低压无功补偿系统硬件设计
摘要
本文主要介绍低压无功补偿装置的基本原理、控制方案以及硬件方面的选型和设计。
该补偿系统采用TI公司的定点TMS320LF2812系列DSP和MCU的双控制器进行控制，TMS320LF2812为补偿装置的总控制器，具有自动采样计算、无功自动调节、故障保护、数据存储等功能。同时具备指令运算速度快（约100MIP）、运算量大的优点，同时MCU与外部设备进行通讯，互不干扰，更好的满足了实时性和精确性的要求。采用晶闸管控制投切电容器、数字液晶实时显示系统补偿情况，可以实现快速、无弧、无冲击的电容器投切。为了更详细的介绍该系统，在论文第四章设计了比较完整的各功能模块的硬件电路图，其中包括电源模块、信号变换及调理模块、AD采样模块、锁相同步采样模块、通讯模块等。
关键字：低压无功补偿；晶闸管投切电容器；DSP
Abstract
This paper mainly introduces the basic principle of low-voltage reactive power compensation device, control scheme and hardware selection and design.
The compensation system by TI company's fixed-point tms320lf2812 series DSP and MCU dual controller control, tms320lf2812 compensation device controller with automatic sample calculation, automatic reactive power regulation, fault protection, data storage and other functions. At the same time with the instruction operation speed (about 100MIP), the advantages of large amount of computation. At the same time, MCU and peripheral equipment
communication and do not interfere with each other, better meet the requirements of real-time and accurate. The use of thyristor controlled switched capacitor, digital LCD display real-time compensation system situation can achieve fast, no arc , without the impact of the capacitor switching. In order to more detailed introduction to the system. In the fourth chapter of the thesis design the hardware circuit diagram of each function module of relatively complete, including power module, signal transformation and conditioning module, AD sampling module, phase locking synchronous sampling module, communication module block and so on.
Key Words:Low voltage reactive power compensation;Thyristor switched capacitor; DSP
目录
目录 (3)
第一张绪论 (1)
1.1 选题的背景与意义 (1)
1.2 低压无功补偿装置的发展状况 (2)
1.2.1国外情况 (3)
1.2.2国内情况 (3)
1.3 本课题研究的主要内容 (4)
第二章TSC无功补偿的基本原理 (7)
2.1 无功补偿的基本原理 (7)
2.2 低压电网无功补偿的方式 (9)
2.3 晶闸管投切电容器的原理 (11)
2.3.1晶闸管投切电容器的基本原理 (11)
2.3.2补偿回路的构成及原理 (13)
2.3.3晶闸管触发原则 (16)
2.3.4电容器的分组方式 (18)
第三章无功补偿控制系统的总体设计 (20)
3.1 系统的基本原理 (20)
3.2 主电路连接方式 (20)
3.3 无功补偿算法的选择 (22)
3.3.1积分法 (22)
3.3.2移相法 (23)
3.3.3公式法 (24)
3.4 电容器补偿容量计算 (25)
第四章系统的硬件设计 (29)
4.1 系统硬件总框图 (29)
4.2 系统各功能模块 (30)
4.2.1电源模块 (30)
4.2.2电流、电压信号调整电路 (32)
4.2.3 AD采样模块 (33)
4.2.4锁相同步采样电路 (35)
4.2.5 FPGA模块 (35)
4.2.6通信模块 (36)
4.2.7人机对话模块 (38)
4.2.8逻辑电平转换电路 (39)
4.2.9可控硅驱动模块 (39)
4.2.10 补偿电容器过载电流调理模块 (40)
4.2.11其他辅助模块 (42)
4.3 系统硬件设计电路图 (43)
参考文献 (46)
第一张绪论
1.1 选题的背景与意义
的美加大停电持续了长达72小时，给美国造成了十分重大的经济损失与社会反响，这次事故人们深深意识到电网运行要有足够的无功容量，无功不能靠远距离传输，在电力市场大的环境下，必须要制定统一的规定来激励独立发电商和运营商从整个系统运行安全的情况下提供充足的无功备用。在我国也发生过多次电压崩溃的故障，如1993年和1996年南方电网的几次事故，这些事故都警示人们要采取各种措施来维持电网稳定。
早期常用并联电容器和同步补偿器作为无功补偿装置，经常应用于系统的高压侧进行补偿。由于并联电容器应用范围广泛，至今仍作为一种重要的补偿方式。同步补偿器的核心是同步电机，当励磁电流发生改变时，电动机可随之平滑的改变输出无功电流的大小和方向，对电力系统的稳定运行起到举足轻重的作用。但是同步补偿器成本较高，安装复杂，维护困难，使其在推广和使用环节中受到制约。
国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高带来了电力负荷的高速增长。同时电网中的无功问题也引起人们的广泛关注。随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、交通及家庭中的应用日益广泛，而大多数电力电子装置的功率因数很低，它们所消耗的无功功率在电力系统所输送电量中占有很大的比例，无功功率增加会导致电流的增大，设备及线路的损耗增加，导致大量有功电能损耗，同时使功率因数偏低、系统电压下降。低压动态无功补偿技术的设计是一个系统工程，它涉及控制信号的选取和采样、控制规律的研究、控制器的软件设计和硬件实现等许多方面，建立在对
低压动态无功补偿装置和系统深入了解的基础上。课题以动态无功补偿装置为研究对象，对无功检测原理和控制方法进行研究，确定其控制策略，设计主电路和控制系统电路，完成动态无功补偿的硬件系统设计。
1.2 低压无功补偿装置的发展状况
为了改善电力系统中无功功率有害性问题，人们在很早就掌握了各种无功补偿技术并应用在电力系统当中，通常采用同步发电机、同步调相机、并联电容器和静止无功补偿装置等很多方法来控制无功功率。由于它们在技术上及经济上的优点，这些装置在我国及其他发展中国家仍然被广泛的使用。
无功功率主要是由系统中电容和电感产生，人们最初使用的补偿方法以无源形式为主。该方法的核心是在系统的母线中以串联或并联的方式安装一定容量的电容器或电抗器。同步补偿器属于有源补偿器，是并联补偿装置的一种同步机，同步调相机的优点是：当系统电压降低时，可以改善电网功率因数，从而维持电网电压平衡。从功能上讲，同步调相机相当于一个被拖动到某一转速并与电力系统同步运行的同步机。当电机同步运行后，根据人们的需要控制其磁场，使之产生无功功率或者从系统中吸收无功功率。同步调相机还具有调相的功能，但是其动态响应速度较慢，发出一定量无功功率的有功损耗较大,系统维护复杂且不能适应各类非线性负载的快速变化。
由晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)以及二者的组合装置(TCR+TSC)等形式组成的静止无功补偿器(SVC)，实际上可看成一个可调节的并联电纳，它的性能比并联电容器要好很多。静止无功补偿器最重要的性质是它具有维持端电压稳定的功能，所以它要连续不断地调节与电力系统变换功率，它第二个性质是响应速度灵敏。传统静止无功补偿器对电力系统状况的调节和暂态性能的改善起到了重要的作用，
而且其控制技术也较为成熟，因此在实际电力系统中得到了充分的应用。可是它们的共同点都是利用可控硅晶闸管进行换相控制，在无功变动时容易发生逆变现象，并且都需要大电感或大电容来产生感性无功和容性无功，因而人们更希望有新的补偿方式改善以上缺陷。
1.2.1国外情况
静止无功补偿装置也称SVC静止无功补偿系统，是相对于调相机来说的一种利用电容器和电抗器进行无功补偿的装置。第一批静止无功补装装置于1967年在英国制成，成功后受到世界各国的强烈关注，苏联、美国、瑞士、瑞典、西德、比利时等国纷纷研制成功并且大力推广使用，使得静止补偿装置比调相机具有更大的影响力，广泛应用于电力、铁道、科研、冶金、化工等部门。成为补偿无功、电压调整、提高功率因数、限制系统过电压，有效改善运行条件的设备。国际上知名的电气公司均发展了不同类型的静止无功补偿技术。根据无功的性质和方式静补装置又可分为六种不同的组合，固定容性、固定感性、可变容性、可变感性、固定容性+可变感性、可变容性+可变感性，通常我们所指的静补无功补偿装置是指固定容性+可变感性、可变容性+可变感。对于可变感性又可分为直流励磁饱和电抗器、相控阀调节电抗器和自饱和电抗器。自高压可控硅元件问世以后逐渐取代了有触点开关，为实现感性或容性无功的连续可控调节提供了简单、可靠、灵活的技术支持。目前国际上几个主要的产品形式是FC+TCR(固定容性+可变感性)，八十年代初TSC+TCR技术逐渐发展起来，并首先被应用在电力系统的无功补偿之中。在国外，系统的无功补偿主要依靠静止补偿装置和电容器，并积累了丰富的经验，同时取得了理想的效果。
1.2.2国内情况
武汉钢铁公司在70年代初从比利时进口了直流励磁饱和电抗器和日本的电容器组成了静止补偿装置后，国内才对可变无功补偿的问题加以关注。并联电容器是国内补偿无功用的最多的方法。在低压(10kv以下)供电网络中大量运用并联电容器组来满足调压要求，关于可变无功补偿的问题越来越受到有关部门的重视，20世纪70年代以来，随着研究的不断深入出现了静止无功补偿技术。这项技术经过20多年的发展不断加以创新和完善。静止无功补偿就是用不同的静止开关投切电容器或电抗器，使其具有吸收和发出无功电流的能力，具有维持电力系统的功率因数平衡、稳定系统电压、抑制系统振荡等功能。目前这种静止开关主要分为断路器和电力电子开关。由于用断路器作为接触器，其开关速度较慢，约为10～30s，不可能快速跟踪负载无功功率的变化，而且投切电容器时常会引起较为严重的冲击涌流和操纵过电压，这样不但容易造成接触点松动，而且还会将补偿电容器内部击穿，维修量大。
随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，随后又出现交流无触点开关GTR、SCR、GTO等作为投切开关，开关速度大幅提升（约为10μs），对各种系统参数无功补偿都可以在一个周期内完成，而且可以进行单相调节。目前所指的静止无功补偿装置一般专指使用晶闸管的无功补偿设备，主要有以下三大类型，一类是具有饱和电抗器的静止无功补偿装置（SR)、第二类是晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC），这两种装置统称为SVC，第三类是高级静止无功发生器（ASVG)，采用自换相变流技术的静止无功补偿装置。
1.3 本课题研究的主要内容
本文研究关于设计一种基于DSP做为主控制器的TCR型低压无功补偿装置。如表1.1所示，比较来看TSC具有响应时间短、运行稳定、分相调节、适用范围广、能平衡
有功功率等优点，而且TSC具有较好的灵活性、占地面积较小、产生的噪声和高次谐波较小，与无功发生器SVG比较具有控制简单、开发时间短、成本低的优点。
表1.1 各种无功功率补偿装置的性能对比
Table 1.1 performance comparison of various reactive power compensation devices
第二章TSC无功补偿的基本原理
SVC是当前应用最广的动态无功补偿装置。而且TSC又是SVC的一种形式，TSC 又称晶闸管投切电容器。本章介绍了无功补偿的基本原理以及对TSC无功补偿当中的关键技术进行分析。
2.1 无功补偿的基本原理
1.功率因数：电网中负载的电压和电流的相位存在一定差异，相位差的余弦值cosφ就是功率因数。功率因数在数值上等于有功功率和视在功率的比值，即:
P/S=cosφ
(2.1)
在电力网的运行中，我们希望功率因数越大越好，若想要满足功率因数变大，则电路中的视在功率将充分转化为有功功率，来减少无功功率的消耗。
2.有功功率、无功功率、视在功率：有功功率是指负载直接消耗的功率。对于有功功率有:
P=U×I×cosφ(2.2) 磁场的能量由电网供给，在这些电器的运行中，上半周期为吸收功率，下半周期为释放功率，功率只在电器和电网中相互变换，并没有真正作为热量或者功率作用出去，简而言之就是能量并没有被消耗掉。这样的功率称为无功功率。
无功功率可以分为感性无功功率和容性无功功率。感性无功功率表示电压超前电流，那么相位角差值φ为正。容性无功功率则表示电压滞后电流，相位角差值φ为负。在同一个端口之中感性无功功率和容性无功功率可以相互抵消。这是因为当前电网大部分负载
均为感性，容性负荷将抵消掉电网中的感性无功功率，所以看起来就是感性无功功率是从电网中获得的，而容性无功功率是设备自己发出来的。无功功率有:
Q=U×I×sinφ(2.3) 视在功率有:
S=Q
2 =U×I (2.4)
P2
所以有功功率、无功功率和视在功率可以满足直角三角形勾股定理的关系，又称功率三角形，如图2.1所示：
Q
P
图2.1 功率三角形的关系
Fig.2.1 relation of power triangle
由功率三角形可以清楚的得出：在有功功率一定的情况下，功率因数角φ越大，功率因数cosφ越小，所需的无功功率Q越大，那么视在功率S也就越大。
2.2 低压电网无功补偿的方式
因为在无功补偿装置的设计中，电容器的补偿容量不仅与未补偿时的负载情况、电
1.个别补偿：又称为就地补偿或随机补偿。它是根据个别用电设备对无功功率的需求量，将低压电容器组分散的与用电设备供电回路相并联，通常与用电设备共用一组开关，如图
2.2中C1所示。低压电容器组随电动机同时投入或退出运行，使电动机消耗的无功功率部分得到就地补偿，从而使装设点以上输配电线路输送的无功功率减少，能明显降低损耗。
个别补偿的优点是：当大中型异步电动机工作时间长时，个别补偿方式的降损节电效果明显。但也有缺点：比如对一些运行时间少或利用率低的设备，补偿电容器的利用率就不高，又因为是逐台补偿，会使补偿容量增大，从而使补偿装置的总投入增大。
2.集中补偿：是指将低压无功功率补偿装置通过低压开关接在用户专用的变电所或配电室的低压母线侧，如图2.2中C2所示。用以补偿配电变压器的无功功率损耗和变电所以上输电线路的损耗，还可以就近供应380V配电线路的前段部分及所带用电设备的无功功率损耗。适用于低压供电半径短、负荷集中的地方或不适宜就地补偿的用电设备，利用补偿电容器的分组投切，还能进行调压，改善电压质量。
低压集中补偿的优点是：接线简单，便于维护和控制，具有较高的经济性，是目前无功功率补偿中常用的手段之一。但也存在缺点：第一，节能效果差，它只能减少装设点以上线路和变压器因输送无功功率所造成的损耗，而不能减少用户内部配电网络的无功负荷所引起的损耗，从而降低了补偿设备投入使用的价值。第二，降低电容器的寿命。由于集中补偿装置安装于配电室内，电容器柜紧靠配变，其承受的输出电压一般在400V 以上，电网低谷时，电压往往会超过430V，当自动补偿装置失控时，会导致电容器过压运行、发热、变形、击穿等现象的发生。
3.分组补偿，又称分散补偿。这种补偿方式是将电容器组按低压配电网无功负荷的分布分组装设在相应的母线上，或者直接与低压干线相连接，形成低压电网内部的多组分散补偿方式，如图2.2中C3所示。该方式使被补偿的无功功率不再通过主干线以上线路输送，从而使变压器和配电主干线路的无功功率损耗相应地减少。
分组补偿与集中补偿相比降损节电效益显著，尤其当用电负荷点较多且距离较远时，补偿效率更高。分组补偿的优点:有利于对配电变压器所带的无功进行分区控制，实现无功负荷就地平衡，减少无功功率在变配电所以下配电线路中的流动，使线损显著降低；分组电容器的投切随总的负荷水平而变化，其利用率比单台补偿高，分组补偿虽然不如集中补偿管理方便，但比单台电动机补偿易于控制。缺点是：如果装设的电容器无法分组，则补偿容量无法调整，运行中可能出现补偿或欠补偿；分组补偿方式的一次性投资大于集中补偿方式，操作控制上也比集中补偿复杂。
2.3 晶闸管投切电容器的原理
2.3.1晶闸管投切电容器的基本原理
TSC ( Thyristor Switched Capacitor)又称晶闸管投切电容器，是一个对供电网络波动无功功率进行动态补偿的相对独立系统，广泛应用于配电系统的动态无功功率补偿。与机械投切电容器相比，晶闸管的开、关无触点，其操作寿命几乎是无限的，而且晶闸管的投切时刻可以精确控制，可以快速无冲击地将电容器接入电网，大大减少了投切时的冲击电流和操作困难，其动态响应灵敏。
TSC的基本原理如图2.3所示。图2.3（a）是单相电路图，其中的2个反并联晶闸管只是起将电容器并入电网或从电网断开的作用，而串联的小电感只是用来抑制电容器投入电网时可能造成的冲击电流，在很多情况下，这个电感往往不画出来。因此，当电
容器投入时，TSC的电压一电流特性就是该电容器的伏安特性，即如图（c）中OA所示。在实际工程中，一般将电容器分成几组，如图2.3（b）所示，每组都可由晶闸管投切。这样，可根据电网的无功需求投切这些电容器，TSC实际上就是断续可调的吸收感性无功功率的动态无功补偿器，其电压-电流特性按照投入电容器组数的不同可以是图2.3（c）中的OA，OB或OC。当TSC用于三相电路时，可以是三角形连接，也可以是星形连接，每一相都设计成图2.3（b）所示的分组投切。晶闸管投切电容器采用整数半周控制，可以根据电网对无功功率的需求改变投入电容器的容量，使晶闸管投切电容器成为分级可调的动态无功功率补偿装置。如果级数分得足够细化，基本可以实现无级调节。
（a）单相结构图（b）分组投切的TSC单相图（c）电压-电流特性
图2.3 TSC的基本原理
Fig.2.3 basic principles of TSC
晶闸管阀通常有2种接线方式：2个晶闸管反并联和1个晶闸管与1个二极管反并联。两者都是投切电容器的开关，不同的是前者晶闸管阀承受最大反向电压低，为电源电压峰值，控制较复杂；后者投资小、控制简单、但晶闸管阀承受最大反向电压高，为电源电压峰值的2倍，所以在选择使用哪种连接方式时，应根据技术、经济比较来确定。
电容器的投切是根据电网负荷变化情况来决定的，当电网无功功率增加，电压下降时，投入电容器，反之，切除电容器。电容器分组有等容分组和不等容分组2种。前者易于实现自动控制，但补偿级差大，后者利用较少的分组就可获得较小的补偿级差，但不易控制。考虑系统的复杂性以及经济性问题，实际中可采用所谓二进制的方案，即采用k-1个电容值均为C 的电容，和一个电容值为C/2的电容，这样系统从零到最大补偿量的调节则有2k 级。最小电容量那一路作为单位电容量，它的大小决定了补偿精度。
2.3.2补偿回路的构成及原理
交流电路中，纯电阻负载的电流I R 与电压U 同相位；纯电感负载的电流I L 比电压U 滞后90。；纯电容负载的电流I C 比电压U 超前90。。如图2.4所示:
I L
图2.4 电流相位图
Fig.2.4 current phase diagram
电网中用电设备一般是电感性负载，因此负荷回路模型可采用R ，L 串联电路表示。图2.5（a ）为补偿回路模型，M 为补偿点，Q 为负载所需的无功负荷，如果没有补偿装置，则负载将从电源侧取得无功功率Q 0，即Q 0=Q L 当设置补偿装置后，由于补偿电容器U I R I C
提供引前无功功率Q C ，那么电源所提供的无功功率减少为Q=Q L-Q C ，如图2.5（b ）所功率因数由cos φ提高到cos φ’，视在功率由S 减少到S ’。
（a ）补偿回路模型 （b ）补偿原理示意图
图2.5 补偿原理
Fig.2.5 compensation principle
视在功率的减少可降低供电线路的截面和变压器的容量，降低供用电设备的投资。例如一台1000 kVA 的变压器，当负荷的功率因数为0.7时，可供700kW 的有功负荷，当负荷的功率因数提高到0.9时，可供900 kW 的有功功率。同一台变压器，因为负荷的功率因数的提高而可多供200 kW 负荷，是相当可观的。
)()(22
2jX R U
Q Q P Q j P S C +-+=?+?=? (2.5) 可见，因采用无功补偿装置后，电源输送的无功功率减少了，相应的使电力网和变压器中的功率损耗降低，从而提高了供电效率。又由电压损耗计算公式:
U
X Q Q PR U C )(-+=? (2.6) 可知，采用无功补偿措施后，因通过电力网无功功率减少，降低了电力网中的电压损耗，提高了用户处的电压质量。
U 0 U
φ I I C I L
I L
（a ）欠补 （b ）过补偿
图2.6 补偿回路工作原理
Fig.2.6 working principle of compensation circuit
C
I φ
硬件系统的可靠性设计
硬件系统的可靠性设计
目录 1 可靠性概念 (4) 1.1 失效率 (4) 1.2 可靠度 (5) 1.3 不可靠度 (6) 1.4 平均无故障时间 (6) 1.5 可靠性指标间的关系 (6) 2 可靠性模型 (7) 2.1 串联系统 (7) 2.2 并联系统 (9) 2.3 混合系统 (11) 2.4 提高可靠性的方法 (12) 3 可靠性设计方法 (12) 3.1 元器件 (12) 3.2 降额设计 (13) 3.3 冗余设计 (14) 3.4 电磁兼容设计 (15) 3.5 故障自动检测与诊断 (15) 3.6 软件可靠性技术 (15) 3.7 失效保险技术 (15) 3.8 热设计 (16) 3.9 EMC设计 (16) 3.10 可靠性指标分配原则 (17) 4 常用器件的可靠性及选择 (19) 4.1 元器件失效特性 (19) 4.2 元器件失效机理 (21) 4.3 元器件选择 (23) 4.4 电阻 (23) 4.5 电容 (26) 4.6 二极管 (30) 4.7 光耦合器 (31) 4.8 集成电路 (32) 5 电路设计 (38) 5.1 电流倒灌 (38) 5.2 热插拔设计 (40) 5.3 过流保护 (41) 5.4 反射波干扰 (42) 5.5 电源干扰 (49) 5.6 静电干扰 (51) 5.7 上电复位 (52) 5.8 时钟信号的驱动 (53) 5.9 时钟信号的匹配方法 (55) 6 PCB设计 (60)
6.1 布线 (60) 6.2 去耦电容 (62) 7 系统可靠性测试 (62) 7.1 环境适应性测试 (62) 7.2 EMC测试 (63) 7.3 其它测试 (63) 8 参考资料 (64) 9 附录 (64)
低压无功补偿技术规格书
低压无功补偿技术规格书． 低压自动无功补偿装置技术要求 1、总则 1.1、本技术规范书适用于变电所内配置的RNT低压动态无功功率补偿装置，它提出了该动态无功功率补偿装置本体及附属设备的功能设计、结构、性能、调试和试验等方面的技术要求。 1.2本技术规格书中提出了最低限度的技术要求，并未规定所有的技术要求和适用的标准，未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，供方须提供一套满足本技术规格书和相关标准规范要求的高质量产品及其相应
服务，以保证的安全可靠运行。 1.3、供方须执行现行国家标准和电力行业标准。有矛盾时，按技术要求较高的标准执行。主要的标准如下： GB/T 15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》 GB50227-95 《并联电容器成套装置设计规范》 JB5346-1998 《串联电抗器》 GB191 《包装贮运标准》 GB11032-2000 《交流无间隙金属氧化锌避雷器》 GB/T 2681-1981 《电工成套装置中的导体颜色》 GB/T 2682-1981 《电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色》 GB1028 《电流互感器》 GB10229 《电抗器》 DL/T620-1997 《装置过电压保护和绝缘配合》 GB 4208-93 《外壳防护等级》（IP代码） GB/T14549-93 《电能质量-公用电网谐波》 另外，尚应符合本技术规格书规定的技术要求和买方的要求。 1.4、未尽事宜，供需双方协商确定。 2、设备环境条件 2.1、周围空气温度 ℃38.4最高气温： 低压无功补偿设备 技术协议 29.3℃最低气温： - 6.8~10.6℃年平均气温： 1500米2.2、海拔高度：不大于0.05g 6度区，动峰值加速度：2.3、地震烈度：户内2.4、安装地点：、电容补偿柜技术参数3400V 额定电压：1） AC 660V 额定绝缘电压： 2500V 额定工频耐受电压：1min 8kV 冲击耐压： TMY 主母线：）2TMY 母线：PE 系统容量与无功补偿设备等应达到设计要求；3） 外形尺寸：具体见附图4）电压等级下的动态电容无功380V采用）无功功率补偿全部采用动态补偿方式：5 补偿柜，补偿容量具体见附表。％的电抗器，从根本7 对控制器、电抗器、驱动器进行特殊设计，要求选用6）上解决与系统发生串联、并联谐振，避免使谐波放大，实现无功补偿和谐波抑制并举的功能；控制应具有高可靠性，而且操作简单，与系统联结时，不需要考虑交流系统）7 相序，不会因为相序接错而带来烧坏可控硅或其他器件的现象；实现电流过零投切，电容投切过程中无涌流冲击、无操作过电压、无电弧重8）燃现象，使用寿命长；控制器实现全数字化，液晶显示，具有联网通讯功能；9）根据负载无功和负荷波动情况，在规定的动态响应时间内，多级补偿一次到）10位；
高低压无功补偿装置设计选型结构
高低压无功补偿装置设计选型结构 1、装置主要由并联电容器、电容器专用熔断器、串联电抗器、放电线圈、氧化锌避雷器、隔离接地开关、支柱绝缘子、连接母线和电容器构架等设备组成。若采用双星形接线中性点不平衡电流保护或单星形接线桥差保护，应有电流互感器。 2、串联电抗器串接在电容器组的回路中，用于抵制高次谐波和限制合闸涌流。 用于抵制5次用以上谐波时，电抗器可按Xl/Xc=4.5%-6%配置。 用于抵制3次用以上谐波时,电抗器可按Xl/ Xc=12%-13%配置。 仅用于限制涌流时，电抗器可按Xl/ Xc=0.5%-1%配置。 3、氧化锌避雷器并接在电容器组线路上，以限制投切电容器所引起的操作过电压。 4、放电线圈并接于电容器组的两端，当电容器组继开电源时，能将电容器两端剩余电压在5秒~20秒内自电压峰值降至0.1倍额定电压或50V以下。 5、根据装置所装置设备（电容器、电抗器等）的布置可分为片架式、柜式、围栏式、模块式、集合式和户外箱式等形式。 片架式 结构即以片架（包括直梁、横梁和横档等）为计量单位的零部件，通过螺栓等系列标准件连接而成电容器组构架，其四周为网门。装置具有价格低、运输方便等特点。6kV和10kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。 柜式 结构即将所配置的元器件均装在类似高压开关柜的构架上，柜门用钢板网或镀锌钢板网制成。装置由电抗器柜、放电柜和电容器柜等三部分组成。装置具有外观整齐，方便安装等特点。6kV和10kV等电压等级容量在300kvar~3000kvar 的装置适宜采用该结构形式。 模块式 结构即将设备安装在用型材制成的单元模块上，安装时只需层层或行行拼接即可。该结构又分立式电容器安装和卧式电容器安装两种形式，且单元电容器宜采用内熔丝电容器，具有外形整齐、安装方便等特点。6kV和10kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。 集合式 结构即由密集型电容器等设备组成的电容器组。具有占地面积小、安装维护方便等特点。6kV、10kV和35kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。 围栏式 结构即将可拆式网门护栏在电容器组和电抗器等设备的四周，围栏和设备间留有检修通道。35kV等电压等级的装置适且采用该结构形式。 户外箱式
低压无功补偿装置说明书
求质量之上乘守信誉于天 下 系列 无功智能补偿装置 山东特安电气有限公司 SHANDONG TEAN ELECTRIC CO., LTD
目录 一、产品简介.................................................................................................... 错误!未定义书签。 二、产品型号及含义........................................................................................ 错误!未定义书签。 三、主要技术指标............................................................................................ 错误!未定义书签。 四、原理简介.................................................................................................... 错误!未定义书签。 五、接线与运行................................................................................................ 错误!未定义书签。 六、参数设置.................................................................................................... 错误!未定义书签。 七、装置外形尺寸............................................................................................ 错误!未定义书签。 八、安装方法和注意事项................................................................................ 错误!未定义书签。 九、相关资料.................................................................................................... 错误!未定义书签。附一一次原理图............................................................................................ 错误!未定义书签。附二安装图.................................................................................................... 错误!未定义书签。
国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则
国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 为进一步加强国家电网公司无功补偿装置的技术管理工作，规范电网无功补偿的配置要求，提高电网的安全、稳定、经济运行水平，国家电网公司在广泛征求公司各有关单位意见的基础上，制定完成了《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，并于8月24日以国家电网生［2004］435号印发，其全文如下： 国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 第一章总则 第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。 第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。 第二章无功补偿配置的基本原则 第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。 第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV 电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。 第五条受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。 第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。 第七条对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV 及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。
低压无功补偿回路保护熔断器选择
低压无功补偿回路保护熔断器选择 低压无功补偿柜中补偿回路的熔断器作用，是为了保证整个回路安全可靠的运行，以达到无功补偿的目的，那么电容器（和串联电抗器）作为补偿回路的核心元件，熔断器对它提供可靠的保护性能是非常必要的。由于现行相关标准里对补偿回路保护熔断器的选择没有特别详细的要求，所以在实际应用中大家的选择也不尽一致，有时差别甚至相当悬殊。 在低压配电系统中的负载类型变得越来越复杂的情况下，补偿回路熔断器的选择不能一概而论，要视低压无功补偿的具体类型进行科学的分析和选择。 下面我们根据相关的国家标准和低压无功补偿类型两方面来分析如何合理正确的选择补偿回路的熔断器。 一、相关的国家标准 1、在低压并联电容器标准GB/T12747.1-2004中，对有关电容器最大电流和保护的相关要求和说明如下： 21 最大允许电流 电容器单元应适用于在线路电流方均根值为1.3倍该单元在额定正弦电压和额定频率下产
生的电流下连续运行，过渡过程除外。考虑到电容偏差，最大电容可达1.10CN，故其最大电流可达1.43IN。 这些过电流因素是考虑到谐波、过电流和电压偏差共同作用的结果。 33 过电流 电容器决不可在电流超过第21章中规定的最大值下运行。 34 开关、保护装置及连接件 开关、保护装置及连接件均应设计成能连续承受在额定频率和方均根值等于额定电压的正弦电压下得到的电流的1.3倍的电流。因为电容器的电容可能为额定值的 1.10倍，故这一电流最大值为 1.3×1.10倍额定电流，即为1.43IN 2、在中低压电容器及其成套装置标准GB7251中，有关电容保护熔断器的选择要求如下： 5.3.5 b） 熔断器额定工作电流（方均根值）应按2~3倍单组电容器额定电流选取。 3、在并联电容器装置设计规范GB50227-2008中，有关电容保护熔断器是这样要求的： 5.4 熔断器 5.4.2 用于单台电容器保护的外熔断器的熔丝额
JKWNA-9低压无功补偿控制器使用说明书(2015总线版、.
JKWNA-9 低压无功补偿控制器 使用说明书江苏南自通华电力自动化有限公司 1产品简介 1.1概述 JKWNA-9低压无功补偿控制器和NA系列智能集成式电力电容补偿装置配套使用,具备采集并显示电测量数据,监测和显示智能电容器运行工况、投切状态,以及根据无功功率与目标功率因数自动控制投切电容器等功能。 1.2产品特点 JKWNA-9低压无功补偿控制器通过通信总线连接NA系列智能集成式电力电容补偿装置;控制器采集电网电测数据,在显示智能电容器组运行情况的同时,可以直接根据当前的电测数据,对电容器组进行智能投切控制,以达到无功补偿的效果。 1.3外观尺寸 2技术参数
显示分辨率128×64,显示12点阵汉字输入测量RJ45方式接入智能电容器网络 电源 工作范围AC380V±30% 功耗≤2W 工作条件 -10~55℃,相对湿度≤93% 无腐蚀气体场所,海拔≤2000m 隔离耐压电源>2500V 绝缘电阻≥2MΩ 尺寸 面框尺寸:120mm×120mm 开孔尺寸: 3使用说明 JKWNA-9低压无功补偿控制器面板由产品名称及公司信息、液晶显示屏、操作按键组成。下面对液晶显示屏显示内容和主要功能作简单说明: 3.1主菜单 液晶屏第1行从左到右依次显示:联网电容器数量、当前投切控制方式(自控/手控和软件版本号;
当前所有联网电容器的投切状态以图形的方式直观显示在液晶屏上,同时显示投入到电网中总的补偿容量,显示界面如下: 注:表示分补表示共补表示投入表示切除 当前电容柜补偿电流界面如下: 3.2运行工况 显示开关故障、过压保护、过流保护、过温保护、过谐波保护的电容器信息。 使用和切换界面查看各种保护与故障,按 键返回主菜单。 3.3设置参数 设置参数 CT变比(比值:0000 目标功率因数:0.99 无功算法时间:040 设置现场的电流互感器变比,无功控制的目标功率因数和无功算法时间。
电力系统无功补偿论文
电力系统的无功优化、补偿及无功补偿技术对低压电网功率因数的影响 电气与信息工程学院 自动化13-2 马春野 20131802
电力系统的无功优化、补偿及 无功补偿技术对低压电网功率因数的影响 一前言 随着国民经济的迅速发展，用电量的增加，电网的经济运行日益受到重视。降低网损，提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题，也是电力系统研究的主要方向之一。特别是随着电力市场的实行，输电公司（电网公司）通过有效的手段，降低网损，提高系统运行的经济性，可给输电公司带来更高的效益和利润。电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性, 而且可以降低有功网损和无功网损,使电力系统能够安全经济运行。 无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。 二无功优化和补偿的原则和类型 1、无功优化和补偿的原则 在无功优化和无功补偿中，首先要确定合适的补偿点。无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定： 1)根据网络结构的特点，选择几个中枢点以实现对其他节点电压的控制； 2)根据无功就地平衡原则，选择无功负荷较大的节点。 3)无功分层平衡，即避免不同电压等级的无功相互流动，以提高系统运行的经济性。 4)网络中无功补偿度不应低于部颁标准0.7的规定。 2、无功优化和补偿的类型 电力系统的无功补偿不仅包括容性无功功率的补偿而且包括感性无功功率的补偿。在超高压输电线路中(500kV及以上)，由于线路的容性充电功率很大，据统计在500kV 每公里的容性充电功率达1.2Mvar／km。这样就必须对系统进行感性无功功率补偿以抵消线路的容性功率。如实际上，电网在500kV的变电所都进行了感性无功补偿，并联了高压电抗和低压电抗，使无功在500kV电网平衡。
系统可靠性设计与分析
可靠性设计与分析作业 学号：071130123 姓名：向正平一、指数分布的概率密度函数、分布函数、可靠度函数曲线 （1）程序语言 t=(0:0.01:20); Array m=[0.3,0.6,0.9]; linecolor=['r','b','y']; for i=1:length(m); f=m(i)*exp(-m(i)*t); F=1-exp(-m(i)*t); R=exp(-m(i)*t); color=linecolor(i); subplot(3,1,1); title('指数函数概率密度函数曲线'); plot(t,f,color); hold on subplot(3,1,2); title('指数函数分布函数函数曲线'); plot(t,F,color); hold on subplot(3,1,3); title('指数指数分布可靠度函数曲线 plot(t,R,color); hold on end （3）指数分布的分析 在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布，适合于失效率为常数 的情况。指数分布不但在电子元器件偶然失效期普遍使用，而且在复杂系统和整 机方面以及机械技术的可靠性领域也得到使用。 有图像可以看出失效率函数密度f(t)随着时间的增加不断下降，而失效率随 着时间的增加在不断的上升，可靠度也在随着时间的增加不断地下降，从图线的 颜色可以看出，随着m的增加失效率密度函数下降越快，而可靠度的随m的增加 而不断的增加，则失效率随m的增加减小越快。 在工程运用中，如果某零件符合指数分布，那么可以适当增加m的值，使零 件的可靠度会提升，增加可靠性。 二、正态分布的概率密度函数、分布函数、可靠性函数、失效率函数曲线 （1）程序语言 t=-10:0.01:10; m=[3,6,9]; n=[1,2,3]; linecolor=['r','b','y'];
低压无功补偿的几个问题
低压无功补偿的几个问题 1、补偿柜有那些标准？电容器有那些标准？ 2、为什么要在系统安装电力电容补偿装置？ 3、用于补偿的电力电容器现行的标准是什么？ 4、为什么电容器的保护控制电器和导线要求按照电容器额定电流的1.5倍来选择? 5、补偿柜中熔断器为何不能用微型断路器来代替? 6、补偿柜中热继电器何种情况下可省略? 7、XD1电抗器与滤波电抗器一样吗? 低压无功补偿的几个问题 1、补偿柜有那些标准？电容器有那些标准？ （a）机械部相关标准： JB7115-1993低压无功就地补偿装置 JB7113-1993低压并联电容器装置 （b）电力部相关标准： DL／T 597—1996低压无功补偿控制器订货技术条件－有效版本 （c）国标 GB 12747.2-200410KV及以下交流电力系统用自愈式并联电容器第2部分：老化试验、自愈性试验和破坏试验-有效版本 GBT 12747.1-2004标称电压1kV及以下交流电力系统用自愈式并联电容器第1部分：总则-有效版本 2、为什么要在系统安装电力电容补偿装置？ 工业生产广泛使用的交流异步电动机、电焊机、电磁炉等设备都是感性负载，这些感性的负载在进行能量转换过程中，使加在其上的电压超前电流一个角度，这个角度的余弦cosΦ叫做功率因数。当功率因数即无功功率很大时，会有以下危害： （1）增大线路电流，使线路损耗加大，浪费电能； （2）因线路电流增大，一旦输电线路较远，线路上的电压降就大，电压过低就可能影响设备正常使用； （3）对变压器或者发电机而言，无功功率大，变压器或者发电机输出的电流也大，往往是输出电流已达额定值，这时负荷若再增加就需要加多一台变压器或者发电机组，浪费资源；补偿了电容后，同样负荷下变压器或者发电机输出电流大大降低，再增加负荷机组也能承受，无需再加一台变压器或者发电机，可节省资源。 （4）月平均功率因数工业用户低于0.92、普通用户低于0.9要被供电管理部门处于不同额度的罚款。 增加并联电容补偿柜是补偿功率因数的方法之一（另外还有采用过激磁的同步电动机、调相机、异步电动机同步化等方法）。 3、用于补偿的电力电容器现行的标准是什么？ 现行的两个标准是： GB 12747.2-200410KV及以下交流电力系统用自愈式并联电容器第2部分：老化试验、自愈性试验和破坏试验-有效版本 GBT 12747.1-2004标称电压1kV及以下交流电力系统用自愈式并联电容器第1部分：总则-有效版本
硬件系统可靠性设计规范
硬件系统可靠性设计规范 一、概论 可靠性的定义：产品或系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力 可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。有完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不产生错误的必要条件。设备可靠性设计规范的一个核心思想是监控过程，而不是监控结果。 二、可靠性设计方法 1、元器件：构成系统的基本部件，作为设计与使用者，主要是保证所选用的元器件的质量或可靠性指标满足设计的要求 2、降额设计：使电子元器件的工作应力适当低于其规定的额定值，从而达到降低基本故障率，保证系统可靠性的目的。幅度的大小可分为一、二、三级降额，一级降额（(实际承受应力)/(器件额定应力) < 50%的降额），建议使用二级降额设计方法，一级降额<70% 3、冗余设计：也称为容错技术或故障掩盖技术，它是通过增加完成同一功能的并联或备用单元（包括硬件单元或软件单元）数目来提高系统可靠性的一种设计方法，实现方法主要包括：硬件冗余；软件冗余；信息冗余；时间冗余等 4、电磁兼容设计：系统在电磁环境中运行的适应性，即在电磁环境下能保持完成规定功能的能力。电磁兼容性设计的目的是使系统既不受外部电磁干扰的影响，也不对其它电子设备产生电磁干扰。硬件措施主要有滤波技术、去耦电路、屏蔽技术、接地技术等；软件措施主要有数字滤波、软件冗余、程序运行监视及故障自动恢复技术等 5、故障自动检测及诊断 6、软件可靠性设计：为了提高软件的可靠性，应尽量将软件规范化、标准化、模块化 7、失效保险技术 8、热设计 9、EMC设计：电磁兼容（EMC）包括电磁干扰（EMI）和电磁敏感度（EMS）两个方面 三、可靠性设计准则
低压无功补偿配置方案
低压无功补偿配置方案 把具有容性功率的装置与感性负荷联在同一电路，当容性装置释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性装置吸收能量，能量在相互转换，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。 在电网运行中，因大量非线性负载的运行，除了要消耗有功功率外，还要消耗一定的无功功率。负荷电流在通过线路、变压器时，将会产生电能损耗，由电能损耗公式可知，当线路或变压器输出的有功功率和电压不变时，线损与功率因数的平方成反比。功率因数越低电网所需无功就越多，线损就越大。因此，在受电端安装无功补偿装置，可减少负荷的无功功率损耗，提高功率因数，降低线损耗。 接入电网要求 安装地点和装设容量，应根据分散补偿和降低线损的原则设置。补偿后的功率因数应符合现行国家标准《全国供用电规则》的规定(一般不低于0．9)。 无功补偿的作用 功率因数低，电源设备的容量得不到充分利用，负载功率因数越低，通过变压器送出的有功功率就越小，有相当大的一部分功率在电源和负荷之间来回传输，这部分功率不能做有用功，变压器不能被充分利用。功率因数偏低，在线路上会产生较大的压降和功率损耗。线路压降增大则负载电压降低，有可能使负载工作不正常。 补偿方式 1)集中补偿：电容器组集中安装在总降压变电所6—10kV母线上，提高整个变电所的功率因数，这样可减少高压线路的无功损耗，提高变电所的供电电压质量。 2)分组补偿：电容器组安装在终端变电所的高压或低压线路上。 3)就地补偿：将电容器安装在感性负载附近，就地进行无功补偿。 4)静态补偿：电容柜的控制器测出电路的功率因数并决定要补偿的电容器，并投入电容器补偿，需要一定的时间。特别是某个或几个电容器从电路中切除后需要有一定的时间间隔进行放电，才可以再次投入。有的负载变化快，这时电容器的切除、投入的速度跟不上负载的变化，所以称为静态补偿。静态补偿的优点：价格低，初期的投资成本少，无漏电流。缺点：涌流大，即使采用了限流接触器，涌流仍可达到电容器工作电流的十几倍。寿命短、故障多、维修费用多。 5)动态补偿：采用晶闸管控制电容器的接入和切除，选择电路上电压和电容器上电压相等时投入、切除，此时流过晶闸管和电容器的电流为零。解决了电容投入时的涌流问题。动态补偿的优点：涌流小、无触点、使用寿命长、维修少、投切速度快(≤20ms)。缺点：价格高、发热严重、耗能、有漏电流。 低压并联电容器无功补偿回路配置 总回路刀开关和分回路交流接触器或功能相同的其他的元件：保护用避雷器：熔断器，热继电器(装设谐波超值保护时可不装》限制涌流的限流线圈(交流接触器或电容器本身具备限制涌流的功能时可不装》放电元件：动投切控制器、保护元件、信号和测量表计等配套元件，谐波含量超限保护，在电容器前装上HFX消谐波磁环，阻止谐波进入电容器，保护设备正常运行。 电器和导体的选择 1)并联电容器装置的总回路、分组回路的电器和导体的稳态过电流，应为电容器组额定电流的1．35倍。 2)开关：额定电流不能小于电容器组额定电流的1．35倍。
HTWD-12D低压无功补偿控制器说明书
HTWD型无功补偿控制器 使 用 说 明 书
目录 一．概述 1.描述 (2) 2.选型 (2) 3.技术参数 (3) 4.显示与按键 (3) 5.安装 (4) 二．HTWD基本型 1.接线图 (5) 2.操作方式 (6) 3.参数设置 (7) 4.试验状态 (9) 三．HTWDA谐波型 1.接线图 (9) 2.操作方式 (9) 3.参数设置 (10) 4.试验状态 (10) 四．HTWD-B通讯型 1.接线图 (11) 2.操作方式 (11) 3.参数设置 (11) 4.试验状态 (12) 5.MODBUS协议 (12) 五．常见故障处理 (15)
一．概述 1、描述 关于本说明书 本说明书旨在指导用户进行HTWD系列低压无功补偿控制器的安装和操作。在使用该产品之前，请认真阅读本说明书，并予以妥善保管。控制器只有在正确地设置了参数后，才能正确可靠地使用。 安全性 1）该控制器的安装、维护和操作需由具有相关专业知识和技能的人员进行。 2）确保该控制器的工作电压在AC380V±20%、50HZ±10%范围内。 3）不要随意打开控制器的外壳，以防触电。 4）在断开与控制器连接的电流互感器之前，要确定该互感器已进行了短路或并联了另一个足够小阻抗值的负载。 使用条件 1）环境温度：-25℃至+65℃ 2）海拨高度：不超过2000M 3）大气条件：空气湿度不超过90% 4）环境条件：介质无导电尘埃 2、选型 型号命名： HTWD □—□□ 输出方式：J继电器 D直流电平 输出路数：可设 功能代码：空：基本型 A：谐波型 B：通讯型 ：三相补偿型 HT：无功补偿控制器 3、技术参数 执行标准：电力工业行业标准《 DL / T 597—1996 》，本产品已通过国家继电器质量监督检验中心的检测，具有该机构颁发的型式试验报告，编号:No JW061162。可到国家继电器质量监督检验中心网上查询，官方网站：https://www.wendangku.net/doc/632335767.html, 基本参数 工作电压：AC 380V±20％50Hz ± 10%（可根据用户要求提供220V电压） 取样电压：AC 380V±20％50Hz ± 10%（可根据用户要求提供220V电压）
《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》
《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》 第一章总则 第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。 第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。 第二章无功补偿配置的基本原则 第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV 及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。 第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。 第五条受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。 第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。 第七条对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。 第八条35kV及以上电压等级的变电站，主变压器高压侧应具备双向有功功率和无功功
软件可靠性技术发展与趋势分析
软件可靠性技术发展及趋势分析 1引言 1)概念 软件可靠性指软件在规定的条件下、规定的时间内完成规定的功能的能力。 安全性是指避免危险条件发生，保证己方人员、设施、财产、环境等免于遭受灾难事故或重大损失。安全性指的是系统安全性。一个单独的软件本身并不存在安全性问题。只有当软件与硬件相互作用可能导致人员的生命危险、或系统崩溃、或造成不可接受的资源损失时，才涉及到软件安全性问题。由于操作人员的错误、硬件故障、接口问题、软件错误或系统设计缺陷等很多原因都可能影响系统整体功能的执行，导致系统进入危险的状态，故系统安全性工作自顶至下涉及到系统的各个层次和各个环节，而软件安全性工作是系统安全性工作中的关键环节之一。 因此，软件可靠性技术解决的是如何减少软件失效的问题，而软件安全性解决的是如何避免或减少与软件相关的危险条件的发生。二者涉及的范畴有交又，但不完全相同。软件产生失效的前提是软件存在设计缺陷，但只有外部输入导致软件执行到有缺陷的路径时才会产生失效。因此，软件可靠性关注全部与软件失效相关的设计缺陷，以及导致缺陷发生的外部条件。由于只有部分软件失效可能导致系统进
入危险状态，故软件安全性只关注可能导致危险条件发生的失效。以及与该类失效相关的设计缺陷和外部输入条件。 硬件的失效，操作人员的错误等也可能影响软件的正常运行，从而导致系统进入危险的状态，因此软件安全性设计时必须对这种危险情况进行分析，井在设计时加以考虑。而软件可靠性仅针对系统要求和约束进行设计，考虑常规的容错需求，井不需要进行专门的危险分析。在复杂的系统运行条件下，有时软件、硬件均未失效，但软硬件的交互 作用在某种特殊条件下仍会导致系统进入危险的状态，这种情况是软件安全性设计考虑的重点之一，但软件可靠性并不考虑这类情况。2）技术发展背景 计算机应用范围快速扩展导致研制系统的复杂性越来越高。软硬件密切耦合，且软件的规模，复杂度及其在整个系统中的功能比重急剧上升，由最初的20%左右激增到80%以上。伴随着硬件可靠性的提高，软件的可靠性与安全性问题日益突出。 在军事、航空航天、医疗等领域，核心控制软件的失效可能造成巨大的损失甚至威胁人的生命。1985年6月至1987年1月，Therac-25治疗机发生6起超大剂量辐射事故，其中3起导致病人死亡。1991年海湾战争。爱国者导弹在拦截飞毛腿导弹中几次拦截失败，其直接原因为软件系统未能及时消除计时累计误差。1996年阿里亚娜5型运载火箭由于控制软件数据转换溢出起飞40秒后爆炸，造成经济损
低压无功补偿柜操作规程
低压无功补偿柜操作规程 1.在成套装置接线正确无误、供电电源正常的情况下，将电容补偿柜的智能无功功率控制器的电源开关（微型断路器）暂时置断开位置（OFF位置），成套装置各柜体里面的其他电源开关（微型断路器）均置接通位置（ON位置）。 2.将成套装置1#进线柜里面的主电路开关（塑壳断路器）均置接通位置（ON位置）。进线开关柜（1#柜）内的主断路器（QF1）为电动预储能合闸方式，其合闸过程请按下面的3操作。 3.首先按下“储能”按钮，主断路器储能电动机动作并带动弹簧开始储能，储能结束后（此时储能指示灯亮），按下“合闸”按钮，弹簧储能释放，使主断路器（QF1）完成合闸动作。主断路器合闸后，合闸指示灯亮，分闸指示灯灭，储能指示灯也灭。 4.在1至3操作完成之后，且各种指示均正常的情况下，转换开关切换到手动状态（非自动状态）后，旋转转换开关，投切相应电容，对应的回路指示灯亮，接触器线圈吸合，主回路中接触器接通后其下接电容投入到电网中。此时可检测整个系统中各个电容的回路是否正确。 5.在各种指示均正常的情况下，接通电容柜智能无功功率控制器的电源开关（置ON位置），控制器接通电之后显示“CAL”,5秒后进入自动工作状态，如输入电流符合最小要求（大于150mA）,将显示所测电网功率因数cos?。此时可设置控制器的参数，可将控制器的“功率因数值”cos?设置为0.95或者0.96(要比所测电网功率因数cos?大)，同时设定模式设置为人工设定模式。将转换开关切换至自动状态,将“投切允许”打至右位即（ON位置）,无功补偿成套装置将投入正常工作。此时可以手动按下无功补偿控制器上的”增加”按钮来投切相应电容，对应的回路指示灯亮，接触器线圈吸合，主回路中接触器接通后其下接电容投入到电网中，直到补偿后的功率因数达到预定的设置为止，而相反按“减少”可切除相应电容。当设定参数时，将控制器的“功率因数值”cos?设置为0.95或者0.96(要比所测电网功率因数cos?大)，可将设定模式设置为全自动设定模式。此时将“投切允许”打至右位即（ON位置）,将转换开关切
电力系统电压与无功补偿
现代生产和现代生活离不开电力。电力部门不仅要满足用户对电力数量不断增长的需要，而且也要满足对电能质量上的要求。所谓电能质量，主要是指所提供电能的电压、频率和波形是否合格，在合格的电能下工作，用电设备性能最好、效率最高，电压质量是电能质量的一个重要方面，同时，电压质量的高低对电网稳定、经济运行也起着至关重要的作用。 1 电压与无功补偿 电压顾名思义就是电(力)的压力。在电压的作用下电能从电源端传输到用户端，驱动用电设备工作。 交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分将用于作功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们称 为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中，除了负荷无功功率外，变压器和线路的电抗上也需要大量无功功率。
国际电工委员会给出的无功功率的定义是：电压与无功电流的乘积 为无功功率。其物理意义是：电路中电感元件与电容元件活动所需要的功率交换称为无功功率。
我们以电感元件和电容元件的并联回路来说明这个问题，见图1a，在电压的作用下，电感回路中电流滞后电压90°，而在电容回路中电流却是超前电压90°，即在同一电压作用下，任一瞬时，IL和IC在时间轴对称。我们将每一瞬间电感上的电压与电感电流IL相乘得到电感的功率曲线PL(图1b)，同样的，将电容上的电压与电容电流IC相乘得到电容的功率曲线PC(图1c)。 如图2a所示，功率在第二个和第四个1/4周期内电感在吸收功率，并把所吸 电感收的能量转化为磁场能量；而在第一和第三个1/4周期内
硬件可靠性及提高
硬件可靠性及提高 一般来说，系统总是由多个子系统组成，而子系统又是由更小的子系统组成，直到细分到电阻器、电容器、电感、晶体管、集成电路、机械零件等小元件的复杂组合，其中任何一个元件发生故障都会成为系统出现故障的原因。因此，硬件可靠性设计在保证元器件可靠性的基础上，既要考虑单一控制单元的可靠性设计，更要考虑整个控制系统的可靠性设计。 1．影响硬件可靠性的因素 (1)元件失效。元件失效有三种：一是元件本身的缺陷，如硅裂、漏气等；二是加工过程、环境条件的变化加速了元件、组件的失效；三是工艺问题，如焊接不牢、筛选不严等。 (2)设计不当。在计算机控制系统中，许多元器件发生的故障并不是元件本身的问题，而是系统设计不合理或元器件使用不当所造成。 在设计过程中，如何正确使用各种型号的元器件或集成电路，是提高硬件可靠性不可忽视的重要因素。 （1)电气性能：元器件的电气性能是指元器件所能承受的电压、电流、电容、功率等的能力，在使用时要注意元器件的电气性能，不能超限使用。（2)环境条件：计算机控制系统的工作环境有时相当恶劣，由于环境因素的影响，不少系统的实验室试验情况虽然良好，但安装到现场并长期运行就频出故障。其原因是多方面的，包括温度、干扰、电源、现场空气等对硬件的影响。因此，设计系统时，应考虑环境条件对硬件参数的影响，元件设备须经老化试验处理。 （3)组装工艺：在硬件设计中，组装工艺直接影响硬件系统的可靠性。由于工艺原因引起的故障很难定位排除，一个焊点的虚焊或似接非接很可能导致整个系统在工作过程中不时地出现工作不正常现象。另外，设计印制电路板时应考虑元器件的布局、引线的走向、引线的分类排序等。
低压无功补偿柜操作规程
1.在成套装置接线正确无误、供电电源正常的情况下，将电容补偿柜的智能无功功率控制器的电源开关（微型断路器）暂时置断开位置（OFF位置），成套装置各柜体里面的其他电源开关（微型断路器）均置接通位置（ON位置）。 2.将成套装置1#进线柜里面的主电路开关（塑壳断路器）均置接通位置（ON位置）。进线开关柜（1#柜）内的主断路器（QF1）为电动预储能合闸方式，其合闸过程请按下面的3操作。 3.首先按下“储能”按钮，主断路器储能电动机动作并带动弹簧开始储能，储能结束后（此时储能指示灯亮），按下“合闸”按钮，弹簧储能释放，使主断路器（QF1）完成合闸动作。主断路器合闸后，合闸指示灯亮，分闸指示灯灭，储能指示灯也灭。 4.在1至3操作完成之后，且各种指示均正常的情况下，转换开关切换到手动状态（非自动状态）后，旋转转换开关，投切相应电容，对应的回路指示灯亮，接触器线圈吸合，主回路中接触器接通后其下接电容投入到电网中。此时可检测整个系统中各个电容的回路是否正确。 5.在各种指示均正常的情况下，接通电容柜智能无功功率控制器的电源开关（置ON位置），控制器接通电之后显示”CAL”,5秒后进入自动工作状态，如输入电流符合最小要求（大于150mA）,将显示所测电网功率因数cosφ。此时可设置控制器的参数，可将控制器的“功率因数值”cosφ设置为0.95或者0.96(要比所测电网功率因数cosφ大)，同时设定模式设置为人工设定模式。将转换开关切换至自动状态,将“投切允许”打至右位即（ON位置）,无功补偿成套装置将投入正常工作。此时可以手动按下无功补偿控制器上的”增加”按钮来投切相应电容，对应的回路指示灯亮，接触器线圈吸合，主回路中接触器接通后其下接电容投入到电网中，直到补偿后的功率因数达到预定的设置为止，而相反按“减少”可切除相应电容。当设定参数时，将控制器的“功率因数值”cosφ设置为0.95或者0.96(要比所测电网功率因数cosφ大)，可将设定模式设置为全自动设定模式。此时将“投切允许”打至右位即（ON位置）,将转换开关切换至自动状态,无功补偿成套装置将投入正常工作。此时控制器将进行“自学过程”，在数据初始化过程中，控制器按既定“功率因数值”与现配电系统作比较，并系统地启动电容器，改善功率因数，同时记录所接入电容器组的值，寻找到最小电容器组作为无功投入门限。此时对应的回路指示灯亮，接触器线圈吸合，主回路中接触器接通后其下接电容投入到电网中，直到投入电容器组达到投入门限为止。此时按下“增加”键可调出动态参数显示代码：I(电流)，U（电压），Q（无功功率），P（有功功率），再按“减少”键可调出动态参数对应显示值，按”菜单设置”键可返回主显示值：功率因数cosφ。