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我国电网曾在20世纪70年代由于缺乏无功功率补偿设备而长期处于低电压运行状态。有些地方想用调节变压器分接头的办法来解决本地区电压低的问题。开始，这种办法也有一些效果，某些供电点电压升高了，但这是以降低别处电压为代价的，因为总的无功电源不足，局部地区电压升高无功负荷增大，必然使别处无功功率更少、电压更低。各处普遍采用调节变压器分接头的结果，不仅没能提高负荷的供电电压，而是使得无功损耗加大，整个系统低电压问题更加严重。在这种情况下，首要的问题应该是增加无功功率补偿设备。低压运行同时对电网安全带来巨大危害，系统稳定性差，十分脆弱，经受不起事故异常及负荷强烈变化对系统的冲击、十分容易造成大面积的停电和系统瓦解的后果，国内外均有此先例。由此可见，合理配置无功电源，进行无功补偿是非常重要，我们进行无功补偿研究是一个重要的课题。由于人工投切电容不能及时跟踪无功负荷的变化，不能始终保持功率因数和电压质量在规定范围，所以无功的自动控制是一个值得研究的课题。
无功功率问题，根据世界各个地区电力系统近数十年来的经验，积累了大量资料。我国电力系统亦同样积累了很多宝贵的经验。广泛应用到生产实践中去是有一定重要价值的。有效的无功补偿有非常大的经济效益和社会效益，主要表现在：
1. 减少线路损耗。就全国讲，线路损耗约占据12%，其中主要是无功分量引起的损耗，若无功线损降低50%~60%，一年便可节电500亿度左右，相当于半个三峡工程的发电量。这种不消耗一次能源，便可增大发电量的工程是绝好的绿色工程。且投资极小，见效快。
2. 避免罚款。我国电力部及物价局“关于颁发《功率因数调整电费办法》通知”中规定，功率因数0.94时，减少电费1.1%，功率因数0.6时增加电费15%。例如一个315KVA的变压器，功率因数从0.6提高到0.94以上，年奖罚差3~4万元。
3. 不额外投资，便实现扩容。进行无功补偿后，便可提高用电承载率，变压器可满负荷运行。例如一台315KVA的变压器，COSф=0.6负荷的变压器只能提供优质服务189KW的有功功率，不能承受300KW左右的容量，需购买一台500KVA的变压器替换。将功率因数由0.6提高到0.98，相当于扩大了63%,既有功由189KW提高到309KW可基本满足需要的容量，便节省了一台500KVA的变压器，经费约三四十万元。
4. 改善电能质量，延长了电器寿命，提高了产品质量。
电能质量用电压和頻率二个指标衡量，电压的稳定性取决于无功的平衡。频
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率的稳定性取决于有功的平衡，而电压的稳定与否又直接影响电器寿命，影响机械加工精度。如果电压稳定性提高5%仅照明灯（寿命延长50%）全国一年既可节约数亿元。至于因电压不稳、供电不足而造成废品、次品、设备减寿、停产、停电损失更是难以统计的。
在电网运行中，因大量非线性负载的运行，除了要消耗有功功率外，还要消耗一定的无功功率。负荷电流在通过线路、变压器时将会产生功率与电能损耗，由电能损耗公式可知，当线路或变压器输送的有功功率和电压不变时，线损与功率因数的平方成反比。功率因数越低电网所需无功就越多，线损就越大。因此，在受电端安装无功补偿装置，可减少负荷的无功功率损耗，提高功率因数，降低线损耗。
在电力系统中要设法减小相位差?，提高cos?值，称为提高功率因数，以降低无功功率，减少电能损失。由?=arccos?RR?(XL?XC)22式看出，若能使(XL-XC)
为零，则?值为最小，功率因数最高，就是说如能使感抗和容抗最大限度地相互抵消，则线路中功率因数为最高。由容抗抵消感抗(反之亦然)从而减小?的方法称为功率因数补偿。进行功率因数补偿可以：
1. 降低无功电流，减小线路及变电设备的损耗。线路损耗的功率与负载电流平方成正比，功率因数提高了，无功电流大大减小，则线路上的损耗也大大减小了。
2. 可以改善供电电压质量。当功率因数提高后由于容性负载的加入，使线路末端的电压平滑，起到了稳定电压的作用。
3. 提高系统的裕度。当系统的设备容量不变时，提高功率因数，相当于增加负载的容量。
4. 提高电路的功率因数不是负载本身的功率因数有什么改变而是负载本身的性能及指标将不受任何影响。
由此可见，提高功率因数，不但是当今能源形势的缓兵之策，也是关系到国计民生的长远政策。能源是有限的，既然是不可再生的，我们唯一能做的就是减少浪费，高效合理的利用它们，这才是明智之举，是我们除了寻找代替能源以外的最有价值的事情。
因此我们必须重视电能的高效利用，不光在传输过程中，在使用过程中也是
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一样。这不仅符合经济效率的规律，还是能源科学使用的具体表现。既然我们不能给后代生产出不可再生资源，但我们可以高效使用它们，减少无谓的消耗，这跟我们为后人创造能源是同出一辙的，具有相同的深远意义。
单片机是此设计的核心所在。随着我国科技的进步，自动控制术也与日俱进。而单片机的应用也日益普遍化，现在单片机的应用日益广泛深入，诸如在仪器仪表、家用电器和专用装备的智能化以及过程控制等方面，单片机扮演着重要的角色。此外我们应该认识到，单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上。更重要的意义还在于，单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件方法实现了。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制技术，称之为微控制技术。微控制技术标志着一种全心概念的出现是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展，日益完善，更加充实。普遍来讲可以将单片机分为通用型和专用型两种类型。通用型单片机是一种基本芯片，它的内部资源比较丰富，性能全面而且适用性强，能覆盖多种应用需求。用户可以根据需要设计成各种不同应用的控制系统，即通用单片机有一个再设计的过程，通过用户的进一步设计才能组成一个通用单片机芯片为核心再配以其他外围电路的应用控制系统。今后随着单片机应用的广泛和深入，各种专用单片机芯片将会越来越多，并且必将成为今后单片机发展的重要方向。但是应当说明，无论专用单片机在应用上多么专，其原理和结构是建立在通用单片机的基础之上。可以说单片机在控制领域是功不可没的，我们要把它应用到工业，国防业等国民经济行业，提高我们自动化水平，提高我们的科技竞争力，显然这将是一件具有巨大意义的事。
1.2无功补偿装置的发展状况
早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器。同步调相机可理解为专门用来产生无功功率的同步电机，可根据需要控制同步电机的励磁，使其工作在过励磁或欠励磁的状态下，从而发出大小不同的容性或感性无功功率，因此同步调相机可对系统无功进行动态补偿。但是它属于旋转设备，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，成本高，且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。并联电容器简单经济，灵活方便，但其阻抗固定，不能跟踪负荷无功需求的变化
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即不能实现对无功功率的动态补偿。
随着电力电子技术的发展，近几年出现了多种电力系统无功补偿新技术。电力电子是无功补偿技术的基础，电力电子器件向快速、高电压、大功率发展，使采用电力电子器件的无功补偿从根本上改变了交流输电网过去基本只依靠机械型、慢速、间断及不精确的控制的局面，从而为交流输电网提供了空前快速、连续和精确的控制以及优化潮流功率的能力。随着电力电子器件的发展，无功补偿控制器在其性能和功能上也出现不同的发展阶段。无功补偿已由基于SCR的静止无功补偿器（Static Var Compensator-SVC）、晶闸管控制串联电容补偿器（Thyristor Controlled Series Compensator-TCSC）发展到基于GTO的静止无功发生器（Static Var Generator-SVG）、静止同步串联补偿器（Static Synchoronous Series Compensator-SSSC）、统一潮流控制器（Unified Power Flow Controller-UPFC）、可转换静止补偿器（Convertible Static Compensator-CSC）等。
（1）静止无功补偿器（SVG）
早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器型，1967年英国GEC公司制成了全世界第一批饱和电抗器型SVC。饱和电抗器与同步调相机相比，具有静止型的优点，响应速度快，但因其铁心需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，所以未能占据静止无功补偿装置的主流。1977年美国GE公司首次在实际电力系统中运行了使用晶闸管的静补装置，1978年美国西屋公司制造的使用晶闸管的静补装置投入实际运行。随后，世界各大电气公司都竞相推出了各具特色的系列产品。由于使用晶闸管的SVC具有优良的性能，所以十多年来占据了静止无功补偿装置的主导地位。因此，SVC一般专指使用晶闸管的静补装置。
SVC是利用晶闸管作为固态开关来控制接入系统的电抗器和电容器的容量，从而改变输电系统的导纳。按控制对象和控制方式不同，分别称之为晶闸管控制电抗器，晶闸管投切电容器以及这两者的混合装置，TCR与固定电容器配合使用的静止无功补偿器和TCR与机械投切电容器配合使用的装置。
（2）静止无功发生器（SVG）
静止无功发生器也称为静止调相机，静止同步补偿器、新型静止无功发生器，其分为电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型。电压型桥式电路，其直流侧采用电容作为储能元件，交流侧通过串联电抗器并入电网；电流型桥式电路，直
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流侧采用电感作为储能元件，交流侧并联上电容器后接入电网。迄今投入使用的SVG大都采用电压型桥式电路，因此SVG往往专指采用自换相的电压型桥式电路作为动态无功补偿的装置。
与SVC相比，SVG具有以下5个优点：
①调节速度快。SVC内部的电力电子开关元件多为晶闸管，晶闸管导通期间处于失控状态，使SVC每步补偿时间间隔至少约为工频的半个周期，而SVG采用GTO作为开关元件，GTO可在0.001s时间左右关断，因而其补偿速度更快。
②运行范围宽。在欠压条件下，SVG可通过调节其变流器交流侧电压的幅值和相位，使其所能提供的最大无功电流维持不变，仅受其电力半导体器件的电流量限制。而SVC系统，由于所能提供的最大电流受其并联电抗器的阻抗特性限制，因而随之电压的降低而减小。
③可以在从感性到容性的整个范围中进行连续的无功调节。
④SVG不需要大容量的电容、电感等储量元件，其直流侧所使用的电抗器和电容元件的容量远比SVC中使用的小，可以大大缩小装置的体积和成本。
⑤谐波含量小。SVG在采取多重化技术、多电平技术或PWM技术等措施后，可大大减少补偿电流中的谐波含量。
利用变流器进行无功补偿的理论早在20世纪70年代就已提出。1980年日本研制出第一台采用强迫换相桥式电路的20 Mar SVG以来，世界各国竞相在此领域开展研究。1986年美国研制出基于GTO的1 Mar SVG，1991年与1994年日本和美国分别研制出采用GTO的80 Mvar和100 Mvar SVG，1997年德国研制出采用GTO的8Mvar SVG，1995年清华大学与河南省电力局共同研制出我国首台作为工业试验装置的+ 300kvar SVG，1999年清华大学与河南省电力局研制出具有工业应用水平的采用GTO的+ 20Mvar SVG且并网成功。国内外对SVG的建模、控制模式、结构设计和不对称控制等做了很多的研究，但目前还有很多理论和实际运用的问题尚待解决。
（3）统一潮流控制器（UPFC）
将SVG中与电网并联的电压器改为与电网串联的变压器，就成为静止同步串联补偿器（SSSC），它能实现对线路潮流的快速控制。把一台SVG与一台SSSC的直流侧通过直流电容耦合，就构成了统一潮流控制器UPFC，SVG与SSSC既可配合使用也可解耦独立运行。
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