网络模块化无功补偿装置研究开发

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1、西南科技大学研究生学位论文网络模块化无功补偿装置研究开发年级2012姓名杨帅申请学位级别硕士专业软件工程指导教师李众立教授ClassifiedIndex:TP391U.D.C:621SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisModularnetworkreactivepowercompensationdeviceresearchanddevelopmentGrade:2012Candidate:YangShuaiAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:soft

2、wareengineeringSupervisor:pro.LiZhongliMar.30,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。曰期：>(s，d6、0I关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学

3、校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）导师签名：曰期：签名，1西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要无功功率是电网中电力设备正常运行必须的功率组成部分。我国现行电网尤其是0.4KV的低压电网部分，普遍存在着系统无功补偿落后，电网功率因数低的问题，导致低压电网能量损耗较大、经济性较差。因此，研究低压电网中的无功补偿技术，提高低压电网的功率因数，对我国的节能降耗工作有着极为重要的作用和意义。传统的无功补偿装置把晶闸管开关、控制单元及电容器等零散地分布在配电柜中，一台控制器控制多台电容器，一旦控制器故障，整

4、台装置不能正常工作。本文研制一种智能无功补偿装置，对每台电容器配置单独的控制器与现场总线通信功能，构成网络模块化无功补偿装置，不仅在配电柜中能采用积木式结构，加强了系统可靠性，还可在低压电网支路及特殊的用电设备端配置本网络模块化无功补偿装置远程补偿控制，提高低压电网质量。本文研究开发了一套多功能、高性能的网络模块化无功补偿装置。该装置采用嵌入式结构，使用SOC平台技术，以STM32处理器为核心，通过地址/数据总线搭载专用电能计量芯片ATT7022D，设计了较为完整的系统硬件电路，主要分为电源模块、数据采样处理模块、电容器投切开关模块、显示模块等。为满足方便扩充补偿容量的应用需求

5、、动态补偿无功功率，在以上完整的无功补偿控制器设计的基础上，基于控制器中已有的RS485通信接口，设计多模块联网运行时协调工作、补偿无功功率的方案，构建包含多个模块的网络化智能型无功补偿系统，实现多个模块间的联网通信、协调工作以扩充无功补偿容量。在系统软件设计方面，本文采用模块化设计原则，选用C语言编程，可以有效的提高装置的可靠性及易维护性。在设计中采用了电压-无功功率作为无功补偿判断标准，利用复合开关控制补偿电容器快速，无冲击投切。谐波检测算法方面，本设计对采样数据处理时引入了拉格朗日三次插值算法对测到的采样值进行处理，再对处理得到的数据运用改进型快速傅里叶变换进行分析，这样

6、不但大大简化了谐波的分析过程克服了因频率漂移造成数据点采样不足的问题，同时也克服了TNT的泄露问题。针对配电网中s西南科技大学硕士研究生学位论文第II页电容器型号、大小、位置等的优化配置问题提出了改进粒子群（PSO）算法，对配电网中电容器的最合适补偿位置和最佳的补偿容量进行了优化计算。并通过在MATLAB上对IEEE33节点配电系统进行仿真，验证了改进粒子群算法在配电网电容器优化配置过程当中的有效性和实用性。最后，对本文设计的无功补偿装置进行了测试分析，并对本文工作进行了总结以及对无功补偿装置的发展前景及技术趋势做了展望。关键词：无功补偿；拉格朗日插值；PSO；网络化西南科

7、技大学硕士研究生学位论文第III页AbstractReactivepowerisnecessaryforthenormaloperationofpowerequipmentinpowergridpowercomponent.Intheexistingpowergrid,especiallythepartof0.4KVlow-voltagepowergrid,generallyexistthesystemreactivepowercompensation,powergridpowerfacto