无功补偿开题报告

毕业设计(论文)开题报告学生姓名：李林学号：200801020121专业：自动化设计(论文)题目：基于单片机的无功补偿系统设计指导教师：李晓秀老师2012年03月25日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从电气系网页或各教研室FTP上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计说明书》等资料装入文件袋中。毕业设计（论文）开题报告1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字左右的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文献综述1、引言由于电网中大量使用感性负载,使得大量的无功功率在电网中流动,造成了电能的浪费和电压的不稳定,甚至损坏设备,无功功率是影响电力系统稳定的一个关键因素。它关系到整个系统能否安全稳定运行。因此,在讨论无功功率补偿基本理论的基础上,研究基于单片机的无功功率补偿装置,对维持电压水平和提高电力系统运行的稳性,降低网损,使电力系统能够安全经济运行具有十分重要的意义。无功补偿的基本原理和概念在整个电力系统中,由于输送部门三相电传送质量不高以及用户的普通电气设备的性能存在缺陷,所以导致在电网中存在无功不平衡。为保证电网的高质量运行,供电电压和频率必须在一定的区间为维持一个正常的水平,否则电力系统的运行就会受到影响。而频率的控制以及电压控制都与电力系统的无功功率控制紧密联系,所以,研究无功功率的补偿就显得尤为重要。2、课题设计研究的背景和意义无功补偿的基本原理：电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90°.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90°.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180°.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小。无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率。无功补偿的意义：⑴补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。⑵减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。⑶降低线损，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数，cosΦ为补偿前的功率因数则：cosΦcosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。3、国内外的研究现状改善电能质量措施涉及面很广，主要包括无功补偿、抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡等方面。目前用于无功补偿和谐波治理的装置如：无源电力滤波器，该设备兼有无功补偿和调压功能，一般要根据谐波源的参数和安装点的电气特性以及用户要求专门设计；静止无功补偿装置（SVC）装置是一种综合治理电压波动和闪变、谐波以及电压不平衡的重要设备。有源电力滤波器（APF），APF是一种新型的动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对频率和幅值都发生变化的谐波和无功电流进行补偿，主要应用于低压配电系统。其中无功补偿技术的发展经历了从同步调相机→开关投切固定电容→静止无功补偿器（SVC）→直到今天引人注目的静止无功发生器SVG（STATCOM）的几个不同阶段。根据结构原理的不同，SVC技术又分为：自饱和电抗器型（SSR）、晶闸管相控电抗器型（TCR）、晶闸管投切电容器型（TSC）、高阻抗变压器型（TCT）和励磁控制的电抗器型（AR）。随着电力电子技术，特别是大功率可关断器件技术的发展和日益完善，国内外还在研制、开发一种更为先进的静止无功补偿装置静止无功功率发生装置（SVG），虽然它们尚处在开发及试运行阶段，目前尚未形成商品化，但SVG凭借着其优越的性能特点，在电力系统中的应用将越来越广泛。4、单片机4.1单片机技术常用的单片机有MSC51系列单片机、PIC系列单片机、AVR系列单片机各系列单片机都有自己的特点。51系列单机应用非常广泛有很多电气公司推出了与51单片机兼容的单片机如ATMEL公司的AT89S51、PHILIS公司系列的单片机、Silicon出品的C8051系列单片机。以现在常用的AT89C51AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位单片机片内含4Kbytes可编程的Flash只读存储器器件采用高密度、非易失性存储技术生产集成有Flash程序存储器既可在线编程又可用传统的方法编程。PIC单片机采用CISC结构寄存器组采用RAM结构形式只需要一个周期就可以完成访问与操作具有指信令少、指行速度快、低电压、低功耗的优点。AVR单片机的特点是带编程能力程序存储器增加了很多特殊功能的外设适合于多种应用。目前单片机种类发展较快型号繁化。4.2显示部分为了从单片机上直接了解当前电压电流值可在单片机上安装数码管或液晶屏。数码管只能显示一些数字信息很难从这些数字了解机器的状态。液晶显示模块是一种常用的人机界面其在单片机系统中应用极为广泛。液晶显示模块既可显示字符又可显示简单图形。液晶屏种类繁多常用的液晶屏有只显示英语字母和数字的1602和能显示汉字和图形的12864和160128等。4.5单片机与PC机的通信单片机将通常是通过串行通信方式将信息传到PC机上串行数据传输时数据是一位一位地在通信线上传输的先由具有几位总线的计算机内的发送设备将几位并行数据经并—串转换转换成串行方式再逐位经传输线到达接收站的设备中并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式以供接收方使用。串行通信要求具有规范的数据格式、传输时序等随着集成电路技术的发展这些控制逻辑已经被集成到一个芯片中使得串行数据通信的实现比效容易。常用的串行传输类型有、RS-232串行通信接口、RS-442串行通信接口、RS-485串行通信接口等它们在传输距离、抗干扰性、技术成熟性等方面性能不同可根据数据采集器的具体应用选择不同的通信方式。参考文献[1]高晶晶,赵玉林.电网无功补偿技术现状及发展趋势.东北农业大学学报.2004,35(5)：639－644[2]查丛梅,杨兆华,秦忆.现代无功功率补偿技术发展研究.河南科学.2001(3)：289－292[3]何大愚.柔性交流输电系统概念研究的新进展.电网技术.1997(2)：9－14[4]姜齐荣,王强,韩英铎.新型静止无功发生器（ASVG）装置的建模及控制.清华大学学报（自然科学版）,1997(7)：21－25[5]白恺,李隆平.ASVG几种典型回路结构的谐波分析及比较，清华大学学报（自然科学版）,1997(7)：30－34[6]姜齐荣,王强,韩英铎.新型静止无功发生器（ASVG）装置的建模及控制.清华大学学报（自然科学版），1997(7)：26－29[7]钱可，李常青.电力系统微机保护算法综合性能研究.电力自动化设备，2005,25(5)：43-45[8]郑健超.电力前沿技术的现状和前景.中国电力，1999(10)：9－13[9]张红,王诚梅.电力系统常用交流采样方法比较.华北电力技术，1999,(4)：25－27[10]刘春玲,王咏等.电力参数数字化测量的常用算法研究.辽宁工学院学报，2001,21(6)：17－19[11]魏民.智能型电力参数测试仪得研究与设计.武汉理工大学硕士学位论文.2003,5[12]章云,谢莉萍，熊红艳.DSP控制器及其应用.北京：机械工业出版社，2001,8毕业设计（论文）开题报告２．开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施开题报告一、课题的目的与意义近年来，随着我国国民经济GDP（国民生产总值）的不断增长，我国的电力工业也有了长足的发展。同时电力网中的无功问题也已逐渐引起人们的广泛关注，这是由于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、工业、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的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。无功功率如果不能就地补偿，用户负荷所需要的无功功率全靠发、配电设备长距离提供，就会使配电、输电和发电设施不能充分发挥作用，降低发、输电的能力，使电网的供电质量恶化，严重时可能会使系统电压崩溃，造成大面积停电事故。供电系统常由于感性负载过重，造成感性无功过大，电能质量下降，功率因数过低。为提高电能质量和功率因数，维护电力系统安全、稳定地运行，常需在低压侧装设无功补偿装置。据报道，我国平均每年因为无功分量过大造成的线损高达15%左右，折算成线损电量约为1200亿千瓦时。假设全国电力网负载总功率因数为0.85，采用无功补偿装置将功率因数从0.85提高到0.95时，则每年可以降低线损约240亿千瓦时。近年来，随着电网负荷的增加，对无功功率的要求也与日俱增。由于无功功率同有功功率一样，是保证电能质量不可分割的一部分。所以在电力系统中需要进行无功功率补偿，这对电力系统安全、可靠运行有着很重要的意义。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的，因此，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现；而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。二、课题发展现状和前景展望早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器。同步调相机可理解为专门用来产生无功功率的同步电机，可根据需要控制同步电机的励磁，使其工作在过励磁或欠励磁的状态下，从而发出大小不同的容性或感性无功功率，因此同步调相机可对系统无功进行动态补偿。但是它属于旋转设备，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，成本高，且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。并联电容器简单经济，灵活方便，但其阻抗固定，不能跟踪负荷无功需求的变化即不能实现对无功功率的动态补偿。随着电力电子技术的发展，近几年出现了多种电力系统无功补偿新技术。电力电子技术是无功补偿技术的基础，电力电子器件向快速、高电压、大功率发展，使采用电力电子器件的无功补偿从根本上改变了交流输电网过去基本只依靠机械型、慢速、间断及不精确的控制的局面，从而为交流输电网提供了空前快速、连续和精确的控制以及优化潮流功率的能力。随着电力电子器件的发展，无功补偿控制器在其性能和功能上也出现不同的发展阶段。无功补偿控制器己由基于SCR的静止无功补偿器（StaticVarC