静止无功补偿控制装置设计

❶ 什么是无功补偿装置

无功补偿装置是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。
各种无功设备各自特点如下：
1）同步调相机：响应速度慢，噪音大，损耗大，技术陈旧，属淘汰技术；
2）开关投切固定电容：慢响应补偿方式，连续可控能力差；
3）静止无功补偿器（SVC）：目前相对先进实用技术，在输配电电力系统中得到了广泛应用；
4）静止无功发生器SVG（STATCOM）：目前虽然有技术上局限性，属少数示范工程阶段，但SVG是一种更为先进的新型静止型无功补偿装置，是灵活柔性交流输电系统（FACTS）技术和定制电力（CP）技术的重要组成部分，现代无功功率补偿装置的发展方向。

❷ 静止型动态无功补偿装置有哪几部分组成

SVG主要由预充电柜（旁路柜）、功率柜、控制柜这几部分组成。

❸ sr型静止无功补偿器的工作原理

饱和电抗器型无功补偿装W (SR) 饱和电抗器(SaturatedR eactor-SR)分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器两种，相应的无功补偿装置也就分为两种。具有自饱和电抗器的无功补偿装置是依靠电抗器自身固有的能力来稳定电压，它利用铁心的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小。可控饱和电抗器通过改变控制绕组中的工作电流来控制铁心的饱和程度，从而改变工作绕组的感抗，进一步控制无功电流的大小。
SR 型静止无功补偿装置属于第一代静止补偿器，它具有快速、可靠、过载能力强、产生谐波小和一定的抑制三相不平衡的能力等优点。但是由于这种装置中的饱和电抗器造价高，约为一般电抗器的4倍，并且电抗器的硅钢片长期处于饱和状态，铁心损耗比并联电抗器大2-3倍，另外这种装置还有振动和噪声，而且调整时间长，动态补偿速度慢，由于具有这些缺点，所有饱和电抗器
的静止无功补偿器目前应用的较少，一般只在高压输电线路才有使用

❹ 静止无功补偿器的工作原理及结构

无功补偿器是一种补偿装置，

原理：在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。

结构电路参考下图：

❺ 无功功率补偿的装置

除发电机和输电线外的无功电源主要有：①并联电容器组是一种静态的无功补偿装置。用它进行的补偿称为并联电容补偿。②同步调相机；③静止无功补偿器。后两者属于动态的无功补偿装置。3种无功补偿装置的性能比较见表。
另外，在远方水电站和坑口火电厂等的出线母线上，长距离输电线的两侧线路上，以及长距离输电线的开关站等地方接有并联电抗器，也是一种无功补偿装置。用其进行的补偿称为并联电抗补偿。远方电站出口母线上的并联电抗器主要是吸收发电机所发的无功功率，以使发电机能运行在合理的功率因数下而又避免无功的长距离输送。长距输电级上配置的并联电抗器，主要是吸收线路空载和轻载时的充电功率，使沿线电压分布合理并降低工频稳态和暂态过电压。
智能电容器集成智能控制模块、快速投切开关和电容器保护，设计结构精巧，可以灵活配置以满足用户对无功补偿的需求。智能电容器构成的无功补偿系统与常规电容器产品构成的无功补偿系统比较见下表1。 常规电容器构成无功补偿系统 智能电容器构成无功补偿系统 无功补偿装置 常规电容器、熔断器、复合开关或机械式接触器、热继电器、智能控制器 智能电容器（1台独立使用或多台联机使用） 控制方式 自动控制或手动控制 自动控制或手动控制，实现过零投切（自动控制无需配置控制器） 参数测量 测量电压、电流、无功功率、功率因数 测量电压、电流、无功功率、功率因数、各台电容器三相电流、电容器体内温度 状态监视 电容器投切状态、过欠补状态、过欠压状态 电容器投切状态、过欠补状态、过欠压状态、保护动作类型、自诊断故障类型 保护类型 电流速切、过流保护、过压保护、欠压保护 电流速切、过流保护、过压保护、欠压保护、电容器过温保护、断相保护、三相不平衡保护 人机对话 数码管与按键 显示界面与按键、信息内容丰富 安装使用 元件总类多，数量多，结构复杂 产品结构简洁，安装接线简单方便 系统组成及扩展 产品整体性设计、一次性投资。产品成形后的补偿容量调整困难。 产品为模块化设计，补偿容量扩展方便，可实现分期投资。 外形及重量 体积庞大、重量非常大 结构精巧、重量轻。
可以直接安装在配电柜内。

❻ matlab仿真——静止无功补偿装置（TCR型SVC）仿真源程序或电路图，内部的控制器模块和触发模块电路图

matlab自带有这部分，自己去找吧，help-demos-simpower systems里有

❼ 求静态无功补偿器原理

2 工作原理
单独的TCR由于只能提供感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用。并联上电容器后，使得总的无功功率为TCR与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率，因而可以将补偿器的总体无功电流偏置到可吸收容性无功的范围内。另外，并联电容器串上小的调谐电抗器还可兼做滤波器，以吸收TCR产生的谐波电流。通过控制与电抗器串联的反并联晶闸管的导通角，既可以向系统输送感性无功电流，又可以向系统输送容性无功电流。由于该补偿装置响应时间快（小于半个周波），灵活性大，而且可以连续调节无功输出，所以目前在我国的输电系统和工业企业中应用最为广泛。
TCR+FC型SVC的基本原理图如图1，补偿前及补偿后电压电流示意图如图2、图3。单相的TCR由两个反并联的晶闸管与电抗器串联而成，而三相一般采用三角形接法。图中，QS为系统供给的无功功率；QL为负载无功功率，它是随机变化的；QC为滤波器提供的容性无功功率，是固定不变的；QR为TCR提供的感性无功，它是可以调节的。
QS=QL+QR-QC
当负荷发生扰动变化时，SVC通过调节晶闸管的触发角从而调节TCR发出的感性无功，使得QR 总能弥补QL的变化。这样的电路并入到电网中相当于△QS=△QL+△QR=0。这就是TCR+FC型静止无功补偿装置对无功功率进行动态补偿的原理。
将此电路并联到电网上，就相当于交流调压器电路接入电感性负载，此电路的有效相移范围为90o～180o。当触发角α=90o时，晶闸管全导通，导通角δ=180o，此时电抗器吸收的无功电流最大。根据导通角与补偿器等效导纳之间的关系式：
BL=BLmax(δ-sinδ)/π
其中BLmax=1/XL。可知，增大导通角即可增大补偿器的等效导纳，这样就会减小补偿电流中的基波分量，所以通过调整触发角的大小就可以改变补偿器所吸收的无功分量，达到调整无功功率的目的。

图1 TCR+FC型SVC的基本原理图

图2 SVC投入前欠补偿，电压超前电流45°，cosφ=0.707

图3 SVC投入后完全补偿，电流、电压重合，cosφ=1

3 应用领域
（1）电弧炉作为非线性及无规律负荷接入电网，将会对电网产生一系列不良影响，其中主要影响有：导致电网三相严重不平衡，产生负序电流，产生高次谐波，其中普遍存在如2、4偶次谐波与3、5、7次等奇次谐波共存的状况，使电压畸变更为复杂化，存在严重的电压闪变，功率因数低。
SVC具有快速动态补偿、响应速度快的特点，它可向电弧炉快速提供无功电流并且稳定母线电网电压，最大限度地降低闪变的影响，SVC具有的分相补偿功能可以消除电弧炉造成的三相不平衡，滤波装置可以消除有害的高次谐波并通过向系统提供容性无功来提高功率因数。
（2）轧机及其他大型电机对称负载引起电网电压降及电压波动，严重时使电气设备不能正常工作，降低了生产效率，使功率因数降低；负载在传动装置中会产生有害的高次谐波，主要是以5、7、11、13次为代表的奇次谐波及旁频，会使电网电压产生严重畸变。安装SVC系统可解决上述问题，保持母线电压平稳，无谐波干扰，功率因数接近1。
（3）城市二级变电站（66kv/10kv）:在区域电网中，一般采用分级投切电容器组的方式来补偿系统无功，改善功率因数，这种方式只能向系统提供容性无功，并且不能随负载变化而实现快速精确调节，在保证母线功率因数的同时，容易造成向系统倒送无功，抬高母线电压，危害用电设备及系统稳定性等问题。
TCR结合固定电容器组FC或者TCR+TSC可以快速精确的进行容性及感性无功补偿，稳定母线电压、提高功率因数。并且，在改造旧的补偿系统时，在原有的固定电容器组的基础上，只需增加晶闸管相控电抗器（TCR）部分即可，用最少的投资取得最佳的效果，成为改善区域电网供电质量的最有效方法。
（4）电力机车供电:电力机车运输方式在保护环境的同时也对电网造成了严重的“污染”，因电力机车为单相供电，这种单相负荷造成供电网的严重三相不平衡及较低的功率因数，目前世界各国解决这一问题的唯一途径就是在铁路沿线适当位置安装SVC系统，通过SVC的分相快速补偿功能来平衡三相电网，并通过滤波装置来提高功率因数。
（5）矿用提升机：提升机作为大功率、频繁启动、周期性冲击负荷以及采用硅整流装置对电网造成的无功冲击和高次谐波污染等危害不仅危及电网安全，同时也造成提升机过电流、欠电压等紧停故障的发生，影响了矿井生产。因此对提升机供电系统进行无功动态补偿和高次谐波治理，对于提高矿井提升机和电网的安全运行可靠性、提高企业的经济效益意义巨大。
提升机单机装机功率大，在矿井总供电负荷中占的比重较大。伴随煤矿生产规模的扩大、井筒的加深，要求配套的提升机装置容量也越来越大，单机容量已达到2000～3000kW，有的甚至达到5400kW，单斗提升装载量达34t。这么大的负载启动将对电网造成很大的冲击电流，无功电流成分较大，功率因数较低。所以大功率提升机对供电电网的容量和稳定性要求更高。
其中大功率提升机主要的问题是：
 引起电网电压降低及电压波动；
 高次谐波，其中普遍存在如2、4次偶次谐波与3、5等奇次谐波共存的状况，使电压畸变更趋复杂化；
 功率因数低；
彻底解决上述问题的方法是用户必须安装具有快速响应速度的动态无功补偿器(SVC)。SVC系统响应时间小于lOms，完全可以满足严格的技术要求。
（6）远距离电力传输：全球电力目前正在趋向于大功率电网，长距离输电，高能量消耗，同时也迫使输配电系统不得不更加有效，SVC可以明显提高电力系统输配电性能，这已在世界范围内得到了广泛的证明，即当在不同的电网条件下，为保持一个平衡的电压时，可在电网的一处或多处适合的位置上安装SVC，以达到如下目的：
 稳定弱系统电压、减少传输损耗
 增加传输动力，使现有电网发挥最大功率
 提高瞬变稳态极限
 增加小干扰下的阻尼
 增强电压控制及稳定性
 缓冲功率振荡
（7）其他通用领域
油田，水泥化工等领域随着节能改造的有着较多的传动及变频调速等电力电子装置，其产生有害的高次谐波危害其他用电设备，导致用电效率降低，其他用电设备发热寿命降低。

❽ 无功补偿控制器的设计要求及设计方法

1、对测量精度的要求
要实现精确的无功补偿就必须对无功电流进行准确的测量。
因为电压的变化范围较小，因此对电压的测量精度要求不高，通常有1%的测量精度就足够了。通常的情况下，不测量电压也可以实现很好的无功补偿控制，对电压的测量主要是为了实现过压、欠压、以及缺相等保护功能。
对电流的测量灵敏度要求要高一些。对于使用8位单片机的低档控制器，测量灵敏度要达到1%以上。注意这里强调的是“测量灵敏度”而不是“测量精度”， 1%的电流测量灵敏度即相当于可以区分1%的电流变化，例如电流互感器的一次电流为500A，则意味着可以区分从100A到105A的电流变化，并不要求100A的电流测量值绝对准确。对于使用DSP或32位单片机的高档控制器，测量灵敏度要达到0.1%以上，否则就谈不到高档了。同样的道理，测量的灵敏度要达到0.1%，意味着测量值应该有4位有效数字，但同样并不要求绝对准确。对无功补偿控制器要求0.1%的测量精度是不现实的，也没有实际意义。但是控制器的测量值最好能在现场进行校正。
对功率因数测量的灵敏度最好要达到0.001。准确地说，应该是对相位差的测量要求，因为测量无功功率并不需要使用功率因数值。这里要强调一点，对无功电流的计算应该使用Iq=I×sinφ的公式来进行计算，而sinφ的值应该根据相位差的值直接进行计算，不能使用sinφ=(1-cosφ2)1/2的公式计算，否则当相位差在0度附近时，cosφ的微小变化会导致sinφ的很大变化，导致sinφ的值误差太大。例如cosφ=0.99时，对应的相位差是8.1度，对应的sinφ值为0.14，意味着0—0.14之间其他sinφ值检测不到。
对相位差的测量要求达到整个-180—+180度范围。有一些控制器具有电流互感器接反的自动识别功能，这种控制器以有功必须为正值来判断互感器的正反，相当于-90—+90度范围，这就可能以下的问题：
（1）当负荷处于发电状态时会出现检测错误。
（2）当负荷为纯电感或纯电容时，由于有功电流约等于零，可能会将电感误判断为电容或者将电容误判断为电感。而负荷为纯电容的状态经常会出现，例如负荷为单一大负荷而负荷停机时，无功补偿电容器尚在运行，于是变压器二次电流就变为纯电容电流，如果将这个电流误判为电感电流，控制器就会继续投入电容器，直至将所有的电容器全部投入运行，造成严重的过补偿现象。
2、显示器的选择
最常用的显示器件就是LED数码管，LED数码管价格低廉、可靠性高。最好使用多位组合的LED数码管，这样可以大量减少线路板连线并且减少焊接安装工作量。
很多人比较热衷于使用液晶显示器，液晶显示器可以显示汉字，在有照明的情况下也比较省电，但是液晶显示器的最大问题是低温性能不好，通常在-10℃以下不能正常显示。所以除非能够确定控制器的使用环境温度在-10℃以上，否则不要使用液晶显示器。
3、参数设定功能
对于以无功电流或无功功率为依据进行控制的无功补偿控制器，参数设定功能是必备的。
在控制器制造的时候，电容器的额定容量，电流互感器的变比等参数无法事先确定，只能根据无功补偿装置的实际情况及现场情况进行设定，因此控制器必须具备参数设定功能。设定的参数应保证不会因掉电而丢失。
最直接的保存设定参数的方法就是使用EEPROM器件，如24C02等。有一些单片机具有片内EEPROM，这样就可以减少外围器件数量。还有一些单片机具有在应用编程功能，也就是说，可以在程序运行过程中修改片内FLASH程序存储器的内容。对于这类单片机也可以将设定参数保存在FLASH程序存储器中，不过在应用编程的程序设计比较复杂一些。
4、保护功能的设计
电容器的过载无非是由于电压过高或者是谐波过大而引起，因此在控制器中设计过电压保护功能是必要的。在能力允许的情况下，应该在控制器中设计电压谐波检测功能，因为导致电容器谐波过载的根本原因是电压畸变，检测电压谐波就可以实现对电容器的谐波过载保护。有了过电压保护和谐波过载保护则热继电器就可以取消。既节省了体积与成本又减少了故障点。
5、电容器的投入与切除控制策略
电容器的投入与切除应该分步进行，不应在一步操作中同时投入或者切除多台电容器。否则过大的电流突变会对系统造成比较大的影响，也不利于实现精确的补偿效果。
同时，对于安装有不同规格电容器的补偿装置，电容器的投切应该尽量简洁，以便尽量减少电容器的投切次数，并且可以最快的满足补偿要求。不应按最小步进台阶一步一步递增或递减。
例如补偿装置中共有三种规格的电容器，分别为10Kvar、20Kvar、40Kvar，如果测量出所需要的无功补偿量为40var以上，则应该直接投入一台40var的电容器。同样的道理，当测量出多余的无功补偿量为30var以上，则应该直接切除一台40var的电容器。
6、输出电路的设计
通常控制器的输出都是用于控制交流接触器或复合开关，最常见的就是220V交流输出。输出的路数视要求而定，通常10路就可以了。
最常见的输出元件是电磁继电器，选用电磁继电器的最重要的原则是继电器衔铁本身不能与接点有电连接，不少继电器的衔铁本身就是动接点的一部分，于是继电器铁芯带电，当线圈绝缘出现问题时，强电就会窜入控制部分造成严重损坏。而对于衔铁与接点没有电连接的继电器，则不会出现强电窜入控制部分的现象。
当电磁继电器接点断开时，由于接触器线圈是大电感电流不能瞬变，会产生很高的电弧电压，因此必须连接阻容吸收元件，否则会产生严重的干扰。
输出元件也可以使用电子继电器，电子继电器的内部是晶闸管，由于晶闸管可以电流过零关断，因此不需要使用阻容吸收元件，并且驱动电压电流都很小,比较容易实现控制。质量好的电子继电器价格较高。质量不好的电子继电器容易产生误触发，造成上电时接触器抖动。
输出电路也可以使用双向晶闸管，这时晶闸管的驱动电路稍微复杂一些，但是成本很低,可靠性也可以做得很好。

❾ 无功补偿装置SVC三字母的含义

SVC的全称是静止式无功补偿装置，静止两个字是与同步调相机的旋转相对应的。
国际大电网会议将SVC定义为7个子类：
①机械投切电容器（MSC）
②机械投切电抗器（MSR）
③自饱和电抗器（SR）
④晶闸管控制电抗器（TCR）
⑤晶闸管投切电容器（TSC）
⑥晶闸管投切电抗器（TSR）
⑦自换向或电网换向转换器（SCC/LCC）
根据以上这些子类，我们可以看出：除调相机之外，用电感或电容进行无功补偿的装置几乎均被定义为SVC。因此，目前一些资料或者广告中大量出现“SVC”字样，其原因不外乎两条：其一是作者自己并不明白SVC的定义，其二就是以普通人不懂的字母组合故弄玄虚。

❿ 静止无功补偿装置是什么，有什么作用，适用范围，通俗易懂些

静止无功补偿装置也称手动投入无功补偿装置，其作用是负面的，不根据负载回力率情况维持原答有投入的无功补偿量，在负载过小或力率偏高时，就会出现过补偿，无功电流倒供电网，导致功率因数反而偏低(无功电表行度偏快)。适用范围：负载力率普遍过低而有富余电工人员不断监察、投、切以保持合适无功补偿量的场合应用。