10kV配电线路实时动态无功补偿研究论文.doc

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1、(华文行楷，小初，单倍行间距本科生毕业设计（论文）题目 10kV配电线路实时动态无功补偿研究 摘 要本文分析了无功功率对电力系统的不良影响，说明了无功补偿的 必要性和重要意义，以无功补偿技术及装置的发展进程为线索，分析 了不同时期无功补偿技术状况及特点，以实例说明了我国10kV配电 系统无功补偿的应用情况。从无功补偿的基本理论出发，阐述了无功 补偿的基本原理、基本方法，说明了无功补偿的作用，进行了无功补 偿的策略分析。本文介绍了晶闸管的工作特性和参数，研究了晶闸管串联技术， 针对目前晶闸管投切电容器进行无功补偿存在的主要问题，提出了用 晶闸管串联开关投切10kV电容器的方案，给出了晶闸管串联开

2、关的静 态和动态均压方法，设计出了主电路结构，并对晶闸管参数的选择进 行了分析和计算。对晶闸管触发技术进行了详细的分析和研究，给出峰值电压触发方式的数字电路的设计方案，并通过了仿真实验，阐述了晶闸管触发 系统的抗干扰措施。基于MATLAB仿真软件，本文对电容器投切控制及晶闸管触发装 置进行了实验研究，并得出与理论分析一致的结论。关键词：无功补偿；动态无功补偿装置；晶闸管；触发控制电路； MATLAB仿真ABSTRACTThis paper analysis the adverse effects of reaction power in the power system, illustrate

3、s the necessity of using the method of reaction power compensation and its important significance. With the development process of reactive compensation technology and its devices, expounds the stales and characteristics about var compensation technology in the different periods. By living example t

4、he paper illustrates reaction power compensations application for lOkV distribution line in our country. Begining with the basic theory of reaction power compensation, illustrates the basic principles and basic compensation methods, and its function.The paper introduces the working characteristics a

5、nd parameters of the thyristor, investigate the thyristors specialty and technique in series, in allusion to the problem existences in reactive compensation with capacitor at presently ,bring forward the advanced utility technique investigated controlling lOkV capacitor with thyristor switch in seri

6、es, brought forward the static state and dynamic voltage, designed the main circuit framework which used with reason, analysis and calculates the thyristors parameters for its selected .I study thyristor triggers technic, device a digital circuit under max value burst mode and complete its emulation

7、 text. I expatiate the measure of devaluing disturb for thyristor trigger system.Under the MATLAB power simulation environment,capacitor input-elimination control and thyristor-trigger control were studyed, the same result of theory analysis were get.Key word ： reactive power compensation; static va

8、r compensation; thyristor; trigger control circuit； MATLAB Simulation目 录目录摘 要2ABSTRACT3目 录4第一章 无功补偿技术的发展、现状及展望11.1无功补偿技术研究的背景11.2无功补偿技术研究的目的和意义11.3无功补偿技术的发展21.3.1传统的无功补偿技术21.4无功补偿技术在我国供网中得应用31.4.1无功补偿技术在我国应用的历程31.4.2我国lOkV配电网无功补偿技术的现状及实例41.5课题完成主要任务5第二章 无功补偿技术的实现及控制策略62.1无功补偿的基本原理及功率因数与电路参数的关系62.2 无

9、功补偿的基本方式72.3 无功补偿的控制策略82.3.1单一物理量的控制方式82.3.2 “九域图法”控制策略82.4本章小结10第三章 无功补偿电路晶闸管触发系统的研究与设计113.1晶闸管的工作特性及主要参数113.1.1晶闸管的工作原理113.1.2晶闸管的特性分析及主要参数123.2晶闸管串并联技术及其参数的计算133.2.1 晶闸管串联技术143.3晶闸管投切电容器主电路的接线分析153.4晶闸管触发系统的研究与设计173.4.1无功补偿装置系统结构173.4.2晶闸管触发方式的分析193.5晶闸管触发电路的设计及仿真203.5.1同步信号检测电路213.5.3脉冲触发电路的仿真实验

10、223.6晶闸管脉冲触发系统的抗干扰措施233.7本章小结24第四章 10kV无功补偿系统的仿真研究254.1 晶闸管触发系统的MATLAB仿真254.1.1 非峰值电压时刻触发晶闸管的实验264.1.2 峰值电压时刻触发晶闸管的实验284.2 基于电容器投切控制的无功补偿系统的MATLAB仿真294.3 本章小结33第五章 结论34参考文献35致 谢36第一章 无功补偿技术的发展、现状及展望 1.1无功补偿技术研究的背景近几年来,我国经济发展迅速,对电力的需求越来越大。同时对供电的可靠性和质量提出了更高的要求，电力建设投资跟不上经济发展，供需关系矛盾更为突出，尤其是小城镇和城乡配电网。我国小

11、城乡地区的多为10kV配电线路，具有负荷密度大、用电量集中、供电可靠性要求高等特点，表现出线损高、功率因数低、输电效率低、输电能力不足、末端电压低等问题。这严重的影响了人们生活水平的提高和经济发展。目前,国内外针对此问题采取的措施主要是进行电网建设和改造，有：新建线路和变电站，更换线路，对已变电所和线路进行改造和增容，进行无功功率补偿等。根据我国小城镇和城乡配电网的特点以及电力公司的资金和人力情况，最为普遍采用的是并联电容器无功功率补偿。就其补偿方式而言，分为：变电所集中补偿，配电线路分散补偿，负荷侧就地补偿等。我国10kV配电线路以往多采用负荷侧就地补偿，这种方案就用户而言可以获得很好的补偿

12、效果，但就10kV配电网络整体而言，技术性和经济性都不是最合理的。1.2无功补偿技术研究的目的和意义近年来，世界各地发生的由电压稳定和电压崩溃引发的大面积停电事故引起人们高度重视。当地时间2003年8月14日美国东北部、中 西部和加拿大安大略省发生了历史最大规模的停电事故，纽约、底特 律、渥太华、多伦多等重要城市及周边地区近5000万人口受到影响， 制造业停产，交通运输瘫痪，经济运转产生中断。经济学家估计整个 经济损失达300亿美元。事故的原因可能是雷电袭击、负荷太重或部分电站停运引发的。这 次灾难说明美国中西部供电系统过于陈旧且存在严重安全系统缺陷。 美国灾难性的大停电给以科技为主导的现代社

13、会敲响了警钟。巨大的经济损失和严重的社会影响提醒人们电力系统应进行设备的更新换代，加强电力系统的安全系数，从而避免事故的发生。不要让美国大停电在中国发生，中国的电力专家们应为中国的电力 系统的安全思考。2002年下半年以来，经济的高增长带动电力需求增大，中国部分 地区出现结构性的供电紧张，部分地区出现用电紧张和高峰时段拉闸 限电问题，大功率非线性负载的不断增加，对电网的无功冲击和谐波 污染呈上升趋势，缺乏有效地无功调节手段使母线电压变化很大导致 配电系统线损增加，电压合格率下降。我国电网建设和运行中长期存 在无功补偿容量不足、配备不合理、无功补偿效果不理想等问题，特 别在10kV供电系统中，快

14、速、准确、可连续的补偿技术没有得到实质 性的应用、中科院院士、清华大学教授卢强说：“我们致力于建设的不只是世 界第一流的，而且是世界上最强大、最安全的电力大系统。”无功功率是建立交流电、磁场所需的功率，在交流电力系统的设计 和运行中，无功功率是一个重要因素。对无功功率的补偿研究是十分 必要的，原因如下：1.由于成本的增加，提高电力系统运行效率的要求 日益迫切。2.输电网络的扩展已经受到限制。3.远距离输电要求解决稳 定性及电压控制问题。4.工业增长的需求和用户电子设备的增多，对供 电质量的要求越来越高。5.直流输电系统的应用研究表明，在换流器的 交流侧应该进行无功控制。无功补偿的目的：1.改善

15、电压调整；2.提供静态和动态稳定；3.降 低过电压；4.减少电压闪变；5.阻尼次同步震荡；6.减少电压和电流的 不平衡。1.3无功补偿技术的发展人们很早就认识到无功功率的危害，认识到是系统中的电容和电感 元件产生的无功功率。最初人们使用了无源补偿方法，即通过改变网 络参数的方法对系统进行无功补偿，也就是将一定容量的电容器或电 抗器以并联或串联的方式安装在系统的母线中，如在高峰负荷下将并 联电容器接入系统中以防止电压过低。1.3.1传统的无功补偿技术传统的无功补偿设备有并联电容器、调相机和同步发电机等。 设置无功补偿电容器是传统补偿方法之一，并联电容器因简单经 济，灵活方便而得到广泛应用。缺点是只能补偿固定无功，不能跟踪 负荷无功需求的变化，即不能实现对无功的动态补偿，且还有可能与 系统发生谐波放大甚至谐振。传统的真空开关或接触器投切电容器的方法，投切电容器时会产生 很大的冲击电流，对电网造成干扰，由于投切瞬间主触头的拉弧现象， 导致主触头烧损，影响无功补偿的正常运行。因接触器动作速度慢，寿命短，所以不适用于快速频繁投切补偿电容器的场合