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柱上型高压无功分段投切装置的设计与开发

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第1章 绪论

1.1课题的研究背景与意义

1.2国内外无功补偿研究现状

1.3论文的主要内容

第2章 电网无功补偿系统的相关理论

2.1无功补偿的基本原理

2.2无功分段投切装置运行原理

2.3无功补偿点位置的确定方法

2.4无功优化补偿的控制模型

2.4.1测量点与补偿点的分离原则

2.4.2基于单点的无功优化补偿控制模型

2.4.3基于两点的无功优化补偿控制模型

2.4.4多点优化的无功优化补偿控制模型

2.5无功补偿的控制策略

2.5.1基本控制策略

2.5.2改进的综合控制策略

第3章 系统的总体设计方案

3.1系统所要达到的性能指标

3.2系统总体设计原则

3.3系统的结构与组成

3.3.1无功补偿装置整体设计

3.3.2无功补偿控制系统总体设计

3.4小结

第4章 系统的硬件设计

4.1无功功率采集器硬件设计

4.1.1无功采集器整体框图

4.1.2 ATtiny15L单片机简介

4.1.3数据采集与处理模块设计

4.1.4信号发射模块的选取

4.1.5电流感应式电源的设计

4.2无功信号转发器硬件设计

4.2.1无功信号转发器设计要求与硬件框图

4.2.2无线接收模块选取

4.2.3无线数传模块选取

4.2.4单片机电路设计

4.3无功补偿控制器硬件设计

4.3.1无功补偿控制器整体硬件框图

4.3.2单片机最小系统设计

4.3.3通信模块选取与通信接口电路

4.3.4模拟量的信号调理与采集

4.4电容器控制方式设计

4.4.1电容器投入时刻的选取

4.4.2电容器零电压投入

4.5小结

第5章 系统的软件设计

5.1系统软件的总体结构

5.2无功功率采集器软件设计

5.2.1电压电流信号采集

5.2.2电量有效值的计算

5.2.3功率性质的判断

5.2.4程序流程图

5.3无功信号转发器软件设计

5.4无功补偿控制器软件设计

5.4.1模拟量的数字采集

5.4.2电容投切控制

5.4.3程序流程图

5.5软件抗干扰设计

5.6小结

第6章 工程规划方案设计与实施

6.1无功补偿点的工程规划

6.2工程实施效果

6.3系统投入运行后的效益分析

6.4小结

第7章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

致谢

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摘要

在输配电线路上进行无功功率补偿对提高系统的功率因数、减少线路的功率损耗、稳定电压、提高供电质量具有重要意义。本文以中原油田某6kV输配电线路为例,针对多分支树状结构线路的特点,研制了基于单片机系统和无线通信模块的户外柱上型高压无功分段投切装置。
   论文采用了测量点与补偿点分开的方式,实现了区域性无功负荷监视,将无功补偿点安置在区域性分散负荷的无功负荷中心部位,最大程度地利用了补偿容量,有效地缩短了无功电流传输的距离,降低了电网的有功损耗。在优化控制技术中采用了电容器补偿控制的两段控制模型,不仅解决了分支线路之间穿越无功电流的最优控制问题,实现了功率因数的自动跟踪,而且使整个系统的可靠性大大提高。
   论文设计了以单片机为核心的测量系统和控制系统,包括全感应式无功功率采集器,用以测量线路的无功功率和功率因数:无功信号转发器和无功补偿控制器,无功信号转发器是一个收、发一体的模块,可以实现远距离数据传送,无功补偿控制器用来接收转发器的信号并对补偿电容进行投切控制。编制了控制系统软件,并对一次设备进行了选型,给出了工程规划方案。最后介绍了该装置的工程实施情况,分析了装置的工程实施效果和所产生的经济效益,结果证明了该装置的应用具有良好的补偿效果和很好的经济效益。

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