電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)-線路無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電壓電流波形的影響分析

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　線路無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電壓電流波形的影響分析</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b><

2、/p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　引言II</b></p><p>　　1 線路無(wú)功補(bǔ)償基本理論1</p><p>　　1.1 線路并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償?shù)母拍?</p><p>　　1.2 并聯(lián)電容無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞?</p><p>　　

3、1.3無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)的作用3</p><p>　　1.3.1穩(wěn)定電壓，提高電能質(zhì)量3</p><p>　　1.3.2提高功率因數(shù),減少功率損耗4</p><p>　　2 10kV線路無(wú)功補(bǔ)償配置的關(guān)鍵5</p><p>　　2.1 確定最佳安裝位置5</p><p>　　2.2 確定無(wú)功補(bǔ)償容量5</

4、p><p>　　2.2.1 無(wú)功補(bǔ)償當(dāng)量確定最優(yōu)補(bǔ)償容量的方法5</p><p>　　2.2.2 提高功率因數(shù)確定無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒?</p><p>　　2.2.3降低線損確定補(bǔ)償容量的方法6</p><p>　　2.2.4 提高運(yùn)行電壓確定補(bǔ)償容量的方法6</p><p>　　3 典型應(yīng)用模式7</p>

5、;<p>　　3.1模式A 全自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償7</p><p>　　3.1.1 自動(dòng)單投單切7</p><p>　　3.1.2自動(dòng)雙投雙切7</p><p>　　3.2 模式B：“固定補(bǔ)償+自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償”的混合方式8</p><p>　　3.2.1 固定補(bǔ)償+自動(dòng)單投單切8</p><p>　　3

6、.2.2 固定補(bǔ)償+自動(dòng)雙投雙切8</p><p>　　4 構(gòu)建 MATLAB 仿真模型及仿真分析8</p><p>　　4.1 構(gòu)建 MATLAB 仿真模型8</p><p>　　4.2 仿真分析9</p><p>　　4.2.1 一次投入整個(gè)補(bǔ)償容量的情況9</p><p>　　4.2.2 分三次投入補(bǔ)償

7、電容的情況10</p><p>　　4.2.3 補(bǔ)償容量過(guò)大的情況12</p><p><b>　　4.3 結(jié)論13</b></p><p>　　5全文總結(jié)和展望21</p><p>　　5.1 全文總結(jié)22</p><p><b>　　5.2 展望22</b>&

8、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p>　　致謝23Contents</p><p>　　AbstractII</p><p>　　The introductionII</p><p>　　1 The basic theory of reactive power

9、compensation1</p><p>　　1.1 The concept of lines parallel capacitor reactive power compensation1</p><p>　　1.2 Shunt capacitance reactive compensation way3</p><p>　　1.3The role of

10、reactive power compensation for grid3</p><p>　　1.3.1Stable voltage, improve power quality3</p><p>　　1.3.2Improve the power factor, reduce power loss4</p><p>　　2 The key to 10 kv

11、line configuration of reactive power compensation5</p><p>　　2.1 To determine the best installation location5</p><p>　　2.2 Determine the reactive power compensation capacity5</p><p&

12、gt;　　2.2.1 Reactive power compensation capacity and compensation equivalent5</p><p>　　2.2.2 Improve the power factor to determine the power compensation method6</p><p>　　2.2.3The way to determ

13、ine compensation capacity reducing line loss6</p><p>　　2.2.4 Improve the operating voltage to determine the capacity method6</p><p>　　3 A typical application pattern7</p><p>　　3.

14、1Model A fully automatic reactive power compensation7</p><p>　　3.1.1 Single shot cut automatically7</p><p>　　3.1.2Double double cut automatically7</p><p>　　3.2 Model B: "fix

15、ed compensation and automatic reactive compensation" way of</p><p><b>　　mixing8</b></p><p>　　3.2.1 Fixed compensation + single cast cut automatically8</p><p>　　3.

16、2.2 Fixed compensation + double double cut automatically8</p><p>　　4 The MATLAB simulation model and simulation analysis8</p><p>　　4.1 MATLAB simulation model was constructed8</p><

17、p>　　4.2 The simulation analysis9</p><p>　　4.2.1 A compensation capacity and the whole situation9</p><p>　　4.2.2 Three times in compensation capacitance10</p><p>　　4.2.3 The co

18、mpensation capacity is too large12</p><p>　　4.3 conclusion13</p><p>　　5 The full text summary and outlook21</p><p>　　5.1 The full text summary22</p><p>　　5.2 Lookin

19、g forward to22</p><p>　　References22</p><p>　　To thank23</p><p>　　線路無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電壓電流波形的影響分析</p><p>　　摘要:我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展迅猛，配電網(wǎng)的電力負(fù)荷不斷增長(zhǎng)，無(wú)功功率的需求也在不斷地增長(zhǎng)，無(wú)功功率是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、降低電網(wǎng)損耗以及保證其安全

20、運(yùn)行所不可缺少的部分。當(dāng)無(wú)功功率不平衡時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低、電能質(zhì)量下降、功率因數(shù)降低、線損增加等問(wèn)題。為了解決以上的問(wèn)題，保證系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須做好無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊?guī)劃、建設(shè)和管理等各方面的工作。配電網(wǎng)線路中多以10kV線路為主，因此做好10kV線路的無(wú)功補(bǔ)償具有重要的意義，是建設(shè)好配電網(wǎng)的一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)。本文主要介紹了無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋尘耙饬x、線路無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?，并?duì)不同補(bǔ)償方式進(jìn)行matlab仿真結(jié)果的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析。<

21、/p><p>　　關(guān)鍵詞：10kV線路 無(wú)功補(bǔ)償 matlab仿真 </p><p>　　Line reactive power compensation for the influence of voltage and current waveform analysis</p><p>　　Abstract the fast development of powe

22、r industry in China, the increasing power load of distribution network and reactive power demand is in constant growth, reactive power is to guarantee the power system power quality, reduce the loss of power grid and ens

23、ure the safe operation of the indispensable part. When the reactive power imbalance will lead to reduced system voltage, power quality, power factor, reduce, the problem such as line loss increases. In order to solve the

24、 above problems, ensur</p><p>　　Keywords: 10 kV line； reactive power compensation ；matlab simulation </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　電壓是電能主要質(zhì)量指標(biāo)之一，在電網(wǎng)有功需求一定的情況下，它的好壞主要取決電力系

25、統(tǒng)無(wú)功潮流分布是否合理，這不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)向電力用戶提供電質(zhì)量的優(yōu)劣問(wèn)題，而且還直接影響電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前，我國(guó)電網(wǎng)尤其是廣大的農(nóng)村電網(wǎng)（10 kV）普遍的功率因數(shù)較低，造成了線路有功損耗較大，這主要是由于配電網(wǎng)中存在著比較多的感性負(fù)荷一一比如電動(dòng)機(jī)消耗的電能占全國(guó)用電量的70%以上，而大部分的電動(dòng)機(jī)由于設(shè)計(jì)和使用上的緣故其功率因數(shù)一般很低，往往只有0.7左右，這些感性負(fù)載需要吸收大量的無(wú)功功率來(lái)滿足其運(yùn)行;另外，隨著現(xiàn)代電力

26、電子技術(shù)的發(fā)展，各種電力電子裝置，尤其是大功率變流、變頻裝置在電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、居民家庭得到了廣泛應(yīng)用，這些裝置的自然功率因數(shù)往往較低，而且有迅速發(fā)展的勢(shì)頭，同樣需要從電網(wǎng)吸取大量的無(wú)功功率。電網(wǎng)無(wú)功功率的來(lái)源主要靠發(fā)電機(jī)發(fā)出和各種補(bǔ)償設(shè)備提供，為保證發(fā)電機(jī)的出力和輸電線路的傳輸效率，通常系統(tǒng)電源只提供少量的無(wú)功功率，大量的無(wú)功功率需要由各級(jí)變電站、配電線路以及用戶的補(bǔ)償設(shè)備來(lái)提供。對(duì)于農(nóng)網(wǎng)中壓配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)線路較長(zhǎng)，配電變壓器容量較小，

27、安裝位置分散，分布極不均勻，而且用戶就地?zé)o</p><p>　　1 線路無(wú)功補(bǔ)償基本理論</p><p>　　1.1 線路并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償?shù)母拍?lt;/p><p>　　在電力系統(tǒng)中，負(fù)荷要消耗大量無(wú)功功率。例如，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)消耗的無(wú)功功率約占其總功率的一半以上，變壓器約占其總功率的20%-25%，而空載運(yùn)行時(shí)，變壓器的功率因數(shù)只有大約0.01，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)只有0.1-0

28、.2左右。假如不采用“就地?zé)o功補(bǔ)償”，那么這些所需要的無(wú)功功率就將由發(fā)電機(jī)來(lái)供給傳輸，這就會(huì)造成電源與用電設(shè)備之間發(fā)生大量的功率交換，將會(huì)增大線路中無(wú)功電流的數(shù)值。因此，為了提高電源的功率因數(shù)降低能源的損耗，需要對(duì)電力系統(tǒng)中的感性無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償。</p><p>　　在交流電路中，流經(jīng)純電感中的電流與流經(jīng)純電容中的電流之間的相位相差180°，當(dāng)幅值相等時(shí)，相量相加為零，可以相互抵消。當(dāng)系統(tǒng)中的感性負(fù)荷

29、釋放能量時(shí)，由容性負(fù)荷儲(chǔ)存起來(lái);當(dāng)系統(tǒng)中的感性負(fù)荷吸收能量時(shí)，由容性負(fù)荷釋放能量來(lái)提供。事實(shí)上，就是能量在兩種不同類型的元件中的流動(dòng)交換，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率由容性負(fù)荷所提供補(bǔ)償，不依靠發(fā)電機(jī)的遠(yuǎn)距離傳輸。</p><p>　　(a) R、L串聯(lián)后與C并聯(lián)的等值電路圖</p><p>　?。╞）電壓、電流向量圖</p><p>　　圖1-1 線路并聯(lián)電容器補(bǔ)

30、償?shù)牡戎惦娐穲D和向量圖</p><p>　　在圖1-1（a）中，流經(jīng)R、L的電流 可以矢量分解為如圖1-1（b）所示。則總的電流方程為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　由電容提供的無(wú)功功率為</p><p><b>　?。?-2）</b></p>&

31、lt;p>　　由式（1-1）可知時(shí)，無(wú)功電流之和為零。則電源不用提供無(wú)功電流，只提供有功電流，那么電源的功率因數(shù)等于一。</p><p>　　選擇并聯(lián)電容器這種補(bǔ)償方式，原理簡(jiǎn)單、實(shí)際操作方便，但只能補(bǔ)償數(shù)值固定的無(wú)功功率。就目前看來(lái)，往往是采用將電容器分組，根據(jù)所需補(bǔ)償?shù)拇笮?lái)進(jìn)行投切，從而改變并聯(lián)電容器組的總的電容值，以達(dá)到改變補(bǔ)償無(wú)功功率的目的。</p><p>　　1.2 并

32、聯(lián)電容無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞?lt;/p><p><b>　　個(gè)別補(bǔ)償</b></p><p>　　個(gè)別補(bǔ)償又稱為“就地補(bǔ)償”，根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功，將電容器與用電設(shè)備并聯(lián)接入電網(wǎng)，也稱為隨機(jī)補(bǔ)償。個(gè)別補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)是:補(bǔ)償電容與用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)保持一致，用電設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)電容器也投入運(yùn)行，而且這種補(bǔ)償方式投資少，所需要占用的空間小，且安裝起來(lái)很容易，方便維護(hù)，補(bǔ)償裝置的

33、故障率低。但存在的不足是:實(shí)際上一些生產(chǎn)設(shè)備并不經(jīng)常使用，這就會(huì)造成與用電設(shè)備一起安裝的電容器也很少使用，導(dǎo)致補(bǔ)償電容的利用率很低;許多低壓設(shè)備并不適合安裝隨機(jī)補(bǔ)償電容器，因此造成的無(wú)功消耗得不到補(bǔ)償改善；由于控制設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間較慢，造成補(bǔ)償效果不理想。</p><p><b>　　集中補(bǔ)償</b></p><p>　　集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器集中安裝在變電站母線上。

34、其優(yōu)點(diǎn)是安裝容易，便于維護(hù)檢修，設(shè)備的利用率很高，便于控制變電站的電壓水平。缺點(diǎn)是當(dāng)負(fù)荷較輕的時(shí)候，如果沒(méi)有自動(dòng)控制裝置及時(shí)將電容器切除，將會(huì)產(chǎn)生多余的無(wú)功，造成過(guò)補(bǔ)償，將抬高運(yùn)行電壓;若補(bǔ)償裝置安裝有自動(dòng)投切裝置，那么需要進(jìn)行頻繁的投切，將會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，會(huì)增加電容器自身的損耗，減少使用壽命;集中補(bǔ)償并不能補(bǔ)償每條配電線路的無(wú)功負(fù)荷，因此無(wú)法降低線路上的電壓損耗和有功損耗。</p><p><b&g

35、t;　　桿上補(bǔ)償</b></p><p>　　配電網(wǎng)中許多公用變壓器沒(méi)有在低壓側(cè)安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，使得無(wú)功負(fù)荷比較重。因此，需要變電站為其提供大量的無(wú)功功率，這些無(wú)功功率沿著線路長(zhǎng)距離傳輸，便增加了配電網(wǎng)的損耗。因此可以在架空線路的桿塔上或者并行架桿上進(jìn)行并聯(lián)電容器的安裝，用這種方法來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。目前，這種補(bǔ)償方式在110 kV線路中的應(yīng)用越來(lái)越多。這種補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)有:投資小、回收快、補(bǔ)償效率較高

36、、便于生產(chǎn)管理和運(yùn)行維護(hù)等，比較適合長(zhǎng)距離配電線路，因?yàn)樗墓β室驍?shù)較低且負(fù)荷較重。其缺點(diǎn)是:電力系統(tǒng)中的負(fù)荷在不斷地波動(dòng)變化，而該方式主要是補(bǔ)償無(wú)功基荷，當(dāng)處于用電高峰的時(shí)候，線路中的無(wú)功負(fù)載很重，補(bǔ)償后線路的功率因數(shù)仍然不高，一般達(dá)不到0.95;而且由于桿上安裝的并聯(lián)電容器往往離變電站和檢修中心較遠(yuǎn)，對(duì)于監(jiān)測(cè)和檢修都是很麻煩的，往往會(huì)出現(xiàn)保護(hù)不易配置，生產(chǎn)控制成本高，施工安裝易受到環(huán)境和空間以及人為因素等客觀條件的限制。</p

37、><p>　　1.3 無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)的作用</p><p>　　1.3.1 穩(wěn)定電壓，提高電能質(zhì)量</p><p>　　圖1-2 某配電線路等值圖</p><p>　　補(bǔ)償前，電壓損耗ΔU為 </p><p><b>　　（1-3）</b></p><p>　　公式(1-3)

38、中，U為線路末端電壓(kV），R為線路等值電阻(Ω)，X為線路等值電抗(Ω)， P為線路末端有功負(fù)荷(kW），Q為線路末端無(wú)功負(fù)荷(kVar)。</p><p>　　在線路末端安裝補(bǔ)償電容器，容量為Qc，補(bǔ)償后，線路電壓損耗△U’為:</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　補(bǔ)償后相比較于補(bǔ)償前，電壓損耗下降值△U”

39、為</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　從式子(1-4)中可以看到無(wú)功功率直接影響了電壓損耗，而無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔镁褪悄軌驕p小線路中傳輸?shù)臒o(wú)功功率，從式子(1-5)中可以看出，電壓損失的減少值△U”與補(bǔ)償量的大小Qc與成正比。</p><p>　　1.3.2 提高功率因數(shù)，減少功率損耗</p><

40、p>　　無(wú)功功率在電網(wǎng)中的傳輸，影響著配電線路的有功損耗以及功率因數(shù)，從而影響著系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。無(wú)功功率越大，功率因數(shù)越低，對(duì)感性無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償可以有效地降低無(wú)功功率，從而提高線路功率因數(shù)。在電網(wǎng)中無(wú)論是傳輸有功功率還是無(wú)功功率，都會(huì)引起電流的流動(dòng)，造成有功功率損耗。</p><p>　　安裝補(bǔ)償電容器之前，有功損耗ΔP為：</p><p><b>　?。?-6） </

41、b></p><p>　　在線路末端安裝補(bǔ)償電容器，容量為Qc，補(bǔ)償后，線路損耗ΔP’為:</p><p><b>　　（1-7）</b></p><p>　　補(bǔ)償后相比較補(bǔ)償前，有功損耗的下降值△P”為:</p><p><b>　　（1-8）</b></p><p>

42、;　　從式子(1-6)中可以看出，在P、R的數(shù)值一定時(shí)，ΔP與Q²成正比。功率損耗完全取決于傳輸?shù)臒o(wú)功功率的大小。由式子(1-7)可以看出，無(wú)功補(bǔ)償可以有效地降低線路的有功損耗。</p><p>　　2 10kV線路無(wú)功補(bǔ)償配置的關(guān)鍵</p><p>　　2.1 確定最佳安裝位置</p><p>　　利用公式確定電容器組數(shù)，最佳補(bǔ)償度，最佳安裝點(diǎn)和損耗下降

43、率。得出</p><p><b>　?。ǎ?lt;/b></p><p>　　式中Qx：線路所補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘?Ki：無(wú)功補(bǔ)償度或補(bǔ)償區(qū)間</p><p>　?。壕€路線損的下降率 L：線路長(zhǎng)度 n：電容器分組組數(shù)</p><p>　　2.2 確定無(wú)功補(bǔ)償容量</p><p>　　2.2.1 無(wú)功補(bǔ)償當(dāng)量

44、確定最優(yōu)補(bǔ)償容量的方法</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)模擬圖</p><p>　　設(shè)第n段通過(guò)的無(wú)功功率為Qn1，第n段的電阻為Rn，則第n段末端補(bǔ)償前后的無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量和無(wú)功補(bǔ)償當(dāng)量為</p><p>　　每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量和無(wú)功補(bǔ)償當(dāng)量等于Cn1、Cn2、Cn之和，即：</p><p>　　在電網(wǎng)某處進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償后，使電網(wǎng)減少的有

45、功損耗為該點(diǎn)之前無(wú)功功率所流經(jīng)的各段有功損耗減少量之和，即：</p><p>　　2.2.2 提高功率因數(shù)確定無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒?lt;/p><p>　　采取公式計(jì)算補(bǔ)償容量：</p><p>　　式中Qc：所需補(bǔ)償容量；</p><p>　　Ppi：最大負(fù)荷日平均有功功率；</p><p>　　、：最大負(fù)荷日平均功率因數(shù)。&

46、lt;/p><p>　　2.2.3 降低線損確定補(bǔ)償容量的方法</p><p>　　采用公式計(jì)算補(bǔ)償容量：補(bǔ)償后下降的線損率百分?jǐn)?shù)</p><p><b>　　補(bǔ)償容量為</b></p><p>　　2.2.4 提高運(yùn)行電壓確定補(bǔ)償容量的方法</p><p>　　安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置前的線路的電壓降落計(jì)算

47、式：</p><p>　　安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置Qc之后線路的電壓降落計(jì)算式為</p><p>　　式中ΔU：投入并聯(lián)電容器后的電壓升高值，kV</p><p>　　U：并聯(lián)電容器未投入時(shí)的母線電壓，kV</p><p>　　Qc：并聯(lián)電容器裝置容量，MVar</p><p>　　Sk：并聯(lián)電容器裝置連接處母線三相短路容量，

48、MVA</p><p>　　由上式可知，Qc越大，Sk越小，ΔU越大，也就升壓效果越明顯，因此越接近線路末端，系統(tǒng)短路容量Sk越小，安裝并聯(lián)電容器效果越明顯。 </p><p><b>　　3 典型應(yīng)用模式 </b></p><p>　　10kV供電線路無(wú)功補(bǔ)償主要補(bǔ)償線路感性電抗所消耗的無(wú)功功率和配電勵(lì)磁無(wú)功功率損耗，10kV供電線路無(wú)功補(bǔ)償

49、的典型應(yīng)用模式主要有四類：全自動(dòng)補(bǔ)償、混合補(bǔ)償、固定補(bǔ)償和濾波補(bǔ)償。</p><p>　　3.1 模式A 全自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償</p><p>　　3.1.1 自動(dòng)單投單切</p><p><b>　　(1)適用范圍</b></p><p>　　適合線路無(wú)功量相對(duì)穩(wěn)定單擊階梯式變化情況。補(bǔ)償量不宜過(guò)大，通常用于線路無(wú)功缺額在5

50、00kVar以下的范圍，電容量按60%到70%的區(qū)間配置。</p><p><b>　　(2)確定安裝位置</b></p><p>　　根據(jù)2.1的方法計(jì)算確定無(wú)功補(bǔ)償裝置的最佳補(bǔ)償度和安裝位置。</p><p><b>　　(3)確定補(bǔ)償容量</b></p><p>　　按照2.2介紹的計(jì)算方法，

51、確定所需要的無(wú)功補(bǔ)償容量。</p><p><b>　　(4)補(bǔ)償裝置選擇</b></p><p>　　選用帶通訊接口的成套無(wú)功補(bǔ)償裝置。</p><p><b>　　(5)通訊方式選擇</b></p><p>　　可選用無(wú)線通訊和人工采信方式。</p><p><b&

52、gt;　　(6)主要特點(diǎn)</b></p><p>　　采用單極動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，能夠自動(dòng)跟蹤線路無(wú)功負(fù)荷變化而改變無(wú)功補(bǔ)償容量，有效減少10kV線路上無(wú)功電流流動(dòng)，降低線路損耗，補(bǔ)償效果明顯優(yōu)于固定補(bǔ)償。</p><p>　　能有效防止線路輕載時(shí)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償以及欠補(bǔ)償引起的電壓升高問(wèn)題，改善電路的輸電性能，提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量。</p><p>　　缺點(diǎn)是單級(jí)式

53、補(bǔ)償精度不夠高，諧波濾波等功能受到限制。</p><p>　　3.1.2 自動(dòng)雙投雙切</p><p>　　適合線路無(wú)功缺額較大，起伏變化多階梯的情況。用于線路無(wú)功缺額在500-800 kVar的范圍，補(bǔ)償容量按60%到75%的區(qū)間配置。</p><p>　　(1) 實(shí)現(xiàn)了三級(jí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，補(bǔ)償時(shí)間較長(zhǎng)，補(bǔ)償效果比較好。能夠自動(dòng)跟蹤無(wú)功負(fù)荷變化而改變無(wú)功補(bǔ)償容量，有效減

54、少10kV線路上無(wú)功電流流動(dòng) ，降低線路損耗。</p><p>　　(2) 補(bǔ)償電容器分為兩組，補(bǔ)償精度高，線路降損效果比較好。</p><p>　　(3) 能有效防止線路輕載時(shí)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償以及欠補(bǔ)償引起的電壓升高問(wèn)題，改善電路的輸電性能，提高功率因數(shù)和供電電壓質(zhì)量。</p><p>　　(4) 與單組投切自動(dòng)補(bǔ)償裝置相比，成本相對(duì)較高，維護(hù)工作量大，回收期較長(zhǎng)。&l

55、t;/p><p>　　3.2 模式B：“固定補(bǔ)償+自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償”的混合方式</p><p>　　3.2.1 固定補(bǔ)償+自動(dòng)單投單切</p><p>　　適合長(zhǎng)期存在穩(wěn)定的無(wú)功負(fù)荷，又有一定的無(wú)功量疊加起伏的情況，通常在≤3000kVar的范圍內(nèi)選擇，補(bǔ)償容量最大不超過(guò)350kVar。</p><p>　　(1) 形式上是兩級(jí)補(bǔ)償，實(shí)際上是單級(jí)動(dòng)態(tài)

56、補(bǔ)償。僅有一部分負(fù)荷可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤負(fù)荷的變化而改變無(wú)功補(bǔ)償容量，有效減少10kV線路上無(wú)功電流流動(dòng)，降低線路損耗。</p><p>　　(2) 確定固定補(bǔ)償部分的電容量，容量既不能太小也不能太大，避免欠補(bǔ)償或過(guò)補(bǔ)償。對(duì)固定補(bǔ)償容量的準(zhǔn)確性要求比較高。</p><p>　　(3) 補(bǔ)償精度不夠高，但補(bǔ)償效果優(yōu)于全固 定補(bǔ)償。裝置維護(hù)工作量較小，成本較低，回收周期比較短。</p>

57、<p>　　3.2.2 固定補(bǔ)償+自動(dòng)雙投雙切</p><p>　　適合線路長(zhǎng)期存在穩(wěn)定的無(wú)功負(fù)荷，又有較大的無(wú)功缺額、無(wú)功起伏變化多階梯式的情況 。無(wú)功補(bǔ)償容量適合在 300kVar-500 kVar 范圍內(nèi)選擇。</p><p>　　(1) 形成了四級(jí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，補(bǔ)償精度較高，補(bǔ)償效果較好。除少部分負(fù)荷進(jìn)行固定補(bǔ)償外，其余大部分負(fù)荷能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)跟蹤負(fù)荷的變化而改變無(wú)功補(bǔ)償容

58、量，有效減少 10kV 線路上無(wú)功電流流動(dòng)，降低線路損耗。</p><p>　　(2) 能明顯改善線路的輸電性能，提高功率因數(shù)和供電電能質(zhì)量。</p><p>　　(3) 先要確定固定補(bǔ)償部分的電容量，容量既不能太大也不能太小，對(duì)固定補(bǔ)償容量的準(zhǔn)確性要求較高。</p><p>　　(4) 無(wú)功補(bǔ)償裝置造價(jià)相對(duì)較高，維護(hù)工作量較大，回收周期較長(zhǎng)。</p>

59、<p>　　4 MATLAB 仿真模型及仿真分析 </p><p>　　4.1 構(gòu)建 MATLAB 仿真模型 </p><p>　　現(xiàn)以某有限公司10 kV配電工程為例分析建立無(wú)功補(bǔ)償仿真模型,公司供電的一次接線示意圖如下</p><p>　　圖4-1 一次主接線示意圖</p><p>　　系統(tǒng)S以10KV電壓供電給用戶不考慮線

60、路上的其他用電用戶。設(shè)線路長(zhǎng)約10km，用戶的有功負(fù)荷為PLD =5000 kW，補(bǔ)償前功率因數(shù)0.78，則無(wú)功功率為QLD=3900 kVar。根據(jù)供用電協(xié)議，供電部門要求公司高壓計(jì)量點(diǎn)的功率因數(shù) cosφ達(dá)到0.92，考慮裕量及不至于向系統(tǒng)倒送無(wú)功功率，功率因數(shù) cosφ實(shí)際補(bǔ)償至0.95。依據(jù)前面的公式計(jì)算，補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率總計(jì)ΔQ=5000 [tan(arccos0.78)-tan(arccos0.95)]≈2368 kVar

61、 </p><p>　　根據(jù)電容器的容量等級(jí)，在仿真模型中考慮補(bǔ)償容量為2400kVar。 建立如圖4-2所示的matlab仿真模型：</p><p>　　圖4-2 MATLAB仿真模型圖 </p><p>　　補(bǔ)償容量分成3組，分別為C1、C2、C3 ，具體容量可根據(jù)情況設(shè)置。電容器的切除投入由斷路器QF1、QF2、Q

62、F3 控制。投入或切除由階躍函數(shù)脈T1、T2、T3 控制斷路器的通斷。通斷時(shí)間可根據(jù)具體仿真情況選取，下面根據(jù)電容器的投切及容量的變化分幾種情況分析補(bǔ)償對(duì)10 kV 母線電壓及電流的影響。</p><p><b>　　4.2 仿真分析</b></p><p>　　4.2.1 一次投入整個(gè)補(bǔ)償容量的情況</p><p>　　選取電容器C1的容量為

63、 2400 kVar,T1 時(shí)間為0.2秒，即在0.2秒投入補(bǔ)償電容，其他電容不投入。從仿真圖4-3和4-4 可以看出，補(bǔ)償后電壓幅度明顯增加，增加值約為1300 V，電流幅度減小，減小約為30A。并且在電容剛并入時(shí)，電壓、電流都有一個(gè)比較大的突變，對(duì)電網(wǎng)及用戶設(shè)備來(lái)說(shuō)，造成沖擊是不利的方面。</p><p>　　圖4-3 10kV 電壓母線波形</p><p>　　圖4-4 10kV母線

64、端負(fù)荷電流波形</p><p>　　圖4-5 電容器接入點(diǎn)電流沖擊波形</p><p>　　4.2.2 分三次投入補(bǔ)償電容的情況</p><p>　　選取電容器C1、C2、C3 的容量分別為800 kVar 、800 kVar 、800 kVar ，T1、T2、T3 時(shí)間分別為 0.2s、0.25s、0.3 s，即在0.2 、0.25、0.3s 投入補(bǔ)償電容 。圖4

65、-6、4-7 為 10 kV 母線電壓波形，10 kV 母線端負(fù)荷電流波形?？梢钥闯觯a(bǔ)償后電壓幅度總體上增加，逐次補(bǔ)償增加總增加值約為 1200 V。電流幅度逐次減小，總減小值約為28 A。雖然點(diǎn)減小，但不明顯，在電容剛投入時(shí)，電壓、電流的突變都比較小，相對(duì)電網(wǎng)及用戶設(shè)備來(lái)說(shuō)，沖擊也比較小，這是有利的方面。</p><p>　　圖4-6 10kv 母線電壓波形</p><p>　　圖4-

66、7 10kv 母線端負(fù)荷電流波形</p><p>　　圖4-8 電容器投入時(shí)電流沖擊波形</p><p>　　4.2.3 補(bǔ)償容量過(guò)大的情況</p><p>　　選取電容量C1的容量為6000kVar，T1時(shí)間為0.2s，即在0.2投入補(bǔ)償電容，其他電容不投入。仿真圖4-9、4-10為補(bǔ)償容量過(guò)大時(shí)，10kV母線電壓及端電流波形，可以看出，補(bǔ)償后電壓幅度增加比較大，

67、增加值約為2500V；但電流不是減少而是增加，增加值約為50A。這可能是系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，因諧波放大而引起。并且在電容剛投入時(shí)，電壓、電流都有一個(gè)比較大的突變。對(duì)電網(wǎng)及用戶設(shè)備的運(yùn)行造成不利影響；并且在系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式時(shí)，由于電壓升高，設(shè)備勵(lì)磁電流增加，相對(duì)應(yīng)增加了電流，設(shè)備溫度升高，嚴(yán)重時(shí)燒壞運(yùn)行設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)和用戶設(shè)備造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。</p><p>　　圖4-9 10kv母線電壓</p>

68、<p>　　圖4-10 10kv母線端負(fù)荷電流波形</p><p>　　圖4-11 電容接入點(diǎn)電流沖擊波形</p><p><b>　　4.3 結(jié)論</b></p><p>　　上面的仿真結(jié)果表明：</p><p>　　(1) 系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘啃枰鶕?jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式及用戶的具體情況，首先根據(jù)初步計(jì)算決定，以免

69、產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)償，這樣既浪費(fèi)資金，又產(chǎn)生不必要的設(shè)備損失。</p><p>　　(2) 在補(bǔ)償電容器投切時(shí)，需要進(jìn)行投切方式的選擇，要避免一次投入過(guò)大容量的補(bǔ)償裝置，宜逐次投入適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償容量，以防止對(duì)系統(tǒng)及用戶產(chǎn)生較大的沖擊電壓和電流。</p><p>　　(3) 仿真結(jié)果表明對(duì)實(shí)際中的無(wú)功補(bǔ)償容量的設(shè)計(jì)確定以防止諧波放大也有實(shí)際的指導(dǎo)意義。</p><p><b&

70、gt;　　5 全文總結(jié)和展望</b></p><p><b>　　5.1 全文總結(jié)</b></p><p>　　全文簡(jiǎn)要介紹了電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母拍?，并?lián)電容無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞胶蜔o(wú)功補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)的作用。運(yùn)用Matlab仿真詳細(xì)說(shuō)明了不同投切方式下補(bǔ)償電容對(duì)電網(wǎng)電壓、電流的影響。</p><p><b>　　5.2 展望</

71、b></p><p>　　電力系統(tǒng)中感性負(fù)荷是隨時(shí)變化的，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)男枨笤絹?lái)越迫切。使用晶閘管對(duì)電抗器進(jìn)行實(shí)時(shí)投切，構(gòu)成晶閘管控制電抗器（TCR)和晶閘管投切電容器(TSC)可以根據(jù)電網(wǎng)中無(wú)功功率的狀況進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)了采用自換相變流電路的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，通常稱為靜止無(wú)功發(fā)生器(Static

72、Var Generator SVG)或高級(jí)靜止無(wú)功補(bǔ)償器(Advanced Static Var Compensatoreses ASVCg)，也叫靜止調(diào)相機(jī)(Static Condenser-STATCON}91s}。與傳統(tǒng)的以TCR為代表的SVC裝置相比，SVG的調(diào)節(jié)速度更快，運(yùn)行范圍更寬，而且在采取多重化、多電平或PWM技術(shù)等措施后可減少補(bǔ)償電流中諧波的含量。更重要的是，SVG使用的電抗器和電容元件遠(yuǎn)比SVC中使用的電抗器和電容元

73、件要小，這將大大縮小裝置的體積和成本。SVG是基于瞬時(shí)無(wú)功功率的概念和補(bǔ)償原理，采用全控型開關(guān)器件(如GTO晶閘管、IGBT等)組成自換相交流器，輔之以小容量?jī)?chǔ)能元件所構(gòu)成的瞬時(shí)無(wú)功功率補(bǔ)償。其基本原理就是將自換相橋式電路并聯(lián)在網(wǎng)上(或者通過(guò)電抗器與電網(wǎng)并聯(lián))，通過(guò)調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位、幅值或者直接調(diào)節(jié)其交流側(cè)電流，都可以使橋式電路吸收或發(fā)出符合要求的無(wú)功功率，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹Ｒ驗(yàn)镾VG比SVC的調(diào)節(jié)速度更快、運(yùn)

74、行</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王大志，王克難，劉震.電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 粟時(shí)平，劉桂英.靜止無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社2006.4-5</p><p>　　[3] 張利生.電力網(wǎng)電能損耗管理及

75、降損技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社，2006.48-50</p><p>　　[4] 張海嘯、劉春明，關(guān)于無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒凹夹g(shù)發(fā)展趨勢(shì)的研究[J]， 機(jī)電信息 </p><p>　　[5] 洪金霞、周和平，采用電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆治雠c探討[J]，1994（4）37-41</p><p>　　[6] 吳天明． MATLAB 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析［M］． 北京, 國(guó)防

76、工業(yè)出版社，2004 </p><p>　　[7] 李宏,董瑾.無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的研究[J].現(xiàn)代電子技.2011,34(6):175-178</p><p>　　[8] 牛軼男,馮婷,汪揚(yáng)等.電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J] 信息通訊，2011</p><p>　　[9] 王廷云,田可畏,施國(guó)榮.無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娙萜髯罴雅渲梅椒ǎ跩］．1995 (1) : 6-40&l

77、t;/p><p>　　[10] 陳立新．電力系統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)奶接慬J］電力學(xué)報(bào) ，2005 (4): 385-386</p><p>　　[11] YUAN Zh-qiang,HOU zhi-jian,Optimized and Optimal power flow,East China Electric power ,2002,(2):1-6</p><p>　

78、　[12] BARAN,M.E and WU,F.F. Optimal capacitor placement on radial distribution</p><p>　　Systems IEEE Trains,1989,PD4,(1):725-734</p><p>　　[13] Akagi H. Trends in active power line conditioner

79、s[丁] .IEEE Trans on powe Electronics，1994，9 (3):263一268</p><p>　　[14] Bosc B K. Power electronics一a technology review[J].Proceeding of the IEEE, 1992，80 (8):1303一1334</p><p>　　[15] 戴曉亮.無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在配電

80、網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999, 23 ( 6 ): 11-12</p><p>　　[16] 蔣權(quán)輝.南寧電網(wǎng)尤功補(bǔ)償方案的研究 [頓士學(xué)位論].南寧:廣西大學(xué)，2007：2-3</p><p>　　[17] 諸駿偉.電力系統(tǒng)分析[M].北京:中國(guó)電力出版社，1995</p><p>　　[18] 葉黎明，肖健華.電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償及諧波抑制智能系統(tǒng)[J].東

81、北電力術(shù)，2002, 23(6):29一31</p><p>　　[19] 劉智勇，余志東，無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)村電氣化，2004,6:9-10</p><p>　　[20] 劉建強(qiáng).配電網(wǎng)四種無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)方案比較[J] .電工技術(shù)雜志，2003, 3: 1-3</p><p><b>　　致謝</b></p>&

82、lt;p>　　本論文是在我的導(dǎo)師宋成寶的悉心指導(dǎo)下完成的。在論文完成期間，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整及最后定稿等各個(gè)環(huán)節(jié)，都傾注了宋老師大量的心血。老師不僅在學(xué)業(yè)上給予我精心指導(dǎo)和無(wú)私的幫助，為我作了大量的輔導(dǎo)和答疑工作，幫助我解決實(shí)際工作中所遇到的一個(gè)個(gè)難題，同時(shí)還在思想上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷。她以淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，使我不僅提高了理論水平和實(shí)踐能力，更學(xué)到了做人、做學(xué)問(wèn)的道理，在

83、此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意，非常感謝宋成寶老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段給自己的指導(dǎo)。</p><p>　　感謝我的母校山東農(nóng)業(yè)大學(xué)給了我大學(xué)四年深造的機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。感謝各位任課老師在我四年的本科學(xué)習(xí)過(guò)程中給予的幫助，感謝你們?yōu)槲业某砷L(zhǎng)付出的辛勤汗水。老師們對(duì)工作細(xì)致認(rèn)真，精益求精的科研作風(fēng)深深影響著我，使我受益匪淺。這將激勵(lì)我在今后的工作中不畏艱難，奮發(fā)向上。衷心感謝老師在學(xué)習(xí)上和生活上對(duì)我

84、的關(guān)心與照顧。</p><p>　　感謝一起生活，一起學(xué)習(xí)，一起成長(zhǎng)了四年的11級(jí)電氣的全體同學(xué)。同窗四年，共同分享彼此的喜怒哀樂(lè)，祝愿各有美好前程。懷念我們共同學(xué)習(xí)、共同生活的美好日子。</p><p>　　感謝大學(xué)四年給予我?guī)椭呐笥?，和你們相處在一起是我的大學(xué)生活充滿了激情與快樂(lè)。</p><p>　　特別感謝我的家人和電氣二班的所有同學(xué)，是他們?cè)谖覍W(xué)業(yè)上給予