淺析低壓電力無功補償單片機控制技術

黃先杰

（武鳴縣那打水庫管理所，廣西 武鳴 530109）

0 引言

現代社會已經離不開電能的使用，電力能否正常供應影響著人們的生活質量，和整個社會生產活動的進行。無功補償具有節能降耗，提高資源利用率，提高電網質量的功能，對無功補償的控制成為了電力部門關注的焦點。單片機控制技術是從分立元件和集成電路的基礎上發展起來的，它避免了傳統控制技術的許多弊端，完善了功能，具有控制智能、運算測量精密快捷等的優點，對電網運行的安全和可靠性有著重大的意義。

1 低壓電力無功補償單片機控制技術的特點

基于單片機的低壓電力無功補償技術以功率因數為輔助投切判據，以無功率為主要投切判據的補償設備，根據高性能的計算芯片分析計算無功功率與有功功率的投切門限值來完成精確投切，達到改善傳統低壓無功自動補償裝置的不足[1]。單片機作為低壓電力無功補償普遍采用的控制器，在技術的應用上主要起到無功補償裝置的指揮作用，完成系統采樣、保護原件、發送投切信號等設定功能，它能夠有效提高低壓電力無功補償，優化電網運行模式，保障電網安全，達到良好的經濟效益與社會效益。單片機控制技術調節性能強，在低壓電力無功補償中可以進行裝置容量的調節，補足無功額度的缺漏，優化控制系統。單片機作為控制核心，其精密度相對較高，在電壓的交變中控制這整個電容器的投切，避免了涌流的過大產生。同時，隨著單片機控制技術的發展，在低壓電力無功補償的控制過程中，自動化程度越來越高，對運行中故障原件實行自動診斷，對電容器溫度實行監測、在保護裝置上設置自動切斷過量供應等，給電力供應帶來了很大的便利。

2 低壓電力無功補償單片機控制技術原理與方法

在低壓電力無功補償中，單片機控制技術的特點在于更改了手動投切方法，在系統運行中實現了容量的自動化投切，單片機控制技術在不斷的實踐基礎上，得到改善。下面具體介紹下單片機控制技術的幾個方面：

2.1 單片機的控制過程

單片機是無功補償裝置的控制器，單片機控制系統由放大電路、比較器、衡數轉換器等組件構成，通常由八個容量值不等的電容器構成系統的控制回路，容量值的大小不是固定的，而是根據不同情況進行相應的設定。單片機控制系統的控制是一個復雜的過程，它主要根據判斷進線回路線路的性質的不同實現運作，達到系統控制的對應變化。進線回路有相電流和線電壓，通過裝置對其數值的運算，進行兩者比對，判斷出在某一時間點上線路的性質。如果在這一個時間點系統的控制沒有發生變化，說明比較器無任何輸出狀態，即此時線路性質為阻性負載；相反，如果在某一時間點上線路的性質為感性，此時進線回路的線路與模擬量的功率因數大小會形成一個反比關系，而模擬量如果越來越大，這個功率因素也會越來越低。模擬量是由線路的感性性質引起，從比較器輸出的一個模擬數值。這個數值會經過衡數轉換器的轉換和單片機的輸出放大器的放大，從轉化來的八位數量值放大，引起系統的相關操作反應，使八個電容器向控制系統投入，引起系統的震蕩，進而投入控制系統的運行。

2.2 單片機的設定方法

在單片機控制技術的實際應用中，需要在低壓電力無功補償控制系統中頻繁地獲取進線回路中線路的相電流和線電壓的數值，因為在無功補償裝置中，系統的負載不是一成不變的，而是隨著功率因數的變化而不斷變化。電容器的啟動需要通過比較器對采集數字的比較以及衡數轉換器和輸出放大器等裝置對模擬值的加工處理，轉化為八位的數字值產生作用，電容器的再次啟動就是這個數據采取、數值轉換過程的重復[1]。所以，對于進線回路的線路相電流和線電壓數值的采樣的一個關鍵要素是脈沖時間的把控，時間的長短關系到無功補償系統的補償效果，同時影響到電容器的使用。如果采樣脈沖時間過于短暫，則會導致電容器啟動次數的增加，頻繁的啟動會給電容器造成損傷，減短電容器的使用壽命；相反，如果采樣脈沖時間太過長，就不能及時有效地捕捉到系統功率因數的變化情況，造成系統反應的失效，使補償值停滯在上一個無功補償階段，達不到預期的補償效果。基于此，單片機控制技術的應用過程中，對采樣時鐘的設定顯得特別重要[2]。單片機時鐘的設定主要是在控制系統中安裝一個時間裝置，連接在無功補償設備的控制器上，這個時間裝置可以根據不同的情況進行調整，以達到滿意的預期效果。在低壓電力無功補償運作中，為保護單片機控制系統中的電容器設備，一般采用調節單片機數值采樣脈沖裝置的寬度的方法對時鐘脈沖進行時間長短的更改，經過相關實踐的證明，時間調整為不高于九十秒，不低于三十秒這個數值區間，能夠恰當地完成單片機控制技術的工作任務[3]。

2.3 單片機的系統分析

低壓電力無功補償裝置的設計一般都包括了兩方面，即硬件和軟件。準同步采樣算法是軟件方面主要采用的形式，在硬件方面，它集電網信息的采集監測、電容器的投切控制和計算無功補償等功能于一體，體現在強大的信息處理和系統控制的能力上，硬件方面主要指單片機的搭建，包括輸出控制模塊、存儲模塊等[4]。單片機系統在控制技術的應用上的正確性是毋庸置疑的，因為單片機系統往往是一個已經成型的設計，在應用時就做好了相應的技術程序設定。單片機系統作為低壓電力無功補償的控制部件，采用的是有觸點的切換數值的電容器，在市場上廣泛流通，對單片機系統的改造不構成影響，可以隨時根據無功補償控制的需要進行單片機內部的整改。

3 結語

低壓電力無功補償單片機控制技術在電網運行中得到了廣泛應用，在技術上滿足了基本的需要，隨著我國科教政策的深入施行，技術的不斷發展，低壓無功補償單片機控制技術會不斷地提高和完善。

［1］趙海天.就地無功補償技術及其應用[J].自動控制，2012，9(4):32.

［2］行娟娟.基于單片機控制的低壓無功補償裝置的設計[J].山西電子技術，2012，5(3):37.

［3］高峰.低壓配電監測與無功補償設備的改進[J].江蘇機電工程，2012，5（9）:60.

［4］裘永衛.低壓無功補償配置方案[J].電氣時代，2013，3(3):38.