【導讀】直接影響電能的質量。在電力系統(tǒng)中，變電站占有重要地位，因為電力系統(tǒng)中很多操作。介，并設計了基本的控制方案。首先簡單的介紹了基于九區(qū)圖控制策略的變電站電壓無。震蕩的動作現象。變電站電壓無功綜合控制器以有很強的抗干擾能力，易于與工業(yè)系統(tǒng)。擬量采集電路獲取所需參數進行電壓無功控制。為了提高控制可靠性，需要硬件控制與。軟件控制相結合，于此本文編制了相應的軟件控制流程圖。

　　

【正文】 （ 18） 將公式（ 18）離散化可得： ???? 10 )2s in ()(2 NkRn NnkkxNX ? ???? 10 )2s in ()(2 NkIn NnkkxNX ? (19) 由公式（ 18）（ 19）得，第 n次諧波的有 效值表達式為： 222 InRnn XXX ?? （ 20） 北華大學畢業(yè)設計（論文） 23 所以根據公式（ 19）（ 20），將 )(tu 、 )(ti 帶入可得到電壓、電流的第 n次諧波分量的模值和有效值的計算公式。由上述分析可知傅里葉計算法可有效濾除諧波。 假設直流分量等于零，而其他諧波分量的非正弦周期電壓、電流的表達式為： ????????1212nnnnIIUU （ 21） 在現實生活中，進行電力系統(tǒng)的計算時， n值一般在 13 至 19 次，能夠反映出高次諧波分量對系統(tǒng)測量的影響。所以第 n 次諧波分量的有功功率和無功功率的計算公式是： 22InRnRnInnInInRnRnnIUIUQIUIUP???? （ 22） 公式（ 22）中， RnU 、 InU 分別為系統(tǒng)電壓的第 n 次諧波分量的實部模值和虛部的模值； RnI 、 InI 代表系統(tǒng)電流的第 n次諧波分量的實部模值和虛部模值。 由此通過公式（ 22）可以得到三表計法下的系統(tǒng)第 n次諧波分量的有功功率和無功功率的計算公式是： 2)()()(2)()()(33C I nC R nC R nC I nBRnBRnB I nA I nARnARnA I nphC I nC I nC R nC R nB I nB I nBRnBRnA I nA I nARnARnphIUIUI B I nUIUIUIUQIUIUIUIUIUIUP???????????? （ 23） 把各次諧波分量綜合考慮可以得出系統(tǒng)總的有功功率和無功功率的計算公式得： 北華大學畢業(yè)設計（論文） 24 ????????133133nphnphnphnphPP （ 24） 對比 以上兩 個交流計算方法，在 VQC 裝置的交流采樣設計程序時，積分法可以適用于主變高壓側的無功功率的計算，也適用于中壓側母線電壓的計算。由于變電站中多含有奇次諧波，為了了解電容器的投切對諧波的影響，所以低壓側母線的電壓可采用傅里葉算法，計算出各奇次諧波分量。 控制裝置設計 變壓器檔位調整控制電路 通過控制電動機的正反轉來進行變壓器檔位調節(jié)， 控制原理如圖 所示。 圖中元件說明： QS：隔離開關 QF：斷路器 SB1：手動升壓按鈕 SB2：手動降壓按鈕 SB3：停止控制按鈕 SQ0~SQ5：限位開關 KM1(KM2)：交流接觸器 KA：中間繼電器 北華大學畢業(yè)設計（論文） 25 FRMKM 1KM 2QSQFFU FR KA SQ 0 SQ 1SB 2 SB 1SQ 2 SQ 4KM 1KM 1SB 1SB 2 SQ 3 SQ 5KM 2KAKM 2SB 3L 25L 26A C 3 8 0圖 位調整控制操動機構電氣原理圖 從圖 中可知，當按下 SB1 后， KM1 得電 ，其常開觸點閉合，電機 正 轉。 由于KM1 常開觸點自保持 作用 ， 電機保持啟動，當 限位開關動作 時 ，自保持 線路斷開 ，KM1 線圈 失電，電機停 止 轉 動 ； 同理，可操作 SB2； SB3 被 按下 后， KA 線圈 得 電，其常閉觸點 KA 打開 ，控制回路 失 電， 停止調檔 。 遙控裝置 安裝 于 L2 L26 處， 延時合理即能 實現對主變檔位 位置的調整。 電容器接線方案 電容器支路中安裝有隔離開關 QS 方便安全， 斷路器 QF 來控制電容器的投切， 熔斷器 FU過流速斷保護， 電流互感器 TA 測量電流，電抗器 SR 限制涌流、抑制諧波，避雷器 FV1 與 FV2 防止過壓，放電線圈 DC 使電容器斷電時將其 電壓在 5S 左右降至50V，當再次投入電容器是減少了涌流的產生 .。 如圖 所示 。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 26 QSKMFUTAFV 1FV 2SRDC 圖 電容器主接線圖 基于 PLC控制的外部接線原理圖 由于 S7300PLC 采用模塊化結構設計，各模塊之間可進行廣泛組合與擴展。 （ 1） 電源模塊 （ PS） 選取 PS307 電源模塊是西門子公司為 S7300 PLC 專配的 24V DC 電源，具有防短路和開路保護的特點，而且還具有可靠地隔離特性，可用作負載電源。 （ 2） 中央處理單元 （ CPU） S7300 PLC 有多種不同性能的 CPU模塊，以滿足用戶不同的需求。每個 CPU都有一個編程用的 RS485 接口，有的還帶有集成的現場總線接口。選取 CPU3152DP 是具有中到大容量程序存儲器和大規(guī)模 I/O 配置 CPU，且響應速度比較快。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 27 （ 3）數字量輸入模塊 SM321 S7300 PLC 的數字量輸入模塊 SM321 選用直流 32 點輸入模塊。模塊每個輸入點有一個綠色發(fā)光二極管顯示輸入狀態(tài) ，輸入開關閉合即有輸入電壓時，二極管亮。 （ 4）數字量輸出模塊 SM322 S7300 PLC 的 數 字 量輸出模塊 SM322 將 S7300 內部信號電平轉換成過程所要求的外部 信號電平，同時有隔離放大作用?？芍苯佑糜隍寗咏佑|器、小型電 動 機等。 （ 5） 模擬量輸入模塊 SM331 SM 331 有多種規(guī)格型號，根據 控制 裝置所需應選取 8 個 通道的 12 位模擬量輸入模塊，電壓與電流信號可通過 SM331 各個通道輸入 ， 可 根據模擬參數量的大小來選擇量程 ， 且模塊的 分辨率 多種多樣 ， 轉換時間的長短與 分辨率 直接相關。模擬量轉換是按順序執(zhí)行的 被依次輪流轉換 。 基于 PLC 控制的外部接線原理圖，見附錄 A 。由于三相電路的對稱性，對于高壓側的電壓、電流信號 各 采集其中兩相 （即 1U 、 2U 和 1I 、 2I ） 作為無功功率的控制判據，取低壓側的兩相電壓信號 （ 3U 、 4U ）作為電壓的控制判據。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 28 4 控制裝置軟件設計 主程序設計 軟件采用模塊化設計， 主程序是軟件的重要管理者，可以將各種功能不同的模塊組織一塊 以便于調試與維護，如圖 所 示。 主程序模塊初始化功能模塊開關量處理模塊電容器循環(huán)投切隊列生成模塊系統(tǒng)運行參數讀取模塊控制主程序模塊輔助處理模塊 圖 軟件功能模塊 由前面敘述可知，本裝置的控制對象為 兩臺有載調壓變壓器 和八組電容器 ， 由于兩者之間 的相似性 ，所以在它們的 軟件處理上 也具有相似性。同時 模塊化的設計 也適應于各功能模塊內部， 以此實現將各種功能的 模塊化 。軟件可調用各功能模塊 ， 正是由于 程序設計 具有模塊化與 功能化的 特點，所以能 使程序 組織的更加合理且 功能 比較 獨立， 方便 于 軟件 程序的修改 與 調試， 同時也使 程序代碼的重復 次數減少了 ， 大大的節(jié)約 程序 所北華大學畢業(yè)設計（論文） 29 需占用的 存儲空間。 其有限的存儲空間，對于 S7300 PLC 來說還是非常有必要的 。 軟件執(zhí)行 的總流程圖如圖 所示： 開始首次上電 ？全部初始化 部分初始化系統(tǒng)運行方式識別確定 ？ 閉鎖自動控制信號通訊獲得模擬量12Y NNY 北華大學畢業(yè)設計（論文） 30 通訊成功 ？模擬量 、 開關量參數校驗參數相符 ？閉鎖自動控制信號的輸出 、 報警運行區(qū)域判別保護閉鎖信號檢驗自動執(zhí)行控制策略 ?執(zhí)行控制策略閉鎖自動控制信號的輸出 、 報警給出相關信息12NYYNNY 圖 裝置軟件執(zhí)行的總流程圖 北華大學畢業(yè)設計（論文） 31 各子程序功能模塊的實現 （ 1） 初始化功能模塊 初始化 主要完成對時鐘的啟動與設置，以及對各存儲單元的初始化等。 S7300 PLC 可通過自身內部不同的寄存器來設定各種通信數據輸出與接收的條件。在執(zhí)行程序開始運行的第一個周期時初始化功能程序運行 一次。 （ 2） 開關量的處理模塊 由于外界信號的干擾，所以在采集開關量時需要安裝有濾波電路，設置充足的軟件濾波時間。系統(tǒng)兩臺變壓器有母聯閉合和母聯斷開兩種運行方式，其中母聯閉合是比較常用的，且兩者為互為備用的關系。裝置軟件需要根據斷路器的開合狀態(tài)判斷系統(tǒng)的運行方式以做出相應的處理。對于連接在 10KV側的每段母線上的電容器組，可通過判斷斷路器開關狀態(tài)與投切狀態(tài)是否一致來分析工作狀態(tài)是否正常。當軟件檢測到系統(tǒng)不正常工作狀態(tài)時，將發(fā)出報警或閉鎖信號。若是檢測到電容器保護信號時，那么應及時切除已損壞的電容器。同樣，當軟件檢 測到禁調變壓器分接頭時，應對變壓器發(fā)出閉鎖信號。 （ 3） 電容器循環(huán)投切生成模塊 為了使 每一個 電容器 都 得到 利用，延長它們的平均 使用 年限 ， 所以需要 循環(huán)投切電容器組， 即先投先切以及先切先投的原則 。 在電容器組形成的隊列中，按照時間順序進行投切。 電容器 在 控制 軟件上 被 分為三 種 類 別 ： 第一種是 已 被 投入 系統(tǒng)當中正在運行的電容器；第二種是準備被投系統(tǒng)當中 的電容器；第三種是 不 能被系統(tǒng)控 制 的電容器。 要想 實現電容器循環(huán)投切 操作可以 運用 可編程控制器 提供的表操作指令來 完成 。 首先給第一種和第二種電容器設定一個順序表格 ， 把 表的深度 定義 為電容器的總 數， 低壓側的 電容器 組被按順序從 1 到 8 標號 ， 其次這些電容器被使用時也會 被標號，以便于系統(tǒng)控制調節(jié)，但是 電容器 被投切的時間早晚需要根據電容器所處的狀態(tài)有一定必然的聯系 ，所以需要先判斷出電容器的運行狀態(tài)以及編號來進行投切操作。 （ 4）系統(tǒng)運行參數的讀取 根據 電壓互感器和電流互感器 的輸入 讀取參數儀表 ，計算 出 系統(tǒng)的 各個 運行 的數，如 系統(tǒng)的某相電壓、電流還有系統(tǒng)總的無功功率和有功功率等 ， 在存儲單元中能夠 連續(xù)的存儲 這些數據 。 （ 5）控制 模塊 軟件 流程圖 控 制主程序是軟件的核心部分， 各區(qū)流 程圖如下所示。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 32 開始U 越上限Q 不越限閉鎖調壓 最高檔 延時到升檔 、 時間歸零分接頭不動 延時后切電容進入 2 區(qū)結束NYNYNYYN 圖 1 區(qū)流程圖 北華大學畢業(yè)設計（論文） 33 開始U 越下限Q 不越限閉鎖調壓 最低檔 延時到升檔 、 時間歸零分接頭不動 延時后切電容進入 3 區(qū)結束NYNYNYYN 圖 2 區(qū)流程圖 開始U 不越限Q 越下限電容器保護閉鎖 延時到切電容時間清零電容器不動作進入 4 區(qū)結束NYNYYNY 圖 3 區(qū)流程圖 北華大學畢業(yè)設計（論文） 34 開始U 不越限Q 越上限電容器保護閉鎖 延時到切電容時間清零電容器不動作進入 5 區(qū)結束NYNYYNY 圖 4 區(qū)流程圖 北華大學畢業(yè)設計（論文） 35 開始U 越上