无功补偿开题报告.doc

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基于S7-200的10kV变电所无功综合控制设计

学生:
指导老师：
（三峡大学电气与新能源学院）

1课题来源
本课题来源于实际生产中的设计型课题。10kV配电线路无功补偿投切电容器,目前国内大部分采取的都是长期接入方式，或按季节投运,即持续数月保持电容器投入或退出。这一做法虽在用电高峰时段具有积极的节电意义，但在用电高峰季节的低谷时段会引起无功过剩和电压升高，存在诸多不利因素[1]。电压无功的最优控制是提高供电质量、减少线路损耗的主要手段。随着电力行业对提高电能质量、降低线损的要求日益迫切，10kV系统的无功补偿问题受到越来越广泛的关注。

2研究的目的和意义
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。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，即无功补偿。
无功补偿的作用主要有以下几点：
（1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。
（2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。
（3）在电气化铁道中等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。

3国内外的研究现状和发展趋势
3.1无功功率补偿技术在国内外的发展现状
目前广泛应用的动态无功补偿装置是静止无功补偿器(SVC)。SVC补偿装置具有响应速度快,可连续调节无功功率输出的特点,因此,在电力系统中广泛应用。但SVC补偿装置的铜耗和铁耗都比较大,输出到交流系统中的高次谐波较多,而且电抗器的体积也较大,尚需进一步完善。可控串联电容补偿（TCSC）是一种基于晶闸管控制的串联补偿装置,主要应用于电力输电系统提高输电网的传输能力和系统稳定性,是近年来发展起来的先进的串联补偿技术。SVG又称STATCOM,即静止无功发生器或高级静止无功补偿器（ASVC）,它是基于瞬时无功功率的概念和补偿原理采用GTO构成的换相交流器。
目前,在欧、美、日等一些发达国家SVC补偿装置已经取得广泛应用,STATCOM补偿装置的产业化也有将近10年的时间。
目前在国内,机械投切电容器的方式还是比较普遍的,尤其加人控制系统后,在负荷波动幅度和频率变化不大、对响应速度要求不高的配电网络中,MSC以其优良的性价比依然占有广泛的市场。目前国内比较先进且占据一定市场份额的动态
无功补偿装置是SVC[2]。
3.2无功功率补偿技术未来的发展趋势
随着用户对电能质量要求的日益提高,市场对SVC的需求迅猛增长,国内企业必须迅速提高SVC产品的质量和产量,以满足国内需求,并发展高电压等级的SVC装置,打破国外企业的垄断。目前国内的STATCOM技术尚处试运行阶段,还要在技术上和产业化上继续努力[2]。

4研究的主要内容及设计成果的应用价值
4.1课题主要研究的内容
学习、了解、掌握对无功对提高电能质量、降低线损的重要性；
学习掌握功率因数控制与电压控