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近年来,随着我国国民经济的发展,对电力的需求日益扩大。而遍及全球的能源危机和环境危机不断加剧,加强节能减排和电能质量的管理成为迫切的要求。
电力网在输送电能时产生的电能损耗是个巨大的浪费,尤其是中低压配电网的电能损耗占了总线损的大部分。所以采取必要措施降低配电网的线损越来越受到重视,这些措施中配电网无功功率的优化配置对提高电网的电能质量和节能降损的影响十分重大,其中作为优化配电网无功电源分布所采取的无功补偿的优化配置和优化控制对提高功率因数、降低线损等来说是行之有效的措施。
配电网中数据巨大的中低压变压器,配电线路,用户侧的异步电动机等无功负荷需消耗大量无功功率。配电网中只有并联电容器或同步调相机等无功补偿装置能提供无功功率,如果无功补偿装置的提供的无功电源不足,则需从配电网高压侧的输电网络中输入无功功率,以满足无功功率需求。无功功率的传输会增加网络损耗,并使受电端电压下降,大量的无功功率在电网中的流动使电能利用率大大降低且严重影响供电质量。因此出于保证电能质量和减少线路损耗的考虑,在电网中装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。
在配电网中配置的无功补偿装置主要有同定配置的并联电容器、晶闸管投切电容器等,近年来静止无功发生器的配置也逐渐增多。出于电气性能和经济性的综合考虑,晶闸管投切电容器目前的使用越来越广泛。随着电力电子产品的大量应用,给电网注入了大量的谐波电流,在配置无功补偿电容的时候,必须考虑谐波的影响。
在配置无功补偿电容的时候,人们开始认识到从全局去考虑补偿的容量和位置将会带来更好的补偿效果和经济效益,基于这个思想的配电网无功优化规划和优化控制成为研究热点,并开始成为配网自动化系统中的一个重要部分。
出于以上考虑,本文提出了考虑以上因素的无功补偿控制器的研究。本文首先介绍了国内外无功补偿的现状与发展趋势,分析与研究了电气参数的测量方法,利用FFT方法对电网谐波频谱进行了分析,并提出了基于AVR单片机的低压无功补偿的设计方法。在投切控制上,采用电压和无功功率综合控制方法,与常见的功率因数控制方案相比较,避免了轻载振荡。基于就地集中补偿方式编制了九区图法控制电容器的投切,基于无功补偿分布式配置,全局优化控制,编制了基于改进人工鱼群算法的分布式无功补偿电容器优化投切方法。本文采用C语言编程,遵循模块化设计的原则,提高了系统的通用性并易于以后的维护与升级。
本装置经实验结果表明,装置投切控制测量正确、电容器投切准确快捷、操作方便、响应速度快,完全满足实时控制的要求,证明了该方案的可行性