浅析低压电力无功补偿单片机控制技术

黄先杰

（武鸣县那打水库管理所，广西 武鸣 530109）

0 引言

现代社会已经离不开电能的使用，电力能否正常供应影响着人们的生活质量，和整个社会生产活动的进行。无功补偿具有节能降耗，提高资源利用率，提高电网质量的功能，对无功补偿的控制成为了电力部门关注的焦点。单片机控制技术是从分立元件和集成电路的基础上发展起来的，它避免了传统控制技术的许多弊端，完善了功能，具有控制智能、运算测量精密快捷等的优点，对电网运行的安全和可靠性有着重大的意义。

1 低压电力无功补偿单片机控制技术的特点

基于单片机的低压电力无功补偿技术以功率因数为辅助投切判据，以无功率为主要投切判据的补偿设备，根据高性能的计算芯片分析计算无功功率与有功功率的投切门限值来完成精确投切，达到改善传统低压无功自动补偿装置的不足[1]。单片机作为低压电力无功补偿普遍采用的控制器，在技术的应用上主要起到无功补偿装置的指挥作用，完成系统采样、保护原件、发送投切信号等设定功能，它能够有效提高低压电力无功补偿，优化电网运行模式，保障电网安全，达到良好的经济效益与社会效益。单片机控制技术调节性能强，在低压电力无功补偿中可以进行装置容量的调节，补足无功额度的缺漏，优化控制系统。单片机作为控制核心，其精密度相对较高，在电压的交变中控制这整个电容器的投切，避免了涌流的过大产生。同时，随着单片机控制技术的发展，在低压电力无功补偿的控制过程中，自动化程度越来越高，对运行中故障原件实行自动诊断，对电容器温度实行监测、在保护装置上设置自动切断过量供应等，给电力供应带来了很大的便利。

2 低压电力无功补偿单片机控制技术原理与方法

在低压电力无功补偿中，单片机控制技术的特点在于更改了手动投切方法，在系统运行中实现了容量的自动化投切，单片机控制技术在不断的实践基础上，得到改善。下面具体介绍下单片机控制技术的几个方面：

2.1 单片机的控制过程

单片机是无功补偿装置的控制器，单片机控制系统由放大电路、比较器、衡数转换器等组件构成，通常由八个容量值不等的电容器构成系统的控制回路，容量值的大小不是固定的，而是根据不同情况进行相应的设定。单片机控制系统的控制是一个复杂的过程，它主要根据判断进线回路线路的性质的不同实现运作，达到系统控制的对应变化。进线回路有相电流和线电压，通过装置对其数值的运算，进行两者比对，判断出在某一时间点上线路的性质。如果在这一个时间点系统的控制没有发生变化，说明比较器无任何输出状态，即此时线路性质为阻性负载；相反，如果在某一时间点上线路的性质为感性，此时进线回路的线路与模拟量的功率因数大小会形成一个反比关系，而模拟量如果越来越大，这个功率因素也会越来越低。模拟量是由线路的感性性质引起，从比较器输出的一个模拟数值。这个数值会经过衡数转换器的转换和单片机的输出放大器的放大，从转化来的八位数量值放大，引起系统的相关操作反应，使八个电容器向控制系统投入，引起系统的震荡，进而投入控制系统的运行。

2.2 单片机的设定方法

在单片机控制技术的实际应用中，需要在低压电力无功补偿控制系统中频繁地获取进线回路中线路的相电流和线电压的数值，因为在无功补偿装置中，系统的负载不是一成不变的，而是随着功率因数的变化而不断变化。电容器的启动需要通过比较器对采集数字的比较以及衡数转换器和输出放大器等装置对模拟值的加工处理，转化为八位的数字值产生作用，电容器的再次启动就是这个数据采取、数值转换过程的重复[1]。所以，对于进线回路的线路相电流和线电压数值的采样的一个关键要素是脉冲时间的把控，时间的长短关系到无功补偿系统的补偿效果，同时影响到电容器的使用。如果采样脉冲时间过于短暂，则会导致电容器启动次数的增加，频繁的启动会给电容器造成损伤，减短电容器的使用寿命；相反，如果采样脉冲时间太过长，就不能及时有效地捕捉到系统功率因数的变化情况，造成系统反应的失效，使补偿值停滞在上一个无功补偿阶段，达不到预期的补偿效果。基于此，单片机控制技术的应用过程中，对采样时钟的设定显得特别重要[2]。单片机时钟的设定主要是在控制系统中安装一个时间装置，连接在无功补偿设备的控制器上，这个时间装置可以根据不同的情况进行调整，以达到满意的预期效果。在低压电力无功补偿运作中，为保护单片机控制系统中的电容器设备，一般采用调节单片机数值采样脉冲装置的宽度的方法对时钟脉冲进行时间长短的更改，经过相关实践的证明，时间调整为不高于九十秒，不低于三十秒这个数值区间，能够恰当地完成单片机控制技术的工作任务[3]。

2.3 单片机的系统分析

低压电力无功补偿装置的设计一般都包括了两方面，即硬件和软件。准同步采样算法是软件方面主要采用的形式，在硬件方面，它集电网信息的采集监测、电容器的投切控制和计算无功补偿等功能于一体，体现在强大的信息处理和系统控制的能力上，硬件方面主要指单片机的搭建，包括输出控制模块、存储模块等[4]。单片机系统在控制技术的应用上的正确性是毋庸置疑的，因为单片机系统往往是一个已经成型的设计，在应用时就做好了相应的技术程序设定。单片机系统作为低压电力无功补偿的控制部件，采用的是有触点的切换数值的电容器，在市场上广泛流通，对单片机系统的改造不构成影响，可以随时根据无功补偿控制的需要进行单片机内部的整改。

3 结语

低压电力无功补偿单片机控制技术在电网运行中得到了广泛应用，在技术上满足了基本的需要，随着我国科教政策的深入施行，技术的不断发展，低压无功补偿单片机控制技术会不断地提高和完善。

［1］赵海天.就地无功补偿技术及其应用[J].自动控制，2012，9(4):32.

［2］行娟娟.基于单片机控制的低压无功补偿装置的设计[J].山西电子技术，2012，5(3):37.

［3］高峰.低压配电监测与无功补偿设备的改进[J].江苏机电工程，2012，5（9）:60.

［4］裘永卫.低压无功补偿配置方案[J].电气时代，2013，3(3):38.