农村电网用低压自动补偿装置的设计

【摘要】针对农村电网无功功率严重不足的现状，提出了一种农网用低压自动无功补偿装置，该装置体积小，成本低，试验表明该自动补偿装置可以动态跟踪负载无功功率的变化，并自动投放电容，提高了电源的功率因数，降低了线路损耗，特别适合我国农村电网的实际需求。

【关键字】农村电网；无功功率；自动补偿

引言

农村电网在客观上位于电力系统的末端，无功功率先天不足，农网中无功功率负荷又比较大，导致农村电网无功功率比较匮乏，农电线路的功率因数普遍较低，这是系统线路损耗大，部分地区的用户末端电压偏低的主要原因。线损过大，直接关系到电力部门和用户的经济利益；功率因数偏低严重时还可以降低电力系统的稳定性。增加无功功率的投入是解决该问题的有效途径，农村供电线路较长，负荷分散，合理的选择补偿方式格外重要。本文针对农村电网的实际情况，提出了一种农网用低压自动补偿装置，在用户末端加装该装置，可以就地平衡负荷的无功功率，大大降低线路需要传送的功率。

1.自动补偿装置的整体结构

2.功率因数控制器硬件设计

该自动补偿装置主要应用在电网用户终端进行集中补偿，为提高其补偿精度，需要将采集电压和电流的检测点放置在补偿电容器投切点的前面，控制器通过采集到的电压和电流信号，依据电力部门所要求的功率因数最小值，便可计算出电网需要补偿的无功功率。

3.功率因数控制器软件设计

软件设计采用模块化设计，包括信号采集子程序、投切命令子程序和故障报警子程序，其主程序流程图如图3所示。控制器通电后先判断有无故障，如果有故障则进行声光报警，提醒工作人员尽快维修，此时控制器不采集数据，电容器不参与无功补偿；确认控制器无故障后，程序运行采集数据子程序，根据采集的数据和所要求的功率因数计算出需要补偿的容量，依据就近原则选择可以补偿的无功功率额度，并在切投子程序的控制下投入或退出相应的电容器。

4.三路复合开关设计

该装置使用的投切开关为三路复合开关，工作原理是将晶闸管和继电器并联后作为电力电容器的开关，当控制器检测到需要增加电容时，三路复合开关的过零点检测单元将检测过零点，保证在电压过零时立即是晶闸管导通，待正常工作后，再将与该晶闸管并联的继电器闭合，这样便综合了晶闸管和继电器的优点，使晶闸管在过零点投入，涌流小，触电无烧结，增加了可靠性，正常工作继电器接通，无损耗。

三路复合开关以高性能单片机C8051F020作为控制核心，电路包括过零点检测电路、双向晶闸管触发单元和继电器吸合执行单元，如图5所示。过零点检测单元负责在接收到开关闭合的命令后检测电网工频电压过零点，在C8051F020的协调下，先是在过零点触发晶闸管，使之导通或关闭，晶闸管正常工作后再接通或关闭继电器。开关投入和退出的流程图如图6所示。正常运行后，开关控制器接收到投入电容器命令后，先是将晶闸管接通，经过一个小时段延时，将相应的继电器闭合，最后在电压过零点将晶闸管退出；接收到退出电容器命令时，为实现无触点关断，要先断开继电器，再在电压过零点将晶闸管关断。

5.结束语

本文介绍的低压自动补偿装置专门针对农村电网无功功率严重匮乏的现状而设计，它以高速数字处理芯片DSP为控制核心，与电力电容器和复合开关设计为成套装置，结构简单、成本低、体积小，能自动在较宽的范围内补偿线路，三路复合开关的设计也实现了无触点关断，同时减少了损耗，该装置具有良好的应用前景，特别适合我国农村电网的无功补偿的现实需求。