【正文】 重 要的是，在系統(tǒng)電壓變低時， SVG 還能夠輸出與額定工況相近的無功電流。 ◆ 模塊化設(shè)計，功率單元的結(jié)構(gòu)和電氣性能完全一致，單元可以互換。 ◆ 實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制。從論文選題、課題研 究。 ◆ 控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。 ◆ 實現(xiàn)高壓與低壓的電氣隔離，各功率單元之間相對獨立，所以可以較容易地引入軟開關(guān)控制，直流側(cè)的均壓比較容易實現(xiàn)，增加系統(tǒng)可靠性。而 SVG由于響應(yīng)速度極快， 功率補償 裝置容量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。 SVG 以其優(yōu)異的性 能價格比不僅從技術(shù)上而且從經(jīng)濟(jì)上完美地解決了這一問題。 2．城市二級變電站 在區(qū)域電網(wǎng)中，一般采用分級投切電容器組的方式來 補償系統(tǒng)無功，改善功率因數(shù)，這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功，并且不能隨負(fù)載的變化而實現(xiàn)快速精確調(diào)節(jié)，在保證母線功率因數(shù)的同時，容易造成向系統(tǒng)倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性。 SVG 能夠快速地提第五章 實驗與總結(jié) 28 供變化的無功電流，以補償負(fù)荷變化引起的電壓波動和閃變現(xiàn)象。 ◆ 維持受電端電壓，加強系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性 對于負(fù)荷中心而言，由于負(fù)載容量大，又沒有大型的無功電源支撐，因此容易造成電網(wǎng)電壓偏低甚至發(fā)生電壓崩潰的穩(wěn)定事故。 電壓 ? 設(shè)定上限 HU 時 ； 延時時間 Td (設(shè)定參數(shù) )后，檢測電壓仍過壓則每隔 秒切除一組電 容器； 動作回差 6V:即過壓保護(hù)動作后，開放控制輸出回路的電壓條件為低于 HU 一動作回差值。 顯示處理模塊 顯示處理模塊的主要任務(wù)是為顯示模塊的命令緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)送入合適的數(shù)據(jù)，以保證正常顯示。 (2)電網(wǎng)參數(shù)計算模塊，信號模塊的主要任務(wù)是利用 FFT 算法對 A/D 轉(zhuǎn)換器出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，從而得到各項電網(wǎng)參數(shù)。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 22 第 四 章 系統(tǒng)軟 件設(shè)計 控制器的軟件是根據(jù)系統(tǒng)的功能要求而設(shè)計的。在用戶程序編制時，直接使用 IR0001~IR0032 作為操作數(shù)，就實現(xiàn)了對模擬量的處理。 模擬量輸入端的接線方式：可以連接電壓信號也可以連接電流信號，具體接線方式如圖 38所示。如果要對這些模擬量進(jìn)行采集并送給 CPU 模塊，必須對這些模擬量進(jìn)行摸 /數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換。 存在的主要問題 電子式無功功率自動補償控制器在實際應(yīng)用中存在不少問題，如容易受外界干擾及灰塵等因素影響出現(xiàn)故障；各部分控制功能因全由電子線路實現(xiàn)，器件多、過程復(fù)雜，難于快速準(zhǔn)確找到故障點；當(dāng)檢測電路無功運算等電路出現(xiàn)故障時，缺少投切保護(hù)功能；當(dāng)接觸器或繼電器粘連時，無法及時報警及保護(hù)等。波形如下圖所 示 : 電源 定時脈沖 無功值運算 無功顯示相位顯示 cosφ 額定調(diào)節(jié) 相位檢測 電流檢測 電平比較 投切控制 供電系統(tǒng) 電容器組 過壓保 護(hù) 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 13 F1 F2 A B C 圖 32 相位檢測波形圖 相位極性判別電路 :將波形整形電路的兩路輸出方波送入 D 觸發(fā)器中進(jìn)行相位極性判別，當(dāng) U0 超前 U1 時， Q 端輸出高電平，反之輸出低電平，極性判別的原理圖如 33所示 。 圖 26 無功功率補償示意圖 .U 0 1i p1i 2i p2i qi 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 12 第 三 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 電子式無功功率自動補償控制器 電子式無功功率自動補償控制器原理圖如圖 31所示。若當(dāng)前值超前，則切除一個電容器組。圖 p1i 是輕載時的有功電流， q1i 是與之對應(yīng)的無功電流，并且 q1i 較小，要小于一個電容器組的補償量。用當(dāng)前的功率因數(shù)值與設(shè)定的投切門限值進(jìn)行比較，以確定是投入、切除、還是保持不變。用無功補償裝置進(jìn)行補償，使供電電網(wǎng)的功率因數(shù)滿足要求。 電力網(wǎng)除了要負(fù)擔(dān)用電負(fù)荷的有功功率 P，還要承擔(dān)負(fù)荷的無功功率 Q。 由電力網(wǎng)功率損耗的計算公式 ）（）（ jXRU PQjPS 2 2C2 ???????? 可見，因采用無功補償措施后，電源輸送的無功功率減少，將使電力網(wǎng)和變壓器中的功率損耗下降，從而提高了供電效率。 (電動機、變壓器等 )所吸收的無功功率，可從 電容器所輸出的無功功率中得到補償。磁場所具有的磁場能 量是由電源提 給的。因此對于要求不高的電壓電流保護(hù)功能可以采用此類算法。隨著微機技術(shù)的發(fā)展，交流采樣以其優(yōu)異的性能價格比，有逐步取代直流采樣的趨 勢。 如果用戶每天的工作大體一致，那么實測作出功率因數(shù)曲線后，可以不用模擬單元，只用圖中虛線內(nèi)的簡單結(jié)構(gòu)就可以實現(xiàn)自動投切。本設(shè)計裝置采用可編程邏輯控制器 (PLC)進(jìn)行控制及監(jiān)測。在欠壓條件下， SVG可通過調(diào)節(jié)其 變流器交流側(cè)電壓的幅值和相位，使其所能提供的最大無功電流維持不變，僅受其電力半導(dǎo)體器件的電流量限制。 靜止無功發(fā)生器 (SVG) 靜止無功發(fā)生器 (SVG)也稱為靜止調(diào)相機 (Static Condenser 一 STATCON)，靜止同步補償器 (Static Synchronous Compensator 一 STATCOM)、新型靜止無功發(fā)生器第一章 緒論 3 (Advanced Static Var Generator 一 ASVG)。 靜止無功補償器 (SVC) 早期的靜止無功補償裝置是飽和電抗器 (Saturated ReacotorSC)型 ， 1967 年英國GEC 公司制成了全世界上第一批飽和電抗器型 SVC。 無功補償可以 減少電力損 耗 ，一般工廠動力配線依據(jù)不同的線路及負(fù)載情況，其電第一章 緒論 2 力損耗約 2%3%左右，使用電容提高功率因數(shù)后，總電流降低，可降低供電端與用電端的電力損失 ； 改善供電品質(zhì)， 無功補償可以 提高功率 因數(shù)，減少負(fù)載總電流及電壓降。而為了輸送無功功率，則要求兩端電壓有一幅值差，這 就不容易實現(xiàn)了 。同時使 電網(wǎng) 功率因數(shù) 降 低、系統(tǒng)電壓下降。在 10KV 系統(tǒng)應(yīng)用時 , 每相連接多個兩電平逆變器模塊。天津城市建設(shè)學(xué)院 本科 畢業(yè)論文 基于 PLC的 10KV動態(tài)無功補償控制系統(tǒng) (SVG) Based on PLC 10 KV dynamic reactive pensation control system(SVG) 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 是本人在 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以 引用 標(biāo)注之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果， 沒有偽造數(shù)據(jù)的行為 。功率單元采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) , 多個 兩電平 H 橋電路串聯(lián)起來 , 以達(dá)到電壓疊加的目的。無功功率增加會導(dǎo)致電流的增大，設(shè)備及線路的損耗增加，導(dǎo)致大量有功電能損耗。 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是 阻感 性的，因此， 在 輸送有功功率 時 ，就要求送電端和 用 電端的電壓有一相位差，這 很容易實現(xiàn) 。 (3)在電氣化鐵道 等 一些 三相負(fù)載不平衡的 系統(tǒng)中 ，通過適當(dāng)?shù)臒o功補償可以平衡三相的有功及無功負(fù) 荷 。 據(jù) ABB 公司 2021 的統(tǒng)計，目前全世界 SVG的投運容量超過 32021Mvar，投運容量已超過 1500Mvar。按控制對象和控制方式不同，分別稱之為晶閘管控制電抗器(Thyristor Control Reaetor 一 TCR)，晶閘管投切電容器 (Thyristor Switch Capacitor一 TSC)以及這兩者的混合裝置 (TCR+TSC)， TCR 與固定電容器 (Fixed Cpaacotir 一 FC)配合使用的靜止無功補償器 (TCR+FC)和 TCR 與機械投切電容器 (Mechanically Switch Capacitor 一 MSC)配合使用的裝置 (TCR+MSC)。 ②運行范圍寬。另一方面電壓等級越高的變電站其輻射范圍也越大 , 故障的波及面也大 , 因此系統(tǒng)對它的控制能力、通信能力要求也更高。當(dāng)檢測電路或模擬單元出現(xiàn)故障時，可以按實時時間自動投切。交流采 樣是把交流電壓、電流信號轉(zhuǎn)化為士 5V(或 05V)的交流電壓進(jìn)行采集，主要優(yōu)點是實時性好，相位失真小，投資少、便于維護(hù)，其缺點是算法復(fù)雜，精度難以提高，對 A/D轉(zhuǎn)換速度要求較高。但是該算法不能抑制支流分量。 電力網(wǎng)中的 電動機和 變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。因此能量就只在它們之間交換，即感性負(fù)荷 。同一臺變壓器，因為負(fù)荷的功率因數(shù)的提高而可多供 200千瓦負(fù)荷，是相當(dāng)可觀的。通常不希望出現(xiàn)過補償?shù)那闆r，因為這樣 會引起變壓器二次電壓的升高，而且容性無功功率在電力線路上傳輸同樣會增加 電能損耗，如果供電線路電壓因此而升高，還會增大電容器本身的功率損耗，使 溫升增大， 影響電容器的壽命。 以 功率因數(shù)作為投切判據(jù)是電網(wǎng)無功控制的傳統(tǒng)方法之一，它以電網(wǎng)中 電壓與電流相位差 形成 的功率因數(shù)作為控制量來控制補償電容器的投切狀態(tài) 。以功率因數(shù)作為控制量的控制器通過對電網(wǎng)的電壓、電流進(jìn)行采樣檢測，分析計算出當(dāng)前的功率因數(shù)值。圖 25說明了輕載時發(fā)生投切振蕩的情況。若當(dāng)前值大于一個電容器組的補償值，則投入一個電容器組。這樣在不同的應(yīng)用環(huán)境下，就只需要改變目標(biāo)功率因數(shù)即可，在必要的 情況下需要重新設(shè)置投入門限與切除門限。Nc/Nb ，采用多個周期計數(shù)取平均值的方式以提高測相精度。 過壓保護(hù)部分 當(dāng)電網(wǎng)某相電壓、欠壓 、欠流及諧波超限或電壓不平穩(wěn)超限時，快速切除補償電容器、以免設(shè)備損壞。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 17 ~ 投切接觸器 自動控制 報警 手 自 手動 各接 實時 觸器 自動 動 動 投切 狀態(tài) 投切 圖 37 PLC實現(xiàn)的投切電路結(jié)構(gòu)原理圖 模擬量輸入接口模塊： 在工業(yè)控制中，經(jīng)常會遇到連續(xù)變化的物理量 —— 模擬信號，如電流、電壓、溫度、壓力、位移、速度等等。 可以看出，位數(shù)越多，其分辨率越高對于有較高分辨率要求的模擬量 。在輸入采用階段， PLC 的 CPU 就從模擬量輸入模塊的數(shù)據(jù)緩沖寄存器內(nèi)將這些數(shù)字依次地讀入到模擬量輸入映像區(qū)中（即IR0001~IR0032）。對于補償?shù)蛪夯緹o功及常年穩(wěn)定和投切次數(shù)少的高壓電容器組，宜采用手動投切；為避免過補償或輕載時電壓過高，易造成設(shè)備損壞的，宜采用自動投切 。 (1)信號采集模塊，信號采集模塊的主要任務(wù)是采集電網(wǎng)的電壓，電流信號。 電流互感器所選型號為： LFZJ10。 P， Q 計算 Bu Au Ci Bi Ai 電流互感器 同步 ? Cu ? Q 電 壓 互感器 5V 10Kv 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 25 開始 閃動標(biāo)志是否為 1 將命令寫入命令緩沖區(qū) 將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 顯示動態(tài)數(shù)據(jù) 顯示完畢否 參數(shù)設(shè)置頁面否 置位閃爍標(biāo)志 結(jié)束 進(jìn)入閃動位處理程序 Y Y N Y N N 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 26 圖 43顯示處理模塊程序框圖 保護(hù)模塊 一、過壓保護(hù) 動作條件 ： 在自動控制狀態(tài)下 ；。 主要功能 ◆ 提高 線路輸電穩(wěn)定性 在長距離輸電線路上安裝 SVG 裝置，不但可以在正常運行狀態(tài)下補償線路的無功損耗，抬高線路電壓，提高有效輸電容量，而且可以在系統(tǒng)故障