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基于plc的10kv動態(tài)無功補償控制系統(tǒng)(svg)_畢業(yè)設計論文(存儲版)

2025-04-07 10:11上一頁面

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【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。 ◆ 模塊化設計,功率單元的結構和電氣性能完全一致,單元可以互換。 ◆ 實現遠程監(jiān)控和網絡化控制。從論文選題、課題研 究。 ◆ 控制系統(tǒng)采用模塊化設計。 ◆ 實現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控制,直流側的均壓比較容易實現,增加系統(tǒng)可靠性。而 SVG由于響應速度極快, 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上而且從經濟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,這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功,并且不能隨負載的變化而實現快速精確調節(jié),在保證母線功率因數的同時,容易造成向系統(tǒng)倒送無功,抬高母線電壓,危害用電設備及系統(tǒng)穩(wěn)定性。 SVG 能夠快速地提第五章 實驗與總結 28 供變化的無功電流,以補償負荷變化引起的電壓波動和閃變現象。 ◆ 維持受電端電壓,加強系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性 對于負荷中心而言,由于負載容量大,又沒有大型的無功電源支撐,因此容易造成電網電壓偏低甚至發(fā)生電壓崩潰的穩(wěn)定事故。 電壓 ? 設定上限 HU 時 ; 延時時間 Td (設定參數 )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是為顯示模塊的命令緩沖區(qū)和數據緩沖區(qū)送入合適的數據,以保證正常顯示。 (2)電網參數計算模塊,信號模塊的主要任務是利用 FFT 算法對 A/D 轉換器出來的數據進行計算,從而得到各項電網參數。 第四章 系統(tǒng)軟件設計 22 第 四 章 系統(tǒng)軟 件設計 控制器的軟件是根據系統(tǒng)的功能要求而設計的。在用戶程序編制時,直接使用 IR0001~IR0032 作為操作數,就實現了對模擬量的處理。 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行采集并送給 CPU 模塊,必須對這些模擬量進行摸 /數( A/D)轉換。 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故障;各部分控制功能因全由電子線路實現,器件多、過程復雜,難于快速準確找到故障點;當檢測電路無功運算等電路出現故障時,缺少投切保護功能;當接觸器或繼電器粘連時,無法及時報警及保護等。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 第三章 系統(tǒng)硬件設計 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)器中進行相位極性判別,當 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)硬件設計 12 第 三 章 系統(tǒng)硬件設計 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。用當前的功率因數值與設定的投切門限值進行比較,以確定是投入、切除、還是保持不變。用無功補償裝置進行補償,使供電電網的功率因數滿足要求。 電力網除了要負擔用電負荷的有功功率 P,還要承擔負荷的無功功率 Q。 由電力網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功能可以采用此類算法。隨著微機技術的發(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曲線后,可以不用模擬單元,只用圖中虛線內的簡單結構就可以實現自動投切。本設計裝置采用可編程邏輯控制器 (PLC)進行控制及監(jiān)測。在欠壓條件下, SVG可通過調節(jié)其 變流器交流側電壓的幅值和相位,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不同的線路及負載情況,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, 無功補償可以 提高功率 因數,減少負載總電流及電壓降。而為了輸送無功功率,則要求兩端電壓有一幅值差,這 就不容易實現了 。同時使 電網 功率因數 降 低、系統(tǒng)電壓下降。在 10KV 系統(tǒng)應用時 , 每相連接多個兩電平逆變器模塊。天津城市建設學院 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)設計( 論文 ) 是本人在 指導教師 指導下進行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特別加以 引用 標注之處外,論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果, 沒有偽造數據的行為 。功率單元采用鏈式結構 , 多個 兩電平 H 橋電路串聯起來 , 以達到電壓疊加的目的。無功功率增加會導致電流的增大,設備及線路的損耗增加,導致大量有功電能損耗。 電力系統(tǒng)網絡元件的阻抗主要是 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 。 (3)在電氣化鐵道 等 一些 三相負載不平衡的 系統(tǒng)中 ,通過適當的無功補償可以平衡三相的有功及無功負 荷 。 據 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。當檢測電路或模擬單元出現故障時,可以按實時時間自動投切。交流采 樣是把交流電壓、電流信號轉化為士 5V(或 05V)的交流電壓進行采集,主要優(yōu)點是實時性好,相位失真小,投資少、便于維護,其缺點是算法復雜,精度難以提高,對 A/D轉換速度要求較高。但是該算法不能抑制支流分量。 電力網中的 電動機和 變壓器是根據電磁感應原理工作的。因此能量就只在它們之間交換,即感性負荷 。同一臺變壓器,因為負荷的功率因數的提高而可多供 200千瓦負荷,是相當可觀的。通常不希望出現過補償的情況,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 功率因數作為投切判據是電網無功控制的傳統(tǒng)方法之一,它以電網中 電壓與電流相位差 形成 的功率因數作為控制量來控制補償電容器的投切狀態(tài) 。以功率因數作為控制量的控制器通過對電網的電壓、電流進行采樣檢測,分析計算出當前的功率因數值。圖 25說明了輕載時發(fā)生投切振蕩的情況。若當前值大于一個電容器組的補償值,則投入一個電容器組。這樣在不同的應用環(huán)境下,就只需要改變目標功率因數即可,在必要的 情況下需要重新設置投入門限與切除門限。Nc/Nb ,采用多個周期計數取平均值的方式以提高測相精度。 過壓保護部分 當電網某相電壓、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、以免設備損壞。 第三章 系統(tǒng)硬件設計 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實現的投切電路結構原理圖 模擬量輸入接口模塊: 在工業(yè)控制中,經常會遇到連續(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據緩沖寄存器內將這些數字依次地讀入到模擬量輸入映像區(qū)中(即IR0001~IR0032)。對于補償低壓基本無功及常年穩(wěn)定和投切次數少的高壓電容器組,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是采集電網的電壓,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)軟件設計 25 開始 閃動標志是否為 1 將命令寫入命令緩沖區(qū) 將數據寫入數據緩沖區(qū) 顯示動態(tài)數據 顯示完畢否 參數設置頁面否 置位閃爍標志 結束 進入閃動位處理程序 Y Y N Y N N 第四章 系統(tǒng)軟件設計 26 圖 43顯示處理模塊程序框圖 保護模塊 一、過壓保護 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
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