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1、辽 宁 工 业 大 学电力系统自动化课程设计（论文）题目：利用并联电容器实现电力系统电压调整（2）院（系） ：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止时间：本科生课程设计（论文）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% 以百分制计算课程设计题目利用并联电容器实现电力系统电压调整（2）课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务电力系统图如图：1 励磁可调节发电机：PN=300MW ，cosN=0.85，UN=11KV ，Xd=Xq=1.5 ； 2 变压器 T1：SN=350MVA,Uk%=12,Pk=
2、1.5MW,I0%=3,P0=0.8MW, 变比 K1=2428 1.25%/11KV. 3 变压器 T2：SN=350MVA,Uk%=15,Pk=1.5MW,I0%=3,P0=0.8MW, 变比 K2=2208 1.25%/11KV . 4 每回线路 :L=200km,X1=0.42 /km, R=0.07 /km, b1=2.810-6S/km. 5 末端最大负荷: S=250MV A.最小负荷 : S=120MV A. 功率因数均为0.8。 任务要求：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 确定负荷端并联补偿电
3、容器的容量，使发电厂220KV 母线电压不超过242KV ， 变电所 10KV 母线电压在9.5KV 到 11KV 之间。4 利用单片机（或PLC 等）实现对并联补偿电力电容器的实时控制。5 对调压结果进行分析总结进 度 计 划1、布置任务，查阅资料，理解电压调整的基本方法和原理。（1 天）2、系统等值电路绘制及参数计算。（1 天）3、变压器取主分接头，发电机取电压额定，计算各点电压（1 天）4、采用负荷端并联补偿电容器调压方法，计算电容值， 完成电压调整要求。 （2 天）5、利用单片机（或PLC 等）实现对电力电容器的实时控制。（3 天）6、对结果进行分析总结。（ 1 天）7、撰写、打印设计
4、说明书（1天）指 导 教 师 评 语 及 成 绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字： 年月日T1T2本科生课程设计（论文）摘 要电压是电能质量的重要指标，电压过高或过低都会对电网和用户造成严重的危害。随着社会的发展，用户对电能质量的要求越来越高。目前控制方法主要有发电机控制调压、控制变压器变比调压、利用无功功率补偿设备调压和利用串并联电容器控制电压。本文介绍的主要是利用并联电容器实现电力系统的电压调整。并联电容器作用是补偿电力系统的无功功率。在电力系统中，大量的负荷需要一定的无功功率，同时电力网中各种输电设备也会引起无功功率损耗。过分的无功功率会使电力系统不稳定，出现非常大的波动，对电
5、网和设备损害很大。并联电容器补偿则是通过减少输电线路上流通的无功功率而减小线路电压损耗，以提高线路末端的电压水平关键词： 电压调整；无功功率；功率补偿；并联电容器；本科生课程设计（论文）目 录第 1 章 绪论 . 21.1 电力系统电压调整概况. 21.2 本文主要内容. 3第 2 章 补偿前系统电压计算. 42.1 等值电路 . 42.2 参数计算 . 42.2.1 变压器参数 . 42.2.2 输电线路及末端负荷的参数值 . 52.3 各点电压计算. 5第 3 章 采用并联电容器并联补偿的电压调整计算. 73.1 采用并联电容器的电压调整原理与方法. 73.2 补偿容量的计算. 83.3
6、电力电容器的选择. 10第 4 章 控制系统设计 . 124.1 控制系统总体设计. 124.2 输入通道设计. 124.3 最小系统设计. 134.3.1 电源设计 . 134.3.2 CPU处理器 . 144.4 A/D 转换器 . . 154.5 输出执行系统. 154.6 软件设计 . 16第 5 章 课程设计总结 . 19参考文献 . 20本科生课程设计（论文）2 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
7、标志之一。作为电力用户,要求电源的电压和频率都在其额定值附近, 以保证用电设备 (主要为大型异步电动机)的技术效果和经济效果最佳。 一般要求电压的偏移范围为额定值的5%,频率波动范围为 ?0.2Hz10. 5Hz 。由于频率调整由有功功率平衡决定, 决定有功功率平衡的主要是担任调频任务的发电厂, 所以在一般情况下电力用户只能从电压质量上采取一定措施以保证用电设备对电压质量的要求。电力系统在运行过程中必须把各个母线上的电压保持在一定范围以内, 以满足用户对电压的要求。 合理的运行电压是保证电网安全稳定运行、经济发供电的重要环节。电力系统的负荷包括所有的用电设备都是以额定电压为条件制造的，最理想的
8、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。电压不合格的危害用电设备最理想的工作电压是它的额定电压。电压过大地偏离额定值, 将对用户产生不良影响。 例如异步电动机 , , 电动机就可能停转 ; 如果电动机拖动的机械负载不变 , 电压降低时 , 电动机转速下降 , 转差增大 , 定子电流也随之增大 , 促使电动机绕组的温度升高 , 加速绝缘老化 , 严重时甚至可能烧毁电动机。如果电压超过额定电压过多时 , 对电动机绝缘也是不利的。 现代电子设备中电子管与晶体管的广泛应用 , 对电压质量的要求则更高, 电压高于额定电压时 , 就要严重降低管子的寿命 ; 电压低于额定电压时
9、 , 工作点不稳定 , 失真严重 , 甚至不能工作。对于电网而言, 电压过高会影响到设备的绝缘; 电压降低会使电网的电能损耗增大。 此外 , 由于电力系统的电压水平是依靠系统无功功率电源来维持的。当电力系统中无功电源短缺时 , 电网电压将大幅度下降。此时, 当某些枢纽变电所的母线电压遇到一定的扰动时 , 瞬间将会引起静态稳定的破坏, 形成所谓的电压崩溃 , 这是一种将导致系统瓦解的灾难性事故。此时系统中大量的负荷电动机将停止转动, 大量的发电机组将甩掉负荷 , 甚至导致电力系统发生振荡。保证电力系统供电稳定，应对电力系统进行电压调节。另外, 作为电力系统主要负载的异步电动机, 在把电能转变为机
10、械能的同时还要消耗大量的无功功率。这样, 在电能输送过程中 ,本科生课程设计（论文）3 既要输送有功功率 , 又要输送无功功率。无功功率的产生虽然不消耗一次能源, 但它在传输过程中会引起有功功率损耗, 使电网的功率因数降低 , 因此应采取措施加以补偿。通过补偿设备调压。系统中无功功率不够充分时，需要考虑运用各种补偿设备进行调压。这些补偿设备可分为两类，即串联补偿和并联补偿。所谓串联补偿就是指串联电容器补偿，但是作为调压措施，串联补偿电容器由于设计、运行等方面的原因，目前应用比较少。并联补偿指并联电容器、调相机和静止补偿器。并联电容器的优点：电容器可以根据需要连接成组，可以分组集中使用，又可以分
11、散安装，就地提供无功，从而减少线路功率损耗和电压损耗；电容器还可以做到随电压波动分组投切，再加上电容器运行损耗小，投资费用低，因此，电容器仍是目前电网中应用最普遍的无功补偿设备。并联电容器的缺点：电容器只能发出感性无功功率以提高节点电压，不能吸收无功功率来降低节点电压，因此，在低负荷时，应当切除节点上的部分乃至全部电容器。1.2 本文主要内容本文主要研究在电力系统中，励磁可调节发电机参数：PN=300MW，cosN=0.85， UN=11KV ， Xd=Xq=1.5； 变压器 T1： 线路 :L=200km,X1=0.42/km, R=0.07/km, b1=2.810-6S/km.。末端最大
12、负荷 250MVA.最小负荷 S=200MVA 功率因数均为 0.8。使发电厂 220KV 母线电压不超过 242KV，变电所 10KV 母线电压在9.5KV 到 11KV 之间。本文进行了计算各元件的参数，并画出系统的等值电路。并根据对给定的参数，计算各点电压。确定负荷端并联补偿电容器的容量。最后对调压结果进行分析总结。本文设计了一种利用单片机STM32 对并联补偿电力电容器的实时控制的自动控制系统。本科生课程设计（论文）4 第2章 补偿前系统电压计算2.1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2.2参数计算2.2.1 变压器参数变压器 T1 的各参数值：22 3311 122 1150024210100.71350000KN T NP URS220 011 1 112242101020.07350000KN T NUUXS00 0103(0.8350)0.8j10.5100100NISPjSjMVAM
