基于单片机控制的低压无功补偿装置的设计

3 无功补偿方案的实施

设置无功补偿电容器是补偿无功功率比较传统的方法，它具有结构简单，经济灵活，调节方便等优点，得到了广泛应用，目前仍是无功补偿运用最多的手段之一。

在实际应用中，由于电路特性是随时变化的，为了达到较好的补偿效果，就必须动态跟踪电路特性的变化，实时监测电路中U与I的相位差角，根据角的大小决定并联电容器的值。

我们此项研制的无功补偿柜是在配电变压器380 V侧进行就地补偿，微机控制低压并联电容器柜，根据用户功率因数的波动，投入相应数量的电容器进行跟踪补偿，使功率因数达到设定值，实现无功功率的就地平衡，对配电网和配电变压器的降损有一定作用，也有助于保证负载的电压水平。由于线路电压的波动主要由无功功率变化引起，但线路的电压水平是由系统情况决定的，当线路电压基准偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相差甚远，由此可加入自动投切部分。并利用单片机来作为其控制部件，实现动态功率因数补偿，由单片机根据电网电压与电流的相位差来控制电力电容器组是否投切、投切组数，通过改变投切组数来改变无功电流大小而达到改变无功的目的。对三相电的总功率因数进行检测并选择适当参数进行无功功率补偿柜的设计与安装，进行无功实时补偿，其设计方案系统结构如图1所示：

整个控制系统由电压电流采样单元、功率因数及电压电流检测单元、单片机、键盘与显示单元以及继电器驱动单元组成。在电压电流采样单元中装有多路开关，可在单片机的控制作用下分别接通A、B、c三相经互感器传来的电压电流信号。

对于无功补偿部分，我们通过测量补偿前的功率因数、负载容量以及补偿后所想要达到的功率因数值来适当的选择电容及分组投切方式。经过现场实际测试和数据统计后，选用八组数值不同的电容器及其相应继电器部分来共同构成无功补偿的手动及自动投切，容值分别由16 kvar到12 kvar不等，以保证功率因数得以最大提高。

基本的功率因数补偿电路如图2所示：

电路中的K1～K8在自动动态补偿装置中可根据测量数据采用手工或自动进行分组投切，具体的方法是通过对电压U和电流的相位检测来判断是否并入补偿电容器，并入几个，这些都是通过控制装置自动完成的。

传感器部分将现场的电流，电压，温度，功率等参数变成采集传输控制器所能识别的信号(一般为0～5 VDC输入)，以便采集传输控制器对其进行分析，计算，根据分析计算结果，发出相对应的控制信息，控制系统正常工作。

4 结论

该系统安装完成后，使该教学楼的功率因数由原来的60％左右提至98％，节约了电能。最终的运行良好，控制精度高，经实际测量，该系统应用后可实现节电12％左右。