摘　要：本文针对我国大部分城乡电网功率因数偏低的现状，研制了基于单片机控制并使用新型的智能电表芯片作为数据采集的高压无功动态补偿装置。论述了控制策略，设计了系统的硬件和软件。

　　关键词： 户外柱上 无功动态补偿 单片机 无线通信

　　相对于发达国家，我国大部分的城乡电网功率因数偏低。因此提高电网的功率因数，改善电压质量，提高电能的传输效率，便成了电力系统的一个重要课题。将电容器与网络感性负荷并联是补偿无功功率的传统方法，在国内外获得了广泛的应用。而如何实现无功功率的动态补偿，特别是在户外柱上实现动态无功补偿，仍是国内外同行关注的热点。

　　电压和无功功率综合控制就是利用电压、无功两个判别量进行综合控制，以保证电压在合格范围内，同时实现无功基本平衡。当按电压无功综合控制时，电压和无功两个目标函数存在互相冲突的区域，在负荷较重时也存在电容投切频繁的问题。本装置采取的控制策略如图2-1所示

　　1.运行点在0区，即电压合格，无功也合格，不动作;

　　2.运行点在1区，即电压越上限，控制策略为切电容;

　　3.运行点在2区，即电压合格但接近于上限，与电压上限的距离小于ΔUC，无功越上限，此时控制策略为不动作;

　　4.运行点在3区，即电压合格，无功越上限，此时应进一步考虑功率因数的值，如果功率因数小于功率因数下限，则投电容，否则，不动作，这样做主要是为了防止负荷较大时投切频繁;

　　5.运行点在4区，即电压越下限，控制策略为投电容;

　　6.运行点在5区，即电压合格但接近于下限，与电压下限的距离小于UC，无功越下限，此时控制策略为不动作;

　　7.运行点在6区，即电压合格且远离下限，无功越下限，控制策略为切电容。

　　四、 控制系统的实现

　　4.1硬件总体结构

　　4.2软件总体结构

　　在单片机软件设计中采用了结构化和模块化的设计方法，如图4-2所示为单片机软件的主程序流程图。初始化程序中，除了对寄存器赋值，还要读取E2PROM中的数据判断电容器在上次掉电前是否发生故障，如存在故障则不进行控制。单片机采样数据，是从测量芯片中读取计算好的电压、电流、有功等有效数据。为保证电容器切后充分放电，设计了10分钟保护函数，在此间不进行控制。在程序设计时，侧重电容器的保护，实现的保护功能有：欠压保护、过压保护、过流保护和缺相保护。从软件上保证了装置的安全运行。

　　软件采用C语言和汇编混合编程，在软件设计中采用了定时中断存储历史数据，串行通信中断上传，下传实时数据及历史数据，硬件中断接受键盘命令察看参数或修改参数。其多任务结构如图4-3。

　　主循环

　　定时中断

　　按键中断

　　参考文献

　　1)何立民. MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京航空航天大学出版社，1994

　　2)胡国根译.电力系统无功功率控制.水利电力出版社，1990

　　3)王锡凡.电力工程基础.西安交通大学出版社，1998