课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要为保证用电电器有良好的工作电压，避免受到配电网电压波动影响而损坏用电设备，配电网需要进行电压调整。

电网的电压调整方法有：中心调压、调压变压器调压和无功补偿调压。

串联电容补偿调压方法可用于配电网中局部调压。

串联电容用来补偿输电线路的感抗，起到缩短电气距离、提高稳定性水平和线路输电容量的作用，从而实现调节线路电压功能。

在距离较长的重载线路，因其调压作用是通过线路滞相电流流过串联电容器而产生的电压升高来实现的。

故线路负载越重，功率因数愈低，串联电容补偿调压的作用越显著。

这种调压作用随线路负载的变化而变化，具有自行调节功能。

关键词：电力系统；功率补偿；电压调节；串联电容目录第1章绪论 (1)1.1电力系统电压调整概况 (1)1.2本文主要内容 (1)第2章串联电容补偿前系统电压计算 (3)2.1系统等值电路 (3)2.2系统参数计算 (3)2.2.1 变压器参数 (3)2.2.2 输电线路及末端负荷的参数值： (4)2.3各点电压值 (4)第3章采用电力电容器串联补偿的电压调整计算 (6)3.1采用电力电容器的电压调整原理与特点 (6)3.1.1 电力电容器的补偿原理 (6)3.1.2 电力电容器补偿的特点 (6)3.2串联补偿容量的计算 (6)3.3串联电容器的选择 (8)第4章控制系统设计 (10)4.1控制系统总体设计 (10)4.1.1 原理电路图 (10)4.1.2 功能模块说明 (10)4.1.3 通信系统设计 (11)4.2信号传输通道设计 (11)4.3控制及数据采集设计 (12)4.3.1 控制采集卡硬件结构 (12)4.3.2 DSP处理器 (13)4.3.3 A/D转换器 (13)4.3.4 ISA总线接口电路 (13)4.4控制设计 (14)第5章课程设计总结 (16)参考文献 (17)第1章绪论1.1电力系统电压调整概况电能以其高效，无污染，使用方便，易于调控等优点普遍应用于社会各领域中。

电力系统的出现推动了电能的应用的发展，使其进入了新的时代。

电力系统的规模和技术水准已经成为一个国家经济发展水平的标志之一。

电力系统的负荷包括电动机、照明设备、电热器具、家用电器、冲击性负荷（电弧炉、轧钢机等）所有的用电设备都是以额定电压为条件制造的，最理想的工作电压是额定电压。

当网络电压偏离额定电压时，将会对电气设备产生影响。

当电压过低时，将加大网络中的功率损耗，造成不必要的电力资源的浪费，还可能危及电力系统运行的稳定性；而电压过高，则可能损害各种电气设备的绝缘，为了增加并维持高绝缘水平，势必引起庞大的资金投入。

为使电力系统电压保持在一合理水平，保证电力系统供电稳定，应对电力系统进行电压调节。

输电系统使用串联电容补偿装置能够有效地降低输电系统间的电抗值，提高输电能力和系统运行的稳定性，降低输电系统工程造价。

自1950年第一套 220kV串联补偿装置在瑞典投入运行以来，高压串联补偿装置在全世界得到了广泛的应用。

1.2本文主要内容当前世界各国的电力工业正在大力推进市场化改革，我国也不例外。

在电力市场条件下，参与电能交易的每一方都会追求本身的最大利益。

在降低成本的条件下，减少不必要的浪费，有效合理的分配与利用电能是最可行的方案之一。

在电力系统无功功率平衡中，为保证系统要较高的电压水须采用平，必须要有充足的无功功率电源。

但是要是所有用户的电压质量都符合要求，还必各种调压控制手段。

要控制和调节负荷点处的电压有许多方法，如控制和调节发电机励磁电流，以改变发电机端电压；控制电压器变比调压；改变输送功率分布；改变电力系统网络中的参数等。

在输电线路上接入电容器，利用电容器上的容抗补偿输电线路中的感抗，是电压损耗后的QXU分量减小，从而提高输电线路末端电压。

本文以一段220kV输电线路为例进行如下计算与分析：1 、计算各元件的参数，并画出系统的等值电路。

2 、对给定的系统（变压器为主分接头，发电机电压额定），计算各点电压。

3 、采用线路中串联电容器的调压方法，确定串联电容器的容量，使发电厂220KV母线电压不超过240KV，变电所10KV母线电压在9.8KV到11KV之间。

4 、实现对串联电容器的实时控制。

第2章 串联电容补偿前系统电压计算2.1 系统等值电路系统等效电路图如图2.1所示。

图2.1 系统等效电路图2.2 系统参数计算2.2.1 变压器参数变压器T1的各参数值：Ω=Ω⨯⨯=⨯=79.0103500002421500103223212111N N K T S U P R Ω=Ω⨯⨯=⨯=7.18103500002425.101021210011N N K T S U U X MVA MVA j S I j P S N ）（8.12j 5.0)32010045.0(10000001+=+=+=∆ 变压器T2的各参数值：Ω=Ω⨯⨯=⨯=59.0103500002201500103223222222N N K T S U P R Ω=Ω⨯⨯=⨯=7.2010350000220151022220022N N K T S U U X MVA MVA j S I j P S N ）（14j 5.0)35010045.0(10000002+=+=+=∆ ...S32.2.2 输电线路及末端负荷的参数值：线路参数：Ω+=Ω⨯+⨯⨯=+=)427()20042.020007.0(21j j jX R Z L L L S S B L 461016.6220108.222121--⨯=⨯⨯⨯⨯= var 81.29-var 2201016.62124221M M V B Q Q N L B B =⨯⨯-=-=∆=∆- 末端最大负荷：MVA MVA S ）（150j 200)sin 250cos 250(max +=⨯+⨯=ϕϕ末端最小负荷：MVA j MVA S )7296(sin 120cos 120min +=⨯+⨯=）（ϕϕ2.3 各点电压值作为初步估算，先用符合功率计算变压器绕组损耗和线路损耗。

Ω=Ω++=++=44.8)759.085.0(21T L T LT R R R RΩ=Ω++=++=9.81427.202.1921）（T L T LT R X X XMVA MVA j S LT )6.105j 9.10()9.8144.8(220150200222max+=+⨯+=∆⋅ MVA MVA j S LT )7.23j 4.2()9.8144.8(2207296222min+=+⨯+=∆⋅ 所以， MVA Q Q j S S S S S B B LT ）（4.282j 28.152j 210201max max max 1+=∆+∆+∆+∆+∆+=⋅⋅ MVA j Q Q j S S S S S B B LT )5.12278.39(j 210201min min min 1+=∆+∆+∆+∆+∆+=⋅⋅利用首端功率求出最大负荷是降压变压器归算到高压侧的低压母线电压，电压值为：V V U X Q R P U U k 1.141k )2429.814.28244.828.152242(0max 1max 10'max 3=⨯+⨯-=+-= V V U X Q R P U U k 1.199k )2429.815.12244.878.39242(0m in 1m in 10'm in 3=⨯+⨯-=+-= 按最小负荷时电容器全部退出运行来选择降压变压器变比，则有V U U U U N t k 01.21911101.1993min 3min 3=⨯== 规格化后，取220000±分接头，即K=2011220=.第3章采用电力电容器串联补偿的电压调整计算3.1采用电力电容器的电压调整原理与特点3.1.1电力电容器的补偿原理电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。

其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上,能量在两种负荷间相互转换。

这样,电网中的变压器和输电线路的负荷降低,从而输出有功能力增加。

在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。

比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。

因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。

当前,采用串联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。

3.1.2电力电容器补偿的特点（1）优点：电力电容器无功补偿装置具有安装方便,安装地点增减方便；有功损耗小(仅为额定容量的0.4 %左右)；建设周期短；投资小；无旋转部件,运行维护简便；个别电容器组损坏,不影响整个电容器组运行等优点。

(2)缺点:电力电容器无功补偿装置的缺点有:只能进行有级调节,不能进行平滑调节；通风不良,一旦电容器运行温度高于70 ℃时,易发生膨胀爆炸；电压特性不好,对短路稳定性差,切除后有残余电荷；无功补偿精度低,易影响补偿效果；补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。

3.2串联补偿容量的计算分析电压损耗的计算公式，可以发现在传输功率一定的条件下，电压损耗的大小取决于线路参数电阻R和电抗X的大小。

可见，改变线路参数也同样能起到调压的作用。

一般来说，电阻R是不容易减小的。

在高压电网中，由于X>>R，PR/U 在电压损耗中所占的比例一般较QX/U要小，因此，通常都采用减小电抗来降低电压损耗。

减小电抗的方法有：采用分裂导线；在电力线路中串联入静电电容器等。

其等效电路图如图3.1所示：图3.1线路串联电容等效图未接入串联电容器补偿前有： A B BPR QXU U U +=+ (3-1) 电路串联电容补偿后()C A BC BCPR Q X X U U U +-=+(3-2)假如补偿前后输电线路首端电压维持不变，即'A A U U = (3-3)则有()C B BC B BCPR Q X X PR QXU U U U +-++=+ (3-4) 经过整理可得到 [()()]BC C BC C BC BU PR QX PR QXX U U Q U U ++=-+- (3-5) 式（3-5）方括号内第二项数值一般很小，可以略去，则有 ()BCC BC B U X U U Q=- (3-6) 如果近似认为BC U 接近线路的额定电压N U ，则有 NC U X U Q=∆ (3-7) 公式中U ∆为经串联电容补偿后输电线路末端电压需要抬高的电压增量数值。

有公式（3-7）得：220*87.05150C X ==127.67ΩPR QXU U+∆=（P 、Q 一定时）。