【正文】 滿足中低壓配網自動化的特殊要求。它具有以下特點和優(yōu)勢：硬件結構簡單，完全免維護；規(guī)?？纱罂尚?，只需將 PLC的擴展模塊連接在一起，就可以實現遙控點、遙信點、遙測點的增加；抗惡劣環(huán)境；高可靠性；編程實現各種功能，免硬件調試；費用低廉。 PLC方案在具體設計時，包括以下幾個步驟：a）獲取操作點數。了解電網的基本情況及自動化的具體要求，確定系統(tǒng)需要進行遙控、遙信、遙測、甚至遙調的設備，信號的具體點數。b）確定通信方案。根據電網的規(guī)模及分布情況，確定總體設計方案，主要是通信方案的設計和選擇。 c）PLC選型。根據各處各種操作的點數以及所確定的通信方案，選擇恰當型號的PLC 來實現RTU功能。 PLC是否具有模塊化結構和組態(tài)能力，是否能夠靈活、經濟地組成輸入點、輸出點、測量點（A／D）、調節(jié)點（D／A）的規(guī)?？勺兿到y(tǒng)，是選擇PLC型號的另一個主要考慮因素。 目前，很多廠家的產品，都可以滿足通信以及模塊化的要求。例如，SIEMENS系列，三菱系列，松下的較高級別的PLC系列等。根據具體情況，在一個配網自動化工程中，整個配電網系統(tǒng)可以選用同一個廠家的PLC，本文闡述的“基于PLC的電力系統(tǒng)無功補償系統(tǒng)”將選用的就是三菱系列，并用三菱的Fx進行軟件設計和指令的編寫。 本設計的總體方案本次設計為無功補償器的控制系統(tǒng)。 電力系統(tǒng)的無功功率補償是根據系統(tǒng)中電流和電壓之間的相位差確定的，當電流相位超前電壓相位時，表示系統(tǒng)是4容性，應通過投入電感器對容性無功進行吸收；當電流相對落后電壓相位時，表示系統(tǒng)是感性的，應投入電容器提供無功。只要電流和電壓之間有相位差，都可通過增加或減少投入的電容器或點感器使電流和電壓之間的相位盡量可能的相同，也就是使功率因子cosφ≈1。電流和電壓的相位差通過外電路變換成一定頻率的脈沖信號，脈沖的數目與相位差的大小成正比，當電流和電壓的相位差變化時，脈沖的數目隨之變化，可以利用計數模塊對脈沖進行計數。相位的超前和滯后，也通過外電路轉換為一電平信號，當輸入的是高電平時，相當于輸入的是“1” ，當輸入的是低電平時，相當于輸入“0”。這樣就可根據輸入的開關量確定電流和電壓之間的相位差的正負，從而結合計數模塊的計數值去控制輸出口，使輸出口控制補償電路中的電力電子器件，使相應電容器或電感器進行切換。 整體的框架圖如下： 181。231。209。185。187。165。184。208。198。247。 181。231。193。247。187。165。184。208。198。247。207。224。206。187。188。236。178。226。181。231。194。Fx4AD196。163。191。233。plc181。196。cpu163。191。233。207。212。202。190。 177。224。179。204。198。247。205。184。199。208。191。216。214。198。181。231。194。184。180。186。207。191。170。185。216。 184。180。186。207。191。170。185。216。 184。180。186。207。191。170。185。216。181。231。200。221。198。247。233。 181。231。200。221。198。247。233。 181。231。200。221。198。247。233。圖 11 無功補償控制系統(tǒng)的框架圖5補償的基本原理分析如下： 由于配電網中大多數為感性用戶。所有電感負載均需要補償適量的無功功率，提供這些無功功率主要有兩條途徑：一是輸電系統(tǒng)提供；二是補償電容器提供。如果由輸電系統(tǒng)傳輸無功功率，將造成輸電線路及變壓器損耗的增加，降低系統(tǒng)的經濟效益。而配電網中裝設補償電容器提供無功功率，就可以避免由輸電系統(tǒng)傳輸無功功率，從而降低電網無功損耗，提高系統(tǒng)的傳輸功率，達到提高系統(tǒng)電壓和降損節(jié)能的目的。(圖12 無功功率補償原理圖 ) 如圖所示：P 1= S1COSφ1 P2= S2COSφ2 因為φ 1＝φ 2＋ φc且φ 1＞φ 2因此，為了保證有功功率P 1 = P2不變，必須裝設補償容量為φ C的無功的電容補償裝置。 式中：COS φ1—— 改善前的功率因子 COSφ2 ——改善后的功率因子 S1——功率因子改善前的視在功率 S2—— 功率因子改善后的視在功率圖12 無功功率補償原理圖PQ2 Q3S2 S1Q16第 2 章 硬件部分的設計本次設計我們主要分八個部分來進行分析，他們分別是控制面板、電壓電流互感器、相位檢測電路、Fx4AD模塊、PLC的CPU模塊、LED顯示電路、編程器、無功投切裝置等。下面分別進行具體分析。 控制面板控制面板的設計很重要，它不但要求簡潔明了，操作方便，還要求功能齊全。 根據設計的功能需要它大體需要有以下幾個功能： 1．對當前電流電壓及功率因子的顯示2. 對當前投切狀態(tài)的顯示。3. 對理想功率因子的范圍設置。以下是我設計的控制面板：VI 166。181。163。163。176。161。164。 163。179。163。178。163。177。 163。182。163。181。163。180。163。185。163。184。 163。178。163。177。163。179。207。212。202。190。201。232。214。195。201。207。222。207。194。207。222。 163。177。163。178。163。179。163。180。 163。181。163。182。163。 163。184。圖２－１　控制面板外觀圖圖中編號注釋：1. 外殼：控制面板主容器。2. 電網狀態(tài)及設置上限下限值LED顯示。73. 選擇顯示電網狀態(tài)。4. 選擇設置上限、下限值。5. 選擇顯示或設置電壓值V，電流值I，功率因數值Φ。6. 選擇設置上限或下限值。7. 數字鍵盤，鍵入上限、下限值。8. 電容器投切狀態(tài)顯示：1表示第一組電容器，如亮紅色表示投如，綠色表示切除，3同上。 互感器在供電用電的線路中電流電壓大大小小相差懸殊從幾安到幾萬安都有。為便于二次儀表測量需要轉換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的?；ジ衅骶推鸬阶兞骱碗姎飧綦x作用。 電流互感器 較早前，顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數是安培級的（如5A等） ?，F在的電量測量大多數字化，而計算機的采樣的信號一般為毫安級（05V、420mA等） 。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。n2177。187。178。226。187。216。194。181。231。193。247。187。165。184。208。198。247。圖２－２電流互感器原理接線圖電流互感器與變壓器類似也是根據電磁感應原理工作,變壓器變換的是電壓而電流互感器變換的是電流罷了。如圖繞組N 1接被測電流，稱為一次繞組（或原邊繞組、初級繞組） ；繞組N2接測量儀表，稱為二次繞組（或副邊繞組、次級繞組） 。電流互感器一次繞組電流I 1與二次繞組I 2的電流比，叫實際電流比K。電流互感器在額定工作電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比，用K n表示。Kn=I1n/I2n電流互感器大致可分為兩類，測量用電流互感器和保護用電流互感器。 測量用電流互感器: 8測量用電流互感器主要與測量儀表配合，在線路正常工作狀態(tài)下，用來測量電流、電壓、功率等。測量用微型電流互感器主要要求：絕緣可靠，足夠高的測量精度，當被測線路發(fā)生故障出現的大電流時互感器應在適當的量程內飽和（如500%的額定電流）以保護測量儀表。 保護用電流互感器:保護用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，以保護供電系統(tǒng)的安全。保護用微型電流互感器的工作條件與測量用互感器完全不同，保護用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時才開始有效的工作。保護用互感器主要要求：絕緣可靠，足夠大的準確限值系數，足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。保護用互感器在額定負荷下能夠滿足準確級的要求最大一次電流叫額定準確限值一次電流。準確限值系數就是額定準確限值一次電流與額定一次電流比。當一次電流足夠大時鐵芯就會飽和起不到反映一次電流的作用，準確限值系數就是表示這種特性。保護用互感器準確等級5P、10P，表示在額定準確限值一次電流時的允許誤差5%、10%。 保護用電流互感器分為：過負荷保護電流互感器，差動保護電流互感器，接地保護電流互感器（零序電流互感器） 。我選用的為CT07型電流互感器。該電流互感器用PBT外殼，耐高溫，耐腐蝕； 環(huán)氧樹脂灌封，隔離性能好，抗沖擊性強； 體積小，外形美觀，插針式直接焊接線路板； 線性范圍寬，一致性好。具體參數如下：產品特點：PBT外殼，耐高溫，耐腐蝕；環(huán)氧樹脂灌封，隔離性能好，抗沖擊性強；體積小，外形美觀，插針式直接焊接線路板；線性范圍寬，一致性好。 電壓互感器電壓互感器,由于尺寸工藝原因通常采用電流型的電壓互感器。實際上就是額定電流比為1，一次二次電流都是毫安級的電流互感器（如：2mA/2mA） ，它的分類也和電流互感器一樣，分為測量用電壓互感器，保護用電壓互感器。工作時，互感器一次繞組與限流電阻R串聯(lián)接被測電壓，二次輸出接運放進行I/V變換（或直接電阻采樣） 。此時一次電流為I 1=U/（R+r） ，二次電流I 2=I1/Kn，其中r為一次繞組內阻，K n為額定電流比。型 號 I/O 非線性度 相移 RL=0（補償后） 線性范圍CT075/ 5