【正文】 ： 年 月 日 摘 要 近年來，隨著電力電子技術(shù)的 快速 發(fā)展，非線性負載的沖擊性和不平衡性使電網(wǎng)的無功損耗增加，而電網(wǎng)中無功功率的傳輸會造成 無功 損耗以及用 電端電壓下降，大量的無功功率在電網(wǎng)中的傳輸使電能利用率大大降低且嚴重影響供電質(zhì)量。 When a grid, will be fixed capacitors investment, according to the main controller busbar voltage, current signal to the pensation calculated. Key words： reactive pensation； PLC； SVG； capacitance 目 錄 第 一 章 緒論 ............................................................ 1 課題研究的背景 ................................................... 1 無功補償研究及發(fā)展趨勢 ........................................... 1 本文主要研究內(nèi)容 ................................................. 3 用 PLC 實現(xiàn)的投切電路結(jié)構(gòu)及原理 ................................... 4 第 二 章 電網(wǎng)參數(shù)測量算法與無功補償研究 .................................. 5 概述 ............................................................. 5 電網(wǎng)參數(shù)測量算法研究 ............................................. 5 無功補償原理 ..................................................... 6 無功補償控制量的選擇 ............................................. 9 第 三 章 系統(tǒng)硬件設計 ................................................... 12 電子式無功功率自動補償控制器 .................................... 12 檢測功率因素值的檢測單元 ................................... 12 無功功率單元與電平比較單元 ................................. 14 投切控制部分 ............................................... 14 過壓保護部分 ............................................... 14 存在的主要問題 ............................................. 14 PLC 選型及模擬量擴展模塊的 選擇 設計 ................................ 14 自動投切程序設計 .................................................. 19 實時自動投切流程 ........................................... 19 手動投切自動流程 ........................................... 19 自動切換程序流程 ........................................... 20 投切方式的選擇原則 ............................................... 21 第 四 章 系統(tǒng)軟件設計 ................................................... 22 系統(tǒng)軟件綜述 .................................................... 22 信號采集模塊 .................................................... 24 顯示處理模塊 .................................................... 24 保護模塊 ........................................................ 26 第 五 章 實驗與總結(jié) ..................................................... 27 實驗原理 ........................................................ 27 主要功能 ........................................................ 27 應用領域 ........................................................ 28 SVG 技術(shù)優(yōu)勢 ..................................................... 30 總結(jié)與展望 ...................................................... 31 致 謝 ................................................................. 33 參考文獻 ................................................................. 34 第一章 緒論 1 第 一 章 緒論 近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的不斷增長， 我國的電力工業(yè)也有了 迅猛 發(fā)展。近年來，隨著電網(wǎng)負荷的增加，對無功功率的要求也 愈來愈嚴格 。 無功補償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c : (1)提高供用電 設備 及 負載的功率因數(shù)， 減少 設備容量， 降低 功率損耗。 目前 , 性能可靠、應用較廣泛的無功補償技術(shù)主要有靜止無功補償器 (SVC)、靜止無功發(fā)生器 (SVG) 等。由于使用晶閘管的 SVC 具有優(yōu)良的性能，所以十多年來占據(jù)了靜止無功補償裝置的主導地位 。迄今投入實用的 SVG大都采用電壓型橋式電路，因此 SVG 往往專指采用自換相的電壓型橋式電路作為動態(tài)無功補償?shù)难b置。 ⑤諧波含量小。 SVG由連接電抗器、逆變 器組成 , 每相電路通過 IGBT 變流模塊級聯(lián) , 經(jīng)過連接電抗器直接接入 10KV 電網(wǎng)。 電力系統(tǒng)基本電網(wǎng)參數(shù)的測量主要包括 :電流有效值、電壓有效值、有功功率、無功功率、視在功 率、功率因數(shù)、頻率。如果采集三相對稱正弦信號，單點算法不失為理想算法，對采樣時刻沒有要求，既準確又快捷，并且可以同時測量得到電壓、電流、有功功率和無功功率，但這種算法對采樣信號 要求較高，硬件較為復雜 。均方根算法能計及高次諧波的影響，并且隨著每周采樣點的增多，可以提高采集精度，但采樣點太多必然降低采集速度，增加了運算量，因而需要在精度和速度之間作出適當?shù)倪x擇 。無功功率在電力網(wǎng)元件中流動，將會在電力網(wǎng)元件中引起電壓損耗和功率損耗，降低電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，增加電網(wǎng)的線損率。視在功率的減少可相應減少供電線路的截面和變壓器的容量，降低供用電設備的投資。 將 R、 L電路并聯(lián)電容 C后，電路如圖 22(a)所示，該電路電流方程為 了 .. ????? 。 由上述可知，無功補償?shù)哪康木褪翘岣唠娋W(wǎng)的功率因數(shù)，即提高有用功在電網(wǎng)發(fā)出功率中的比例。又將切除門限設為 0iq2? 。圖 24中，負載 p1i 大于負載 p2i ，無功 q1i 也大于 q2i ，.U 1i 2i ci 0 p1i p2i q2i q1i 2? 1? 第二章 電網(wǎng)參數(shù)測量算法與無功補償研究 10 而這時的功率因數(shù)卻是相同的。 圖 25 功率因數(shù)補償?shù)妮p載振蕩 .U 1i 2i ci 0 p1i p2i q1i q2i .U 1i 2i 0 p1i p2i q2i q1i ? 第二章 電網(wǎng)參數(shù)測量算法與無功補償研究 11 針對功率因數(shù)控制的問題，出現(xiàn)了以系統(tǒng)中的無功功率為被控制對象，即將無功功率作為無功補償?shù)目刂屏?。因此，不會出現(xiàn)功率因數(shù)控制方式所出現(xiàn)的重載時功率因數(shù)滿足要求，但無功 電流很大，而輕載時又容易產(chǎn)生投切振蕩的問題。 相位判別檢測電路： 相位差就是電壓超前或滯后電流的差值， 在本設計中我們不但要測量出相位差的大小還要判斷出電壓超前還是滯后了，首先對相位差進行測量 。 1 amp。當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。不管何種類型，除了輸入四路略有不同外，其他內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)完全一樣。當輸入的電壓信號有噪聲或紋波干擾，則可以在該通道的 “V+” 和 “COM” 端并聯(lián)一個的 ~。10V 0 ~ 177。 系統(tǒng)軟件綜述 控制程序采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設計，層次分明，結(jié)構(gòu)清楚。在本系統(tǒng)中，利用 P， Q檢測電路 對 電壓和電流 進行測量，將測量的結(jié)果輸入到信號采集模塊 。顯示處理中先根據(jù)頁面號與 組號從表格中取出固定部分數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，然后根據(jù)計算結(jié)果將變化的數(shù)據(jù)部分寫入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。 本裝置系統(tǒng) 采用基于瞬時無功功率理論的無功電流檢測方式，逆變主電路采用 IGBT組成的 H橋功率單元級聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)，并輔助以小容量儲能元件。同時，無功也會導致發(fā)電、輸電、供電設備的利用率降低；對于電力用戶而言，低功率因數(shù)會增加電費支出，加大生產(chǎn)成本。 SVG 能夠快速地補償由于負載不平衡所產(chǎn)生的負序電流，始終保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡，大大提高供用電的電能質(zhì)量。 ◆ 使功率因數(shù)降低 ◆ 負載的傳動裝置中會產(chǎn)生有害高次諧波，主要是以 1 13 次為代表的奇次諧波及 旁頻，會使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生嚴重畸變。 傳統(tǒng)靜補裝置響應時間： ≥20 ms。 （ 5）諧波含量低 本 裝置系統(tǒng) SVG采用了載波移相 PWM 技術(shù)和功率單元級聯(lián)多電平技術(shù)，自身產(chǎn)生的諧波含量極低，裝置輸出側(cè)無需濾波器。 ◆ 減少 SVG 輸出電流中的開關紋波，降低共模干擾。 SVG 采用新型 IGBT 功率器件，全數(shù)字化微機控制，具有以下特點： 安裝、設定、調(diào)試簡便； 實時跟蹤負荷變化，動態(tài)補償無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)； 采用光纖觸發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的電氣隔離，解決干擾問題，做到了高可靠性和控制性； 主電路采用 IGBT 組成的 H 橋功率單元級聯(lián)作逆變主電路的結(jié)構(gòu)形式，輸出由階梯正弦 PWM 波形疊加而成，波形正弦度好； 功率電路模塊化設計，維護簡單，互換性好； 動態(tài)響應時間快； 實時跟蹤電網(wǎng)電流的變化，對電網(wǎng)無功功率實現(xiàn)動態(tài)無級補償； 投切時無暫態(tài)沖擊，無合閘涌流，無電弧重燃，無需放電即可再投； 保護功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、過熱等保護，運行可靠性高； 維護量小，運行成本低； 1控制器實現(xiàn)全數(shù)字化，人機界面友好顯示，并且具有聯(lián)網(wǎng)通訊功能； 1控制器具有高可靠性，而且操作簡單，與系統(tǒng)連接時，不需要考慮交流系統(tǒng)相序，補償裝置保護措施齊全； 1裝置電路參數(shù)精心設計，發(fā)熱量小，設備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積?。? 1控制電源采用 AC220V 經(jīng)過 UPS 后單獨給裝置供電方式，控制電源掉電，可保持正常運行； 1改善電壓質(zhì)量，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，抑制電壓閃變； 1可并聯(lián)安裝，極易擴展容量。隨著 電力電子 技術(shù)的發(fā)展，以及微電子與計算機技術(shù)的發(fā)展，把電子信息的一些新成果用到電力系統(tǒng)測 量與 控 制 裝置 中 將對電力系統(tǒng)自動化水平的提高起到推進作用。 ◆ 實現(xiàn) SVG 與上位機及控制中心的通訊。 結(jié)構(gòu)特點 STATCOM主要由 輸入開關柜、變壓器框、功率柜、控制框等組成。 （ 2）電壓閃變抑制能力更強 SVC 對電壓閃變的抑制最大可達 2： 1， SVG 對電壓閃變的抑制可以達到 5： 1，甚至更高。 5．電力機車供電 電力機車運輸方式在保護環(huán)境的同時也對電網(wǎng)造成了嚴重 “ 污染 ” ，因電力機車為單相供電，這種單相負荷就造成了供電網(wǎng)的嚴重三相不平衡及較低的功率因數(shù)，并產(chǎn)生負序電流。 應用領域 本 裝置系統(tǒng) （ SVG） 可以 廣泛應用于石油化工 、冶金、電力、煤炭、電氣化鐵路、風電廠以及其他具有或者靠近沖擊性負荷和大容量電動機的工業(yè)領域，可以在節(jié)能降耗、提高電網(wǎng)安全性和穩(wěn)定性、提高電網(wǎng)功率因數(shù)