论文分析了无功补偿的原理和目的，针对当前低压无功补偿的情况，给出了无功补偿的离线优化方法，并结合辐射状电网和非辐射状电网得出相应的补偿容量。在实时补偿方面，针对不同的负荷状况,根据配电网络电容器组优化投切模型，从实时的角度研究电容器组的投切，推导出电容器组实时投切的线性整数模型以及这种模型的解法。对一些无功变化迅速的负荷，则给出直接以无功功率做控制量的简单模型。
设计了一套以80C196KB为核心的智能无功补偿装置，该装置以无功功率最小作为控制策略，以电压作为约束条件。论文阐述了该控制器的硬件原理及电路图和软件框图。
关键词无功补偿，有功损耗，补偿策略，谐波，80C196KB单片机 Abstract Due to increasing loads of electric power system, demand on reactive power was also increasing. Because transmission of reactive power in electric network can lead to network loss and step-down voltage, transmission of a great deal of reactive power necessarily resulted in reduction of using efficiency of power energy and severely effected voltage quality. It became necessary means that reactive power compensation devices were installed in proper position of electric network. This paper introduced the principle and objective of var compensation, present the model of reactive power optimization planning about low voltage system. According as radiant or other power system, the compensatory capability was gained. On real time compensation, aimed at different load condition, based the er research. This paper deduced the linear integer model for capacitor switching and gave the resolving. And introduced the simple model direct on reactive power to some load where the reactive power changed rapidly. An intelligent device was designed for var compensation. The device took the 80C196KB single chip micro-controller as main control chip, took reactive power as control target and took voltage as restricting condition. In this paper, it expounded the principle and electric circuits of hardware and the design of software. Key words Var Compensation, Power Loss, Strategy of Compensation, Harmonic Currents，80C196KB Single Chip 目 录 摘 要i Abstractii 第一章 绪 论1 第一节 课题背景1 第二节 国内外对无功功率研究4 第三节 负荷无功补偿的目的和意义5 第四节 目前负荷补偿的不足7 第五节 本设计的主要工作8 第二章 低压终端无功补偿的理论和补偿策略9 第一节 无功功率与功率因数的关系9 第二节 影响功率因数的主要因素10 第三节 无功补偿的一般方法10 第四节 采取适当措施，设法提高系统自然功率因数17 第五节 负荷无功补偿原理17 一、感性负载端并联电容器补偿18 二、 感性负载端并联同步补偿机20 三、感性负载串联电容器提高功率因数进行无功补偿20 第六节 低压无功补偿方式21 一、线路补偿21 二、终端补偿22 第七节 低压无功补偿的合理配置原则23 第八节 低压终端无功补偿策略研究24 一、离线补偿策略25 二、实时动态补偿策略27 第三章 系统的硬件设计30 第一节 系统硬件总体结构设计30 一、8OC196KB芯片的特点30 二、控制器存储空间扩展31 第二节 系统硬件的各部分组成及功能32 一、键盘电路32 二、显示电路32 三、通信接口电路33 四、数据采集通道电路34 五、电容器组投切电路35 第四章 控制系统的软件设计38 第一节 系统总体软件设计38 第二节 键盘显示接口软件设计39 第三节 通信软件设计40 第四节 数据采集软件设计41 第五节 计算部分软件设计41 第五章 控制系统的抗干扰设计43 第一节 干扰的形成43 第二节 干扰的分类43 第三节 干扰的耦合方式43 第四节 硬件抗干扰措施44 一、抑制干扰源44 二、切断干扰传播路径45 三、提高敏感器件的抗干扰性能46 四、其它常用抗干扰措施46 结 论49 参考文献50 外文资料51 中文译文55 致 谢58 第一章 绪 论 随着人们生活水平的提高和家用电器的普及，低压用户，特别是住宅用户的用电量大幅增长。低压电网出现多处过负荷现象，与此同时功率因数也在进一步降低。然而，由于厂矿单位、住宅小区、商店等配电线路更新改造速度相对滞后。导致线路末端电压远低于允许范围，洗衣机、空调器等非照明负荷难以正常工作，并对电器设备造成巨大危害。同时，由于新增电气负荷大量采用电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置。对无功功率需求很大，因而导致低压线路损耗显著增大，整个低压电网的功率因数很低。配电变压器低压侧的综合功率因数约在0.65-0.70之间。
低压电网消耗的无功功率主要靠上级电网远距离输送，由于大量的无功功率在电网中流动，造成线损、电压降增大，降低了电能质量、电网的经济效益和配电变压器的供电能力。此外，低压电网的用户面广而且量大，因此，在目前情况下，为低压电网加装适量的无功补偿电容器是非常必要的。它可以补偿低压配电线路本身的无功损耗及广大用户用电设备的部分无功需要，使无功尽可能就地达到平衡，减少无功在电网中的流动，这对降低线损、改善电压质量和提高供电能力是十分有利的。
无功补偿是涉及电力电子技术、电力系统、电气自动化技术、理论电工等领域的重大课题。由于大型电机和电力电子装置的应用日益广泛，使得无功问题引起人们越来越多的关注。同时，也由于电力电子技术的飞速发展，在无功补偿方面也取得了一些较明显的进展。无功补偿包括两个方面，一是对系统，即对输电线的补偿；
二是对负荷的补偿。低压电网负荷补偿是电力系统无功补偿中重要的组成部分，它着重于在负载端对电网中负载消耗的无功功率进行补偿。本论文主要讨论的是低压终端无功补偿。
第一节 课题背景 现代电网中，电动机等感性负荷占据相当大比重。它们在消耗有功功率的同时，也需要吸收大量无功功率。无功功率的出现不仅导致发电机出力下降，降低了输配电设备效率，而且还增大了网损，严重影响供电质量。目前，美国电力主网设备的功率因素己接近于1,原苏联法律规定功率因素应大于0.92，日本等国还建立了全国性的无功管理委员会，研究无功补偿方面的技术经济政策。从实际情况看，世界上工业比较发达的国家，其电网功率因数都比较高。因此，大力提高电网功率因素，降低线损，节约能源，挖掘发电设备的潜力，是当前电力网发展的趋势。
随着人民生活水平提高，低压用户，特别是住宅用户的用电量大幅增长。住宅设计推荐用电容量已达到40VA／m 以上。然而，由于厂矿单位、住宅小区、部队营区等配电线路更新改造速度相对滞后，导致线路末端电压远低于允许范围，洗衣机、空调等非照明设备难以正常工作，并对电器设备造成巨大危害。同时，由于新增电气负载大量采用电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置，对无功功率需求很大，因而导致小区内部线路损耗显著增大。
解决这一问题，目前主要措施是增容，即扩大变压器和配电线路容量，从而提高供电能力。但是，一方面增容投资大，施工工程量大，周期长，另一方面由于末端无功仍需由低压侧集中补偿系统提供，输电线路利用效率仍然较低。因此，有效减小线路无功电流，不仅增大了有功输送能力，而且有利于降低变压器低压侧到末端负荷间的线路损耗，改善末端电压质量。研究开发线路终端用无功功率补偿装置具有明确的经济意义和社会效益。
近30年来，由于超高压远距离输电系统的发展，电网中无功功率的消耗也日益增大。低压电网中，随着居民生活水平的提高和家用电器的普及，以及小工业用户的增多，电网的功率因数大都比较低，尤其是电力电子装置的应用日益广泛，而大多数电力电子装置的功率因素很低，造成电网供电质量下降，也给电网带来额外负担，因此，利用无功补偿技术正成为当前世界各国电力设计及决策人员的共识，无功补偿装置的投资已被列入电力投资的整体规划中，成为一个不可缺少的环节。
无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。当无功功率不足时，将降低发电机的有功功率输出，使电源设备的利用率下降，而且，使电力线路的电压损失加大，造成电能质量下降，还使供电系统损耗加大，造成了能源的损失。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的，因此，简单的说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现，而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。
在工业企业中，电弧炉、感应炉、电焊机、感应焊机、轧钢厂、矿井卷扬机、特大型电动机尤其是频繁启动者、矿场的挖掘机、同步加速器等都是需要补偿的典型负荷。这些负荷大致可分为两类一是负荷本身在运行过程中就呈现非线性，二是当负荷投入或切除时引起无功变化。
传统的无功功率补偿装置主要为同步调相机和并联电容器。同步调相机虽然能进行动态补偿，但它属于旋转设备，运行中的损耗和噪声都比较大，目前在现场仍有使用，但在技术上已显落后。并联电容器补偿简单经济，灵活方便，有取代同步调相机