾波器,承擔了補償大部分諧波和無功的任務,而有源濾波器的作用是改善濾波系統的整體性能,所需要的容量與單獨使用方式相比可大幅度降低。

從理論上講,凡使用LC濾波器均存在與電網阻抗發生諧振的可能,因此在有源電力濾波器與LC濾波器并聯使用方式中,需對有源電力濾波器進行有效控制,以抑制無源濾波器與系統阻抗之間發生諧振。論文參考。

2.無功與諧波自動補償裝置控制系統設計

2.1系統技術指標

(1)適用電源電壓等級: 220 V(AC) , 380V(AC)

(2)有源濾波器補償容量: 50kVA(基波無功);150A(最大瞬時補償電流)

(3)可以控制的無源補償網絡的功率等級: 500kVA。

(4)在無源補償網絡容量范圍內,補償后的電源電流:功率因數高于0. 9,總諧波畸變系數(THD) <5%,三相負載電流的不對稱系數<3%。

(5)可適用的運行環境:室內;溫度-20~

55℃;相對濕度<90%。

2.2有源濾波器控制系統的設計

雙DSP芯片分別采用浮點芯片TMS320VC33和定點芯片TMS320LF2407,以下簡稱為VC33和F2407。對VC33來講,其運算能力很強,主頻最高為75MHz,但片內資源和對外I/O端口較少,邏輯處理能力也較弱,主要用于浮點計算和數據處理;而F2407正好相反,其片外接口資源豐富,I/O端口使用方便,但其精度和速度有一定限制。所以用于數據采集和過程控制。

中央控制器由F2407實現,主要用于①主電路電壓、電流的采集;②四象限變流器的控制;③無源補償控制指令的;④顯示、按鍵控制;⑤與上位機的通訊。兩個DSP芯片通過雙端口RAM完成數據交換。通過這兩個DSP芯片的互補結合,可充分發揮各自的優點,使控制系統達到最佳組合。各相無源補償網絡的控制及電流檢測由各自的控制器完成。各控制器通過光電隔離的RS-485通訊總線與F2407相連。

3.結論

3.1提出了一種新的電力系統諧波與無功功率的綜合動態補償方式,對無功與諧波自動補償裝置主電路和控制系統工作原理進行了分析。

3.2由于電源系統的諧波對應于一個連續的頻譜,投入有源濾波器可以大大改善濾波性能,并能抑制LC電路與電網之間的諧振。有源濾波器的控制系統采用了基于雙DSP結構的全數字化控制平臺。論文參考。

3.3在此項目的實踐中,電力系統的功率因數提高到0.9以上,完全符合此項目合同的技術性能指標。同時使供電網的諧波得到了有效抑制。通過儀器檢測5次、7次等諧波電流幾乎為零值。

【參考文獻】

[1]趙慶華,吳琦.無功補償電容器容量計算及放電器的配置[J].安徽電力職工大學學報,2003,(03).

[2]劉凱峰,鄭常寶.一種SVC試驗裝置的設計[J].安徽電子信息職業技術學院學報,2007,(06).

[3]楊孝志.幾種無功補償技術的分析和比較[J].安徽電力,2006,(02).

[4]柯勇,錢峰.有源電力濾波器諧波電流檢測研究及仿真[J].安徽工程科技學院學報(自然科學版),2008,(02).

[5]張艷紅,張興,林閩,呂紹勤,張崇巍.與建筑相結合的光伏并網發電示范電站[J]中國建設動態.陽光能源,2005,(06).

[6]朱連成,王琳,寧春明,刁嫣妲.基于EXB841的IGBT驅動保護電路的設計[J].遼寧科技大學學報,2008,(01).

[7]彭偉.電力變壓器差動保護誤動的非故障原因分析[J].安徽水利水電職業技術學院學報,2002,(02).

[8]許婭.供電系統中諧波產生原因及限制措施[J].安徽水利水電職業技術學院學報,2003,(02).

[9]范木宏,成立,劉合祥.電荷泵鎖相環的全數字DFT測試法[J].半導體技術, 2005,(04).

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0 引 言

我國電網的建設和運行中長期存在的一個問題是無功容量不足和配備不合理，特別是可調節的無功容量不足，快速響應的無功調節設備更少。論文格式。隨著全控型電力電子器件GTO，IGBT的發展，一種新型的無功補償裝置―靜止無功發生(STATCOM)器發展起來。1976年，美國學者L Gyugyi在其論文中提出了用電力半導體變流器進行無功補償的各種方案。它的原理和控制方法與SVC有很大不同。論文格式。它是將自換相橋式電路通過電阻和電抗器(包括變壓器的漏抗與電路中其他電抗)，或者直接并聯在電網上，根據輸入系統的無功功率和有功功率的指令，適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側電流就可以使該電路吸收或者發出滿足系統所要求的無功電流，實現動態無功補償的目的。

上世紀90年代初，Tokuo Ohnishi提出了一種將瞬時有功功率、無功功率用于PWM變換器閉環控制系統中的控制策略，隨后ToshihikoNoguchi等學者進行了研究并取得了進展[1]。由于電壓型STATCOM直接功率控制(DPC)系統具有更高的功率因數、低的THD、算法及系統結構簡單等優點，得到國內外學者的關注和研究。本文通過Simulink環境下的仿真模型進行了靜態補償效果和動態響應效果仿真，證明了這種控制策略的可行性。

1 電壓定向直接功率控制

現行的國外直接功率控制策略一般分為基于電壓定向控制(VOC)的DPC控制[2][3][4]與基于虛擬磁鏈定向控制(VF)的DPC，本文所討論的是VO-DPC。

VO-DPC系統采用電壓外環、功率內環結構。電壓外環起到快速跟蹤給定電壓的作用。瞬時功率根據檢測到的電壓ua，ub，uc和電流ia，ib，ic進行計算，得到瞬時有功和無功功率的估算值p、q及三相電壓ua，ub，uc在靜止αβ坐標中的uα，uβ。p、q與有功功率的給定值pref、無功功率的給定值qref比較后送入功率滯環比較器，輸出反映估算功率偏離給定功率的開關信號Sp，Sq，由電壓外環設定，qref設定為0，實現單位功率因數。uα，，uβ送入扇形選擇器，輸出為電源電壓矢量所處扇區的信號θn。根據，Sp，Sq，θn在開關表中選擇所需的Sa，Sb，Sc，去驅動主電路。

為實現對功率的實時控制和調節，不能采用常規的平均功率計算法，應采用瞬時功率計算。三相電壓型STATCOM瞬時功率按式(1)計算。

（1）

瞬時功率檢測信號與功率給定值送入定環寬的滯環比較單元，輸出相應的比較狀態值Sp、Sq。Sp和Sq只有兩種狀態，即1和0，Sp=1表示期望開關動作能使瞬時有功功率p增加，Sp=0表示期望開關動作能使p減小。Sq=1表示期望開關動作能使瞬時無功功率q增加，Sq=0表示期望能使q減少。把得到的Sp、Sq與扇區選擇信號θn一起送

圖1 三相VSR DPC系統框圖

入開關表，進而確定DPC系統所需的開關狀態，即Sa、Sb、Sc的取值。Sp、Sq按下列規則確定[5]

（2）

(3)

式中Hp、Hq為有功和無功功率滯環比較器的環寬。由于采用了滯環控制，因此造成了VSR開關頻率不固定，本文按給定值的5%選取，Hp、Hq決定了功率控制精度，亦決定了STATCOM的開關頻率。

1）電壓空間矢量扇區劃分

為實現三相VSR電壓空間矢量位置的選擇，需將三相電壓ua，ub，uc變換成uα，uβ，由uα，uβ確定電源電壓矢量u的幅角θ，θ=arctan(uβ/uα)，根據θ確定u的位置。將電壓空間矢量劃分為12個扇區，如圖2所示。θn由式(4)確定。例如θ=arctan(uβ/uα)=-30°-0°，說明電壓空間矢量u在θ1扇區內。

(4)

圖2 DPC系統電壓空間矢量劃分

2）開關表實現[6][7]

表1 直接功率控制開關表

Sa、Sb、Sc的取值決定于所需的ur，ur為離散值U1U2…U7其值由Sa、Sb、Sc及Udc決定，其模值為：

(5)對STATCOM的拓撲結構，應用KVL，得：

(6)

若忽略交流側電阻，可得電壓矢量方程為：

(7)

進而可得：

(8)

2 STATCOM的仿真分析

2.1靜態補償效果輸入交流電壓有效值：ea=eb=ec=220V，系統的負載為阻感負載，電阻R=8歐，電感L=22mH，STATCOM的交流側輸入電感L=4mH，直流側電壓為800V，直流側電容C=1100uF。論文格式。仿真波形如下：

(a)補償前的電網電壓電流 (b)補償后的電網電壓電流

圖3 補償前后的電網電壓電流

(a)直流側電壓和補償后的(b)直流側電壓的放大波形

圖4直流側電壓和補償后的電網電壓電流和直流側電壓的放大波形

圖3為補償前后的電網電壓電流。圖4為直流側電壓的情況，可看出直接側電壓超調很小且調節時間很短，這對于STATCOM的補償效果是關鍵的。

2.2動態響應效果仿真參數同上，但在0.08s-0.16s系統的負載變為電阻R=8歐，電感L=44mH。以此來觀察在負載突增突減時控制系統的響應情況。仿真波形如下：

(a)補償前的電網電壓電流(b)補償后的電網電壓電流

圖5 補償前后的電網電壓電流

(a)直流側電壓(b)直流側電壓的放大波形

圖6直流側電壓

(a) 有功功率的跟蹤效果(b) 無功功率的跟蹤效果

圖7 有功功率和無功功率的跟蹤效果

圖5為補償前后的電網電壓電流，說明直接功率控制系統的動態響應效果很好。圖6顯示為直流側電壓的情況，圖6(b)可以看出負載的突變基本對于直流側電壓沒有影響。圖7所示的為有功功率和無功功率的跟蹤效果，負載突變時有功和無功功率的給定也會發生突變，但跟蹤效果并未受影響。

仿真從靜態和動態兩個角度對系統的補償性能和魯棒性進行了驗證，仿真中的無功補償效果及功率環的跟蹤效果說明系統具有良好的控制性能。

3 總結

本文通過對VO-DPC系統動靜態的仿真，驗證了系統良好的動態性能，另外由于功率環只對瞬時有功和無功功率的標量位進行動態比較，具有高功率因數，低諧波等優點。因此，直接功率控制是STATCOM較為完善的控制策略，值得進一步研究。

參考文獻：

[1羅安.電網諧波治理和無補償技術及裝備[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2] 董云龍，吳杰，王念春，張穎.無功補償技術綜述[[J].節能.2003年第9期.

[3] T.J.E.米勒主編，胡國根譯，何仰贊校.電力系統無功功率控制[M].北京：水利電力出版社.

[4] 吳剛，楊明潔.大型水平軸風力發電機的典型控制策略[J].新能源，2000,22(7):39-42.

[5 王承熙，張源.風力發電[M].北京:中國電力出版社，2003.

篇（4）

關鍵詞： 無功補償；FPGA；改進九區圖

Key words： reactive power compensation；FPGA；improved nine area chart

中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）29-0045-02

0 引言

當前，煤炭資源在我國能源結構中仍然占有很大比重，所以煤炭資源的穩定生產關系極其重要。煤炭資源的開發和生產過程中所用到的大型設備如主、副井提升機、采煤機等都是以電能作為其動力能源的設備，因此一定要保證煤炭部門的正常用電。煤炭工業屬于一級電力用戶，但因地域環境等因素，不少煤礦距離大電網較遠，使得用電電壓較低，功率因數低于正常水平，無功功率不足，且廣泛存在著三相異步電動機等大量的感性負荷，消耗大量無功，使得功率因數進一步降低，致使用電設備無法正常工作或損壞。

1 井下無功補償設備與補償方式

井下的無功補償設備一般有以下幾種靜止電容器、靜止補償器與靜止無功發生器等，常用的補償方式有就地無功補償、分散無功補償和集中無功補償等，這幾種補償設備和補償方式各有各的優缺點，使用時根據井下電力系統的實際情況進行選擇。并聯電容器無功補償技術是提高功率因數最直接、最經濟的方式，且一般采用就地補償的補償方式，通過控制系統自動投切電容器，無功補償的距離最短，減少無功在電力線路上的傳輸，節約電能。

2 無功補償的基本原理

電力系統中的感性負荷需要消耗系統無功功率，使得系統無功減少，相應的功率因數降低，電壓水平下降，而電容器等可產生無功功率的設備可以并聯在感性負荷處，產生容性無功功率，以補償感性設備消耗的無功，使功率因數增大，電壓水平上升，起到補償目的。

若系統的有功功率為P，我們假設有功功率P一定的情況下，感性負荷需要的無功功率為Q。沒有進行補償時系統無功功率為Q1，功率因數角為θ1，在此處進行無功補償，補償容量為Q2，則相應的功率因數角增大為θ2，功率因數值也相應增大，而復功率的有效值卻減少了，提高了送電量，減少了無功在電力線路上的傳播，節約了電能。另外，當系統無功不足時，產生的直接后果就是線路的電壓過低，導致線路的電壓損耗增大。

圖2中系統的無功需求為QS，由電源提供的無功為QN，無功功率平衡后所決定的電壓水平為正常電壓水平UN，但當系統電源所提供的無功功率較少（圖2中為QM）時，無功功率經過一定的條件也能達到平衡，但此時所決定的電壓水平就會低于正常水平為U，使得一些設備因電壓過低而被迫停機，所以當系統出現無功不足時需要及時進行合理的補償，才可以有效避免這類情況的發生。

3 實現方法

在計算無功功率時需要對其進行快速傅里葉變換的復化計算，用以得到近乎瞬時的無功功率值，然后通過FPGA的相應的控制程序實現對并聯電容器組地投切，起到補償或減少無功的目的。系統電網中某次諧波的無功功率的計算式Qk=■（WukNik-NukWik）（1）

上式中的 Wuk、Nik、Nuk、Wik分別對應該次諧波下電壓和電流信號的傅立葉變換系數。經FFT運算即可得到無功功率的表達式為

Qk=■{H2（k）+L2（S-k）-L2（k）-H2（S-k）}（2）

其中H、L為復數的實部和虛部兩個數組，進行FFT時相應的蝶形運算的因子為D′s=cos？茲-jsin？茲 ？茲=■r

計算得到無功功率值后需要進行相應的控制策略分析，得到并聯電容器的動作方式。控制策略一般選取無功功率補償常用到的九區圖控制策略，但因其本身存在著振蕩及裝置頻繁動作的缺陷，所以需對九區圖進行一些優化。

即在原有九個區域的基礎上，把其中2、4、6、8四個區域又各自分成兩個小區域，其中ΔQ為分接頭調節一檔引起的無功最大變化量，ΔU為為投切一組電容器組引起的電壓最大變化量。這樣進行改進之后使得無功功率的判斷更為準確，不會在邊界線上來回振蕩，造成并聯電容器的頻繁投切。在使用FPGA完成對電容器的投切控制操作時需要在軟件中設置采集電壓電流信號的硬件接口和控制并聯電容器投切的硬件接口而且需要對軟件系統進行優化，減少延時，以保證準確快速地實現無功功率的補償。

4 結束語

對煤礦電網無功功率進行補償，文中用FPGA實現對無功功率的實時動態補償，且采用改進九區圖進行補償的控制策略設置，避免了設備的誤動作與振蕩現象的發生。改善了電網電壓水平，提高了功率因數，極大地改善了煤礦電力系統的電能質量，具有很好的推廣價值。

參考文獻：

[1]盧軍曉，王富元.煤礦井下電力系統諧波與無功功率綜合補償的研究[J].裝備制造技術，2010（8）.

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無功補償是借助于無功補償設備提供必要的無功功率，以提高系統的功率因數，降低電能的損耗，改善電網電壓質量。

從電網無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級網絡和輸配電設備都要消耗一定數量的無功功率，尤其是以低壓配電網所占比重最大。為了最大限度的減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設備的效率，無功補償設備的配

置，應按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。

一、低壓配電網無功補償的方法

隨機補償：隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。

隨器補償：隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。

跟蹤補償：跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。

二、無功功率補償容量的選擇方法

無功補償容量以提高功率因數為主要目的時，補償容量的選擇分兩大類討論，即單負荷就地補償容量的選擇（主要指電動機）和多負荷補償容量的選擇（指集中和局部分組補償）。

（一）單負荷就地補償容量的選擇的幾種方法

1．美國：Qc=（1/3）Pe

2．日本：Qc=（1/4~1/2）Pe

3．瑞典：Qc≤√3UeIo×10-3 (kvar)Io-空載電流=2Ie(1-COSφe )

若電動機帶額定負載運行，即負載率β=1，則：Qo

根據電機學知識可知，對于Io/Ie較低的電動機（少極、大功率電動機），在較高的負載率β時吸收的無功功率Qβ與激勵容量Qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導線較長，無功經濟當量較高的大功率電動機以較高的負載率運行方式下，此式來選取是合理的。

4．按電動機額定數據計算：

Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar)

K為與電動機極數有關的一個系數

極數：2468 10

K值： 0.70.750.80.850.9

考慮負載率及極對數等因素，按式（4）選取的補償容量，在任何負載情況下都不會出現過補償，而且功率因數可以補償到0.90以上。此法在節能技術上廣泛應用，特別適用于Io/Ie比值較高的電動機和負載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負載運行狀態下，其補償效果較差。

（二）多負荷補償容量的選擇

多負荷補償容量的選擇是根據補償前后的功率因數來確定。

1．對已生產企業欲提高功率因數，其補償容量Qc按下式選擇：

Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm

式中：Km為最大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補償容量計算系數，可取0.8～0.9;Tm為企業的月工作小時數；tgφ1、tgφ2是指負載阻抗角的正切，tgφ1=Q1/P，tgφ2= Q2/P；tgφ（UI）可由有功和無功電能表讀數求得。

2．對處于設計階段的企業，無功補償容量Qc按下式選擇：

Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)

式中Kn為年平均有功負荷系數，一般取0.7～0.75;Pn為企業有功功率之和；tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據企業負荷性質查手冊近似取值，也可用加權平均功率因數求得cosφ1。

多負荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。

三、無功補償的效益

在現代用電企業中，在數量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統中，以致電網傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數在0.70～0.85之間。企業消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網無功功率的輸入，會給用電企業帶來效益。

（一）節省企業電費開支。提高功率因數對企業的直接經濟效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發，對不同企業的功率因數規定了要求達到的不同數值，低于規定的數值，需要多收電費，高于規定數值，可相應地減少電費。使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。

（二）降低系統的能耗。補償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1，為分析問題方便，可認為U2≈U1從而導出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，這樣線損 P減少的百分數為：

ΔP%= (1-I2/I1)×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%

當功率因數從0.70～0.85提高到0.95時，由上式可求得有功損耗將降低20%～45%。

（三）改善電壓質量。以線路末端只有一個集中負荷為例，假設線路電阻和電抗為R、X，有功和無功為P、Q，則電壓損失ΔU為：

U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 兩部分損失：PR/ Ue輸送有功負荷P產生的；QX/Ue輸送無功負荷Q產生的；

配電線路：X=（2~4）R，U大部分為輸送無功負荷Q產生的

變壓器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 變壓器U幾乎全為輸送無功負荷Q產生的。

可以看出，若減少無功功率Q，則有利于線路末端電壓的穩定，有利于大電動機的起動。

（四）三相異步電動機通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下：

S=P/ COSφ1×[（ COSφ2/ COSφ1）-1]

如一臺額定功率為155KW水泵的電機，補前功率因數為0.857，補償后功率因數為0.967，根據上面公式計算其增容量為：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA

四、結束語

在配電網中進行無功補償、提高功率因數和做好無功優化，是一項建設性的節能措施。本文簡要分析了三種無功補償的方法和兩種無功功率補償容量的選擇方法以及無功補償后的良性影響。在實際設計中，要具體問題具體分析，使無功補償應用獲得最大的效益。

篇（6）

無功補償是借助于無功補償設備提供必要的無功功率，以提高系統的功率因數，降低電能的損耗，改善電網電壓質量。

從電網無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級網絡和輸配電設備都要消耗一定數量的無功功率，尤其是以低壓配電網所占比重最大。為了最大限度的減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設備的效率，無功補償設備的配

置，應按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。

一、低壓配電網無功補償的方法

隨機補償：隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。

隨器補償：隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。

跟蹤補償：跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。

二、無功功率補償容量的選擇方法

無功補償容量以提高功率因數為主要目的時，補償容量的選擇分兩大類討論，即單負荷就地補償容量的選擇（主要指電動機）和多負荷補償容量的選擇（指集中和局部分組補償）。

（一）單負荷就地補償容量的選擇的幾種方法

1．美國：Qc=（1/3）Pe

2．日本：Qc=（1/4~1/2）Pe

3．瑞典：Qc≤√3UeIo×10-3(kvar)Io-空載電流=2Ie(1-COSφe)

若電動機帶額定負載運行，即負載率β=1,則：Qo根據電機學知識可知，對于Io/Ie較低的電動機（少極、大功率電動機），在較高的負載率β時吸收的無功功率Qβ與激勵容量Qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導線較長，無功經濟當量較高的大功率電動機以較高的負載率運行方式下，此式來選取是合理的。

4．按電動機額定數據計算：

Q=k(1-cos2φe)3UeIe×10-3(kvar)

K為與電動機極數有關的一個系數

極數：246810

K值：0.70.750.80.850.9

考慮負載率及極對數等因素，按式（4）選取的補償容量，在任何負載情況下都不會出現過補償，而且功率因數可以補償到0.90以上。此法在節能技術上廣泛應用，特別適用于Io/Ie比值較高的電動機和負載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負載運行狀態下，其補償效果較差。

（二）多負荷補償容量的選擇

多負荷補償容量的選擇是根據補償前后的功率因數來確定。

1．對已生產企業欲提高功率因數，其補償容量Qc按下式選擇：

Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm

式中：Km為最大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補償容量計算系數，可取0.8～0.9;Tm為企業的月工作小時數；tgφ1、tgφ2是指負載阻抗角的正切，tgφ1=Q1/P，tgφ2=Q2/P；tgφ（UI）可由有功和無功電能表讀數求得。

2．對處于設計階段的企業，無功補償容量Qc按下式選擇：

Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)

式中Kn為年平均有功負荷系數，一般取0.7～0.75;Pn為企業有功功率之和；tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據企業負荷性質查手冊近似取值，也可用加權平均功率因數求得cosφ1。

多負荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。三、無功補償的效益

在現代用電企業中，在數量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統中，以致電網傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數在0.70～0.85之間。企業消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%,如果把功率因數提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網無功功率的輸入，會給用電企業帶來效益。

（一）節省企業電費開支。提高功率因數對企業的直接經濟效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發，對不同企業的功率因數規定了要求達到的不同數值，低于規定的數值，需要多收電費，高于規定數值，可相應地減少電費。使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。

（二）降低系統的能耗。補償前后線路傳送的有功功率不變，P=IUCOSφ，由于COSφ提高，補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1,為分析問題方便，可認為U2≈U1從而導出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2=COSφ2/COSφ1,這樣線損P減少的百分數為：

ΔP%=(1-I2/I1)×100%=（1-COSφ1/COSφ2）×100%

當功率因數從0.70～0.85提高到0.95時，由上式可求得有功損耗將降低20%～45%。

（三）改善電壓質量。以線路末端只有一個集中負荷為例，假設線路電阻和電抗為R、X,有功和無功為P、Q,則電壓損失ΔU為：

U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV)兩部分損失：PR/Ue輸送有功負荷P產生的；QX/Ue輸送無功負荷Q產生的；

配電線路：X=（2~4）R，U大部分為輸送無功負荷Q產生的

變壓器：X=（5~10）RQX/Ue=(5~10)PR/Ue變壓器U幾乎全為輸送無功負荷Q產生的。

可以看出，若減少無功功率Q,則有利于線路末端電壓的穩定，有利于大電動機的起動。

（四）三相異步電動機通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下：

S=P/COSφ1×[（COSφ2/COSφ1）-1]

如一臺額定功率為155KW水泵的電機，補前功率因數為0.857，補償后功率因數為0.967，根據上面公式計算其增容量為：（155÷0.857）×[（0.967÷0.857）-1]=24KVA

四、結束語

在配電網中進行無功補償、提高功率因數和做好無功優化，是一項建設性的節能措施。本文簡要分析了三種無功補償的方法和兩種無功功率補償容量的選擇方法以及無功補償后的良性影響。在實際設計中，要具體問題具體分析，使無功補償應用獲得最大的效益。

篇（7）

1、前言

總體來說，電力系統有效和可靠的運行，電壓和無功功率的控制應滿足以下目標：

1.1系統中有所有裝置的在端電壓應在可接受的限制內。

1.2為保證最大限度利用輸電系統，應加強系統穩定性。

1.3應使無功功率傳輸最小，以使得RI2和XI2損耗減小到最小。

當負荷變化時，輸電系統的無功功率的要求也要變化。由于無功功率不能長距離傳輸，電壓只能通過遍布整個系統的具體裝置來進行有效控制。

2、無功功率的產生和吸收

同步發電機可以產生或吸收無功功率，這取決于其勵磁情況。當過勵時產生無功功率，當欠勵時吸收無功功率。

架空線路產生或吸收無功功率取決于負荷電流。當負荷低于自然負荷（波阻抗），線路產生純無功功率；當高于自然負荷時，線路吸收無功功率。

地下電纜，由于它們對地電容較大，因此具有較高的自然負荷。它們通常工作在低于自然負荷情形下，因此在所有運行條件下總發生無功功率。

變壓器不管其負載如何，總是吸收無功功率。空載時，起主要作用的是并聯激勵電抗；滿載時，起主要作用的是串聯漏抗。

負荷通常吸收無功功率。由電力系統的供電的典型負荷節點由許多裝置所組成。這種組成隨日期、隨季節和氣候的變化而不同。通常負荷節點的負荷特性是吸收無功功率的，復合負荷的有功功率和無功功率都是電壓幅值的函數。具有低的滯后功率因數的負荷使傳輸網絡有大的電壓降落，因而供電也不經濟，對于工業用戶，無功功率通常和有功功率一樣要計費，這就鼓勵企業通過使用并聯電容器來提高負荷功率因數。

3、無功功率的補償

3.1無功功率不足的危害：交流電力系統需要電源供給兩部分能量：一部分將用于做功而被消耗掉，這部分稱為“有功功率”；另一部分能量是用來建立磁場，用于交換能量使用的，對于外部電路它并沒有做功，稱為“無功功率”，無功是相對于有功而言，不能說無功是無用之功，沒有這部分功率，就不能建立磁場，電動機，變壓器等設備就不能運轉。其物理意義是：電路中電感元件與電容元件正常工作所需要的功率交換。無功功率不足，無功電源和無功負荷將處于低電壓的平衡狀態，將給電力系統帶來諸如出力不足，電力系統損耗增加，設備損壞等一系列的損害，甚至可能引起電壓崩潰事故，造成電網大面積停電。

3.2無功補償原理：在交流電路中，純電阻元件中負載電流與電壓同相位，純電感負載中電流之后電壓九十度，純電容負載中電流超前電壓九十度，也就是說純電容中電流和純電感中的電流相位差為180度，可以互相抵消，即當電源向外供電時，感性負荷向外釋放的能量由榮幸負荷儲存起來；當感性負載需要能量時，再由榮幸負荷向外釋放的能量來提供。能量在兩種負荷間相互交換，感性負荷所需要的無功功率就可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償，實現了無功功率就地解決，達到補償的目的。 轉貼于

3.3無功補償的三種形式：

3.3.1集中補償

集中補償就是把電容器組集中安裝在變電所的二次側的母線上或配電變壓器低壓母線上，這種補償方式，安裝簡便，運行可靠，利用率高，但當電氣設備不連續運轉或輕負荷時，又無自動控制裝置時，會造成過補償，使運行電壓升高，電壓質量變壞。季節性用電較強，空載運行較長又無人值守的配電變壓器不宜采用。

3.3.2分散補償

分散補償是將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所個分路的出線上，形成抵押電網內部的多組分散補償方式，它能與工廠部分負荷的變動同時投切，適合負荷比較分散的補償場合，這種補償方式效果較好，且補償方式靈活，易于控制。

3.3.3個別補償

個別補償是對單臺用電設備所需無功就近補償的方法，把電容器直接接到單臺用電設備的同一電氣回路，用同一臺開關控制，同時投運或斷開，俗稱隨機補償。這種補償方法的效果最好，它能實現就地平衡無功電流，又能避免無負荷時的過補償，是農網中隊異步電動機進行補償的常用方法。

3.4無功補償設備

根據補償的效果而言，電容器可以補償負荷側的無功功率，提高系統的功率因數，降低能耗，改善電網電壓質量。電抗器可以吸收電網多余的線路充電功率，改善電網低谷負荷時的運行電壓，減少發電機的進相運行深度，提高電網運行性能。

3.4.1無源補償設備裝置

并聯電抗器，并聯電容器和串聯電容器。這些裝置可以是固定連接式的或開閉式的，無源補償設備僅用于特性阻抗補償和線路的阻抗補償，如并聯電抗器用于輸電線路分布電容的補償以防空載長線路末端電壓升高，并聯電容器用來產生無功以減小線路無功輸送，減小電壓損失；串聯電容器可用于長線路補償等。電力系統變電站內廣泛安裝了無功補償電容器，用來就地無功平衡，減少線損，提高電壓水平。

3.4.2有源補償裝置

通常為并聯連接式的，用于維持末端電壓恒定，能對連接處的微小電壓偏移做出反應，準確地發出或吸收無功功率的修正量。如用飽和電抗器作為內在固有控制，用同步補償器和可控硅控制的補償器作為外部控制的方式。

4、結束語

無功補償對提高功率因數，改善電壓質量，降損節能、提高供電設備的出力都有很好的作用。只要依靠科技進步，加大資金投入，優化無功補償配置，實現無功的動態平衡是完全可能的。

參考文獻：

篇（8）

【文章摘要】

無功補償具有穩定電壓且降低能源消耗的作用，在使用的過程中融入電力電子技術，更能夠發揮其自動控制的優越性。本論文著重于探究無功補償自動控制中電力電子技術的應用。

【關鍵詞】

無功補償；自動控制；電力電子技術

隨著中國企業規模的擴大化，對于生產加工和生產提出了更高的質量要求，生產設備的運行效率也要有所提高，以獲得低成本、低能耗、高產出的效果。將電力電子技術應用于無功補償自動控制中，可以對電力控制電路進行仿真，以充分地發揮電力電子技術在無功補償中的優越性，完善無功補償的作用。

1 電力系統中無功補償裝置的應用

1.1 電力系統無功補償的應用效果

電力系統規模不斷地擴大，電力負荷需求增高。在電網運行中，無功補償起到了提高電網運行功率因素的作用，不僅改善了供電環境，而且在提高供電效率的同時，降低了變壓器和輸電線路在電力運行中的損耗。在電力系統中安裝無功補償裝置，使電網可以保持平衡運營狀態，在安全運行中不僅節能降耗，同時確保了電能質量。

1.2 電力系統無功補償應用的措施

1.2.1 無功補償電力容器

從設計的角度而言，無功補償電力容器無論是安裝、運行，還是維護工作，都是相對簡單的，但是其在使用的過程中， 通常實施的是感性的無功補償，無法做到持續性的調節。此外，電力電容器的負電效應會降低電網電壓，與此同時補償電流也會有所下降，電容器的補償容量下降， 導致補償的無功量迅速下降，加之諧波干擾，電力電容器就會出現被燒毀的現象。

1.2.2 無功補償同步調相機

同步調相機是同步旋轉式的發電機， 屬于是無功率動態補償性裝置。其工作原理是通過調節勵磁系統，有容性的或感性的無功功率發出。由于同步調相機運行過程中，處于旋轉狀態，因此會有噪音，損耗也相對較高。當然，要做好機器的檢修和維護工作也是很難的。現階段電力系統無功功率變化迅速，而同步調相機運行速度慢，且難以控制，因此而難以滿足有效調節的要求。

1.2.3 靜止無功補償裝置

與電力容器和同步調相機相比，靜止無功補償裝置摒除了兩者所存在的缺點， 運行過程中噪音小，且運行速度快。隨著電力電子技術的快速發展，各種新型的開關器件被研制出來，并在靜止無功補償裝置中得以應用，獲得了動態補償效果。但是，從運行成本的角度而言，雖然靜止無功補償裝置降低了裝置維修維護成本，但是設備造價高，且還需要加裝濾波電路。

2 無功補償自動控制中電力電子技術的應用

在無功補償的執行機構中，主要包括機械式接觸器、無觸點晶閘管和電子復合開關三種。

2.1 機械式接觸器

無功補償開關設備是通過與電容器開關并聯實現的自動控制。當電流輸入中初始電壓為“零”，根據接觸，實現合閘時電壓激增。此時所出現的電容器涌流，會嚴重影響到電容器。設置機械式接觸器就是為了對電容器組的涌流有效抑制，起到限流電阻的作用，同時還確保不會出現電壓下降和能量損耗。

2.2 無觸點晶閘管

電容器組處于并聯運行狀態的時候， 很容易出現涌流現象，將接觸器觸頭上粘結盒燒毀。將電力電子技術應用于其中， 研制出無觸點晶閘管，又被稱為“固態繼電器”。其在運行的過程中，電壓過零時， 即可將可控硅利用起來，發揮自動控制的作用。當電流為“零” ，無觸點晶閘管會自動切斷，避免了由于拉弧出現而在電容器合閘時出現涌流。但是，無觸電晶閘管運行中存在著弊端，即諧波電流產生的時候，影響到電容器的持續運行。特別是設備的溫度逐漸提高，即便是有風扇排熱， 也很難發揮效用。

2.3 復合開關

針對于無功補償中所出現的涌流現象，復合開關可以確保在電流過零的時候，抑制涌流。實現這種效果的原因在于， 其采用的并聯方式中，有可控硅，且實現交流接觸，使得電流有效導通，對于電力系統的開關以有效控制，且正常運行情況下并不會有功耗出現。補償電容器投入使用中，根據使用功能可以選擇兩種復合開關，即單相分補和三相共補復合開關。提高系統運行效率，且降低運行成本，可以采用單相分補復合開關和三相共補復合開關綜合接線的方式。

3 電路仿真

電路仿真主要包括兩個方面，即主電路的仿真和控制電路的仿真。主電路仿真以工程仿真為主，使用Matlab 軟件，同時還可以實現強大的數學計算功能，有效地進行矩陣處理和繪圖處理。工程仿真中， Matlab 軟件可以支持各種工程領域，而且還可以根據技術特點而不斷地更新，根據應用領域的需要而不斷地完善。

從主電路的結構模式上來看，主要包括兩個部件的連接，即晶閘管和交流接觸器的觸頭，其中的晶閘管為反并聯連接。當處于運行狀態的時候，采用了交流接觸器投切，交流接觸器的觸頭會有電弧產生，根據波形進行判斷，其所做出的反映通過瞬間尖峰進行判斷，當有電容投入的時候，就會在短時間內有超過額定電流八倍的涌流產生。當安裝了補償電容器之后，就會在一定程度上減少輸電線路中所流通的電流，使得自動控制設備的能耗有所降低。在三相電路中，當有電流相位有所降低，且電壓值呈現出下降的趨勢的時候，補償效果就會呈現出來，非常顯著。

將電力電子技術融入到無功補償裝置中，提高自控技術的功能性，從符合開關的設計上就可以體現出來。此時的投切電路容量可以達到200Kvar，當控制電壓為“零”的時候，處于自動控制電路中，可以使得可控硅被觸發0.2 秒的時候，就會發生晶閘管接觸器閉合，此時，波形圖并沒有出現波動異常。將電容器取出，從計算機電路進行仿真模擬操作，雖然并沒有對于時間做出規定，卻要求施加晶閘管觸發脈沖，可以保證換流及時，以使電網在運行的過程中，避免出現過大尖峰現象。

4 結語

綜上所述，當電網在運行的過程中， 沒有適當的無功補償，就會使電網負荷有所降低，且有無功潮流出現。通過采取無功補償，可以保證電網運行，且實現節能降耗。將電力電子技術應用與無功補償自動控制中，成為了優化無功補償的有效方式。

【參考文獻】

[1] 亓效生，蘇將濤，夏坤，王立新. 電力系統無功補償新技術新方法的研究與探討[J]. 電源技術應用，2013 （04）.

[2] 楊小娟.110kV 變電站功率因數分析與無功補償措施 [J]. 科技致富向導，2014（03）.

篇（9）

1 概述

電力電子技術的應用改善了電力系統的性能，但是也帶來了電網中諧波的污染問題。隨著人們對電力環境優化要求的提高，對諧波進行治理的技術也成為人們研究的熱點。電力系統的諧波問題早在20世紀20年代和30年代就引起了人們的注意。當時在德國，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年J.C.Read發表的有關變流器諧波的論文是早期有關諧波研究的經典論文。

有源電力濾波器是治理諧波的最優產品。參考文獻[1]中提出了有源電力濾波的瞬時無功理論，參考文獻[2]分析了有源電力濾波器在非理想條件下電流滯環控制，參考文獻[3]研究了新型注入式混合有源濾波器的數學模型及電流控制方法，文獻[4]分析了并聯有源濾波器的最優電壓滯環電流控制和有源濾波器滯環電流控制的矢量方法，對不同電流跟蹤方式APF連接電感選取與設計進行了研究。并且對有源電力濾波器中連接電感的特性分析及優化進行了分析。但對有源電力濾波器直流側電容的參數如何確定涉及的文獻較少。本文根據瞬時無功理論分析了用于不同補償目的時有源濾波變流器交直流側能量的流動關系，給出了變流器的有功損耗和瞬時有功功率交流分量是引起電壓波動的原因，以三相不可控負載為例給出了電容值選取的具體計算方法。

2 APF工作原理及能量流動分析

有源電力濾波器（APF）的組成分為兩部分。第一部分電路系統是指令運算，第二部分電路系統是補償電流。系統的主要電路包含PWM變流器，緩沖電路，直流側電容電路，交流側電感幾部分組合而成。控制系統組成分為三部分。第一部分為指令運算，第二部分為電流跟蹤，第三部分為驅動電路。APF的主電路是通過6組開關器件來進行控制的，通過這些開關器件的通斷組合來決定主電路的工作狀態。

如果忽略各部分的損耗其交流側的瞬時有功功率將全部傳遞到直流側。即交直流側的能量交換主要取決于瞬時有功功率P，從而引起直流電壓波動。假設電源提供的瞬時有功和瞬時無功功率為pS和qS，濾波器提供的瞬時有功和瞬時無功功率為pA和qA，負載的瞬時有功和瞬時無功功率為pL和qL。當只補諧波時負載所需的瞬時有功和無功率的交流分量由濾波器提供。此時電源只需提供負載所需的瞬時有功和無功率的直流流分量，即對應電流的基波分量。有源濾波器提供負載所需的瞬時有功和無功率的交流分量。由于瞬時無功只在交流側三相之間進行，在APF交直流側進行交換的能量只有瞬時有功交流的分量，其平均值為零。當只補無功時負載所需的瞬時無功率分量由濾波器提供，有功分量由電源提供。此時APF交直流側沒有能量交換。當同時補償諧波和無功時，負載所需的瞬時無功功率由濾波器提供，負載所需的瞬時有功功率交流分量由濾波器提供，瞬時有功功率直流分量又電源提供。在APF交直流側進行交換的能量只有瞬時有功交流的分量。

3 補償電容值的計算

電容電壓的波動主要是由能量交換引起。在忽略變流器等損耗的情況下，在只補無功時交直流側能量交換為零，電容值提供直流電壓，容值可為零；對于其他兩種情況，有源電力濾波交直流側能量交換為負載的瞬時有功的交流分量。雖然其平均值為零，但是其將會引起直流側電壓的波動。

假設電源電壓無畸變，電源電壓三相電壓，且負載電流為三相電流，由瞬時無功理論可求得負載的瞬時有功功率和瞬時無功率。電容的C值由關系式∫%pdt=0.5×C×(Udc+Udc)2-0.5×C×Udc2確定。

4 仿真與實驗結果分析

利用Matlab/ Simulin進行仿真。直流電容電壓的仿真圖如圖所示，仿真模型負載選用相電壓220V三相不可控負載。采用ip-iq法產生指令電流，利用三角波比較法使輸出電流跟蹤指令電流，直流側電容電壓的穩定采用PI調節，KP=8，Ki=0.01。時間每格為10ms。通過具體的實驗測量，得到的電源電流的THD值也從25%下降到4.8%。實測直流電容電壓波形中，電壓每格20V（采用10:1霍爾），時間每格為4ms。從直流電容電壓波形圖分析中可以看到周期性的波動，其上下波動的變化范圍在±5V,如果直流電容電壓是900V的話，測量的紋波為0.55%。由以上的測量結果可以看出本系統對直流環節具有較好的控制效果，其直流波動指標可以滿足要求。

5 結論

對于有源電力濾波而言，要想取得良好的補償效果，除了需要先進的算法和控制策略外，其電容參數的選取同樣重要。本文根據有源電力濾波的原理與數學模型分析了直流電容電壓和電網電壓的關系，得出了直流電容電壓的確定原則；根據瞬時無功理論分析了只補諧波或者只補無功和兩者同時補償時有源濾波交直流側能量的流動關系，給出了變流器的有功損耗和瞬時有功功率交流分量是引起電壓波動的主要原因；以三相不可控負載為例給出了電容值選取的計算方法；最后通過仿真和實驗利對直流電容參數的確定進行了驗證，電容的波動小于5V，補償后電流的THD值小于5%，取得了理想的效果。

參考文獻:

[1]王兆安，楊君等.諧波抑制和無功功率補償「M].北京:機械械工業出版，1998.

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1、低電壓特征分類

長期性低電壓指用戶低電壓情況持續3個月或日負荷高峰低電壓持續6個月以上的低電壓現象；季節性低電壓是指度夏度冬、春灌秋收、逢年過節、烤茶制煙等時段出現的具有周期規律的低電壓現象；短時性低電壓主要是指由農村居民臨時性掛接負荷或建筑用電負荷引起的不具有長期性和季節性特點的階段性不規律低電壓現象。

2、工程實例

2.1實施點自然狀況及分析

本文以某線為例。線路亙長78km，電桿1161基，干線長33km（1#-498#大嶺溝）干線導線類型1-468號LGJ-70，469-498號LGJ-50；有線路真空開關4組；線路固定抵償電容器4組288kvar；配電變壓器63臺，總容量為1760kVA。2012年運行數據標明最大負荷時首端電壓為10.4kV，結尾電壓為8.22kV，配電變壓器首端相電壓189V。銅臺線2012年月典型日有功和無功功率基本情況如表1所示。

2.2實施點的實施方案研究

經過表1首先挑選月最大有功負荷線路沒有無功補償條件下進行潮流計算，重新斷定無功優化計劃，在此基礎上斷定線路調壓器的容量和裝置方位，并進行校驗。

（1）無功優化方案

經過銅臺線的自然情況和表1可知，線路固定抵償容量為288kvar，而線路最小有功功率對應的最小無功功率為?236kvar，可知線路的最小無功功率是288?236=52kvar，單臺50kvar是線路的固定抵償容量。線路固定抵償容量假如沒有運行材料可由下式確定：

（1）

式中?Q0i為線路中每臺配電變壓器的空載無功損耗（不含高壓用戶高壓抵償配電變壓器），kvar。由表1和原有安裝無功抵償容量可推算出銅臺線最大無功需求量為656kvar，在原有安裝容量288kvar下最大負荷時功率因數為0.97。依據表1線路的最大有功功率和最大無功功率的需求，規劃抵償總容量為440kvar，其間50kvar為固定抵償，390kvar為動態抵償。規劃抵償點為3處，其間237號桿，抵償90kvar（動態90kvar）；353分支21號桿，抵償180kvar（動態60kvar+動態120kvar）；426號桿，抵償170kvar（動態120kvar+固定50kvar）。上位機體系依據變電站出口的無功潮流將4組動態加1組固定抵償運轉方法能夠構成17種排列組合，上位機體系本著無功功率平衡的準則進行優化組合，再指令安點綴下位機進行長途控制，完成整條線路的無功動態平衡。圖1所示為無功抵償前整條線路無功潮流分布，圖2為抵償后無功潮流的變化分布。

圖2補償后無功潮流

10kV線路無功優化體系已在某區域農電體系10kV線路進步行了實施研討，起到了良好的作用，為本課題的研討積累了實踐經驗。圖3為線路2組動態抵償裝置實例，電容器分體裝置，與以往常用的H臺無功抵償箱比較重量輕、體積小、占地面積小等優勢。圖4為上位機管理體系抵償以后的功率因數日運轉曲線圖，運轉曲線顯現功率因數是接近于1的一條直線。

（2）線路調壓器安裝位置和容量的確定

在無功優化的基礎上，潮流計算要按首端最大負荷狀況進行，滿足電壓損失率不超越5%的范圍內判定線路調壓器方位。線路調壓器設備方位可由下式確定：

（2）

圖3線路兩組動態補償安裝實例

圖4補償后功率因數日曲線圖

經無計算功優化后電壓降可知，線路調壓器裝置方位只需選在間隔首端小于7.76km就能滿足條件，固裝置方位選在107號桿位。線路調壓器的容量裝置點最大潮流的要求要滿足，按線路配電變壓器容量份額統計和首端最大有功功率，線路最大潮流是1230kVA在裝置點以后，考慮后期開展線路調壓器的容量選為1600kVA。線路調壓器的參數如表2所示。

表2線路調壓器參數

該調壓器為SVR型線路主動調壓器，具有遙信、遙測、遙諧和遙控功用，同時調壓范圍在0-+20%。經過計算整個配電線路臺區的潮流分布，得到節點電壓對臺區變化的靈敏度及線路每個節點的壓降。在線路結尾裝置饋線終端裝置，對線路結尾電壓進行實時監控，而且由GPRS通訊技能將線路結尾電壓實時數據傳遞給上位機，上位機再依據結尾電壓和線路調壓器的檔位實際情況，指令線路調壓器進行檔位調整，實現長途調壓的目的。

結語

線路無功抵償控制方法以往都是裝置點就地采樣就地控制方式，并且多數是功率因數控制型，裝置點的無功負荷只要大于裝置容量時才干投入運轉。因而，抵償電容器的投運率受裝置點的無功潮流約束。論文研討的無功優化智能體系特點在于線路首端收集無功功率的大小，整條線路由上位機管理模式，與無功抵償裝置點的無功潮流沒有關系，抵償點宜選在從結尾計算無功潮流抵償容量的一半處，實踐運轉時抵償點向結尾和首端雙向無功輸送，使線路無功潮流為最小，有用的減少了無功潮流導致的線路有功損耗和電壓損耗。