dsPIC的无功补偿网络控制系统的开发设计

【摘 要】 当今国内的无功补偿主要还是以分立补偿控制器为主，因其运作效率不好，其不能对线阶段整个补偿系统进行有效的监管，运算能力较为低下，已经不能满足当代电力系统自动化的要求。无功补偿对于电力系统电网功率的因数的提高和电网体统电力顺好的降低有很好的优势作用。于是，对于dsPIC的无功补偿网络控制系统的开发有重要的意义。现状设计和开发了一种基于 dsPIC 的无功补偿网络控制系统。

【关键词】 电网控制系统 无功补偿 dsPIC CAN线路

1 dsPIC无功补偿网络的系统设计和类型

dsPIC无功补偿控制策略。

控制物理量的选择不同，相应的无功补偿也就可采用多种不同的自动控制方法。依据我过的电力标准，可以根据控制物理量的不同将无功补偿控制器区分成四种：无功电流、功率因数、复合型、无无功率。实际使用中由于通过单一物理量来调节，所以四种无功控制器都有缺陷。较为合理的无功补偿策略应该做到以下几点，最大程度的使用补偿设备提高其电网的店里输出能力、不出现过度补偿、无冲击投切现象、反映灵敏快速。以下家少几种常见的投切控制方式。

（1）电压式控制。利用无功负荷增大时，线电压相应下降的特点。借以保障安装点电压控制在可调节范围内。采取电网压座位检测信号，其数值下降到某给定电压值时，其装置中检测部位能发出信号并控制并联电容器断开系统。电容器只能发出感性无功功率，不能吸收感性无功功率。所以。其使用应根据实际载重负荷而定，重时投入使用，轻负荷时断开。

（2）功率因数控制方式。以功率因数为变量，是较早期的控制方式之一。使用检测设备查出负荷因数，再处理数据。通过对元件的执行来为止功率因数的最佳值。当其因数超出给定数值上限时，控制电容器能直接从电网内断开连接；当其功率小于给定数值下限时，其控制器才能使电网内使用。这也是国内外使用较为广泛的控制方式之一。但是，因其原理在功能上存在两个缺点：第一，轻负荷时可能发生元件的振荡。第二是当负荷较重时，其电容器的敏感度会下降，细微了负荷变化可能引起电容器的断开。

（3）无功功率控制方式。作为一种新兴的控制方式，其原理是通过对物理量的调节控制电容器的投切。其根据电压、电流等相关参数计算出相应投入的电容量大小，进而选出一种最合适的电容补偿组合方式。当数据计算值小于最小下限时，应保持补偿状态不变；当所需要的电容值大于所需数值时，电容控制器才会执行投切任务。

相比较无功补偿，无功功率控制是中较为直接电容控制方法，它能根据电容的实际需要值来自动调节实际的投切安排。且该方式可控制无功功率的最小范围。因此，此控制器是采用无功功率作为控制电容器的切投的策略之一。

（4）合控制方式。复合控制方式是根据某一控制物理量作为主要判断依据。而依据另一个物理量作为辅助的判断依据。例如：才采用无功功率、无功电流的综合控制方式。无功电流的控制方式考虑的是其电网的电压实际负荷水平，进而获得更为准确的补偿效果。但是在实际的计算中要进行那两者间不同方式的电容容量转换，使得计算量加大减慢了反应速度。使用无功功率方式的直接补偿方式反映较快。所以要使补偿效果更加准确就要结合电网的实际运行水平。本设计就选用了复合型的控制方式来控制电容器的投切。

2 dsPIC无功补偿网络系统的研究意义

（1）对于无功补偿研究现状和发展趋势的研究分析，客观的提出了传统的无功补偿方法的现实局限性和缺陷，说明了dsPIC无功补偿网络系统的优势和实用价值。

（2）对无功补偿网络系统相关技术基础进行研究，详细分析了无功补偿的电压控制方式及其在无功功率控制的四种相关控制策略方法。FET（快速傅立叶变换）的采样以及对于CAN总线的使用，分析了相关网络的总体设计体系结构，分析下位机节点和上位机节平台的实现功能。

（3）分析和研究了无功补偿系统控制的下位机的实现功能，有效设计出下位点中的硬件和软件，分析出下位机信号的检测以及处理模块、CAN通信的模块、符合输出开关硬件设计模块结构和下机位软件控制流程图。根据要求研究采取无功功率和与之电压相配套来改进投切控制模块策略。并分析了在实际使中根据不同潮流进行优化选取下位机补偿节点的位置。

（4）根据对于无功补偿上位监控新系统功能实现要求的分析，设计出上位监控模块系统的每个组成元件。例如：人机界面、远程遥控模块、远程通信模块。实现了数据库的存档及查询，满足了无功补偿和信息网络的结合要求。

（5）测试平台的构建，可以对整个系统进行全面保护动作测试以及挂网在线测试，分析出测试结果以及对其测试结果数据进行细致分析，同时分析出其测试的软硬件误差。通过实验测试分析表明：设计系统经过缺相、欠压以及过压等保护性措施，较大程度上提高了电网系统运行功率因数及配电负荷能力，较大的降低了电网电力损耗，以及通过测试实现了无功补偿的远程通信控制和远程数据显示。实现了原定实验目的，达到原定设计标准。

3 dsPIC的无功补偿网络控制系统的开发有重要的意义

无功补偿技术的进步有效的推动了我国电网电容技术的革新，促进了电网技术现代化改造。作为一种新兴的电容无功补偿技术，因其实用性较强，在我国得到较快的普及和推广。

本文数据资料根据天华集团电容有限责任公司对其自身无功补偿电容产品的更新与升级，对其公司旗下产品（电容无功补偿设备）的技术分析提出对dsPIC的一系列有实际借鉴意义的技术支持，具体成效如下：

（1）研究了传统电容设备系统中存在的一系列问题，分析了当下无功补偿网络控制设备的发展前景和国际上相关产品的研究现状，结合相关电容补偿技术的基础原理，给出了dsPIC30F6014A在实际使用优点。

（2）分析总结了无功补偿电容控制技术的结构构成以及相关的软硬件模块，结合电压与无功功率的改进投切设备策略，提高了电容控制投切设备的运行效率，加强了其设备的实际使用性，并且同步实现了对谐波干扰的抑制。同步实现了三相分补与共补，CAN通信模块的同步应用实现了与上位机的远程网络通信。

（3）提供了在不同无功补偿潮流分布情况，根据我国电网技术发展实际综合分析电网网络无功功率和谐波数据，最终确定电网中无功功率补偿点位置，综合提高了电网运行效率。

4 结语

dsPIC的无功补偿网络控制系统因其具有较好的电容因数控制能力，对于减少电网能耗由很好的实际操作可行性。对于我国无功补偿网络控制系统的设计和开发有一定的借鉴意义。

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