【正文】 ower of reactive power transmission will lead to work loss and stepdown voltage, large Numbers of reactive power in the transmission grid to greatly reduce the energy utilization rate and the serious influence the quality of power supply. So in the power of reactive power pensation devices bee meet the demand of the reactive power necessary means. This paper introduces the whole system of reactive power pensation equipment use PLC technology, IGBT inverter technology, chain technology to plete. Power units used by the chain structure, multiple two level H bridge circuit series up, in order to achieve the purpose of voltage stack. In the 10 KV system application, each phase two level inverter connect to several modules. SVG by connection reactor, inverter ponents, each phase by IGBT module circuit converter cascade, after connection reactor connected directly 10 KV power grid. SVG first by charging resistance on dc side capacitance charges to a preset value after charging contactor closed with the short by charging resistance, charging process over, pensation device connection with power grid began to work。合理的方法應是在需要消耗無功功率的地方產生無功功率，即 就地 無功補償。隨后，世界各大電氣公司都競相推出了各具特色的系列產品。 ④ SVG 不需大容量的電容、電感等儲能元件，其直流側所使用的電抗器和電容元件的容量遠比 SVC中使用的小，可大大縮小裝置的體積和成本 。本章在簡要介紹分析各類電網(wǎng)參數(shù)測量方法后，采用技 術比較成熟的傅立葉變換來計算各電網(wǎng)參數(shù)，在準確測量電網(wǎng)參數(shù)的基礎上，對 無功補償?shù)脑砑胺椒ㄟM行了簡述。該算法實時性好、簡單，能夠計及信號中的高次諧波的影響，在不需要測量基波和各次諧波參數(shù)的情況下，可以選用此方法 。 圖 21 無功功率補償示意圖 S S’ ? ’ ?’ Q P Q ’ CQ 第二章 電網(wǎng)參數(shù)測量算法與無功補償研究 7 設電感性負荷需要從電源吸取的無功功率為 Q，裝設無功補償裝置后，補償 無功功率為 Qc，使電源輸出的無功功率減少為 Q’ =Q一 Qc，功率因數(shù)由 cos? 提高到 cos? ’ 材，視在功率 S減少到 S’，如圖 。因此，改善功率因數(shù)是充分發(fā)揮設備潛力，提高設備利用率的有效方法。用圖 可以很清楚地說明重載時的情況。由于本方法的控制對象是無功功率，而無功功率又始終保持在一個較低的水平上。 1 amp。 模擬量輸入模塊有各種不同的類型，例如： 0～ 10V、 5～ +5V、 4～ 20mA 等各種范圍的模塊。 V+ I+ COM SLD V+ I+ COM SLD 0 ~ 177。該模塊的執(zhí)行主要由AD 轉換中斷和定時器 2的定時中斷來完成的。 第四章 系統(tǒng)軟件設計 27 第 五 章 實驗 與總結 實驗 原理 本裝置系統(tǒng)（ SVG） 的基本原理是利用可關斷大功率電力電子器件（如 IGBT）組成自換相橋式電路，經過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康?。同時，線路、變壓器等輸配電設備三相阻抗的不平衡也會導致電壓不平衡問題的產生。從技術上講， SVG 較傳統(tǒng)的無功補償裝置有如下優(yōu)勢： （ 1）響應速度更快 SVG 響應時間： ≤10ms 。 ACBi c aic bic c+輸 入 A輸 入 B輸 入 C 圖 51 功率單元原理圖 （ 3）輸出電抗器 ◆ 用于將 SVG 與電網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)能量的緩沖。 致 謝 33 致 謝 值此論文完成之際，謹向我的指導老師 顧桂芬老師 致以最誠摯的敬意和感謝。 第五章 實驗與總結 31 （ 1）輸入變壓器 ◆ 將電網(wǎng)電壓變?yōu)檫m合功率單元工作的電壓。 目前世界各國解決這一問題的唯一途徑就是在鐵路沿線適當位置安裝 SVG 系統(tǒng)，通過 SVG的分相快速補償功能來平衡三相電網(wǎng)，并提高功率因數(shù)。引起電壓閃變的典型負荷有電弧爐、軋鋼機、電力機車等。 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(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 ；。 (1)信號采集模塊，信號采集模塊的主要任務是采集電網(wǎng)的電壓，電流信號。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）。 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(xiàn)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。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。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。以功率因數(shù)作為控制量的控制器通過對電網(wǎng)的電壓、電流進行采樣檢測，分析計算出當前的功率因數(shù)值。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。因此能量就只在它們之間交換，即感性負荷 。但是該算法不能抑制支流分量。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。 ②運行范圍寬。 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。 電力系統(tǒng)網(wǎng)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(xiàn) 。功率單元采用鏈式結構 , 多個 兩電平 H 橋電路串聯(lián)起來 , 以達到電壓疊加的目的。在 10KV 系統(tǒng)應用時 , 每相連接多個兩電平逆變器模塊。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 。 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。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。 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，只用圖中虛線內的簡單結構就可以實現(xiàn)自動投切。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。 (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。 電力網(wǎng)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。用當前的功率因數(shù)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。若當前值超前，則切除一個電容器組。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 。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(shù)（ A/D）轉換。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。 (2)電網(wǎng)參數(shù)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(shù)據(jù)進行計算，從而得到各項電網(wǎng)參數(shù)。 電壓 ? 設定上限 HU 時 ； 延時時間 Td (設定參數(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。 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(xiàn)象。 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。 ◆ 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控制，直流側的均壓比較容易實現(xiàn)，增加系統(tǒng)可靠性。從論文選題、課題研 究。 ◆ 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。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過電力電子器件的高頻開關實現(xiàn)無功能量的變換。 ◆ 抑制三相不平衡 配電網(wǎng)中存在著大量的三相不平衡負載，典型的如電力機車牽引負荷和交流電弧爐等。 三、零電流保護 動作條件 : 在自動控制狀態(tài)下 ； 電流為 零時； 每隔 秒切除一組電容器。 第四章 系統(tǒng)軟件設計 23 圖 41 系統(tǒng)軟件模塊流程圖