【正文】 切程序流程圖投一組超過(guò)額定值一定時(shí)間？低于額定值一定時(shí)間？延時(shí)延時(shí)報(bào)警輸出檢測(cè)信號(hào)有無(wú)繼電器粘粘故障？檢測(cè)、過(guò)壓、線路故障？cosφ=額定？ 圖311 自動(dòng)切換程序流程圖 投切方式的選擇原則電容器組投切可采用手動(dòng)方式或自動(dòng)方式，具體由補(bǔ)償?shù)呢?fù)載對(duì)象來(lái)決定。PLC的CPU與模擬量輸入之間用“FROM”和“TO”指令傳送數(shù)據(jù)或控制字等。在用戶程序編制時(shí)，直接使用IR0001~IR0032作為操作數(shù)，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬量的處理。PLC的CPU與模擬量輸入模塊之間的數(shù)據(jù)通信方式：部分PLC的I/O映像區(qū)中有專門的模擬量I/O映像區(qū)，允許連接的模擬量輸入通道最多32個(gè)，這些模擬量輸入經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量先存放在該模塊的緩沖寄存器內(nèi)。當(dāng)輸入的電壓信號(hào)有噪聲或紋波干擾，則可以在該通道的“V+”和“COM”~。20mA①CH1CH4②接地③④250500500250500500圖38 模擬量輸入端接線圖當(dāng)輸入的模擬量是電壓信號(hào)時(shí)，將電壓信號(hào)分別連接到“V+”和“COM”端；當(dāng)輸入的模擬量是電流信號(hào)時(shí)，將電流信號(hào)分別連接到“I+”和“COM”端，并且用導(dǎo)線將該通道的“V+”和“I+”端連接起來(lái)。V+I+COMSLDV+I+COMSLD0 ~ 177。模擬量輸入端的接線方式：可以連接電壓信號(hào)也可以連接電流信號(hào)，具體接線方式如圖38所示。模擬量輸入接口模塊的主要技術(shù)性能有：（1） 輸入通道數(shù)：4路、6路、8路等；（2） 輸入信號(hào)：電壓輸入0～+5V，電流信號(hào)4～20mA；（3） A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)：8位、10位、12位或14位（均為二進(jìn)制）；（4） 轉(zhuǎn)換精度：%～%；（5） 線性度（滿量程）：+%（環(huán)境溫度+25℃）；（6） 轉(zhuǎn)換時(shí)間：小于50ms。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。模擬量輸入模塊就是用來(lái)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC所能接收的數(shù)字信號(hào)6模擬量輸入模塊的功能就是進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，一般都是將模擬量輸入的采樣值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，然后再把輸入通道號(hào)及其它信號(hào)一起送到系統(tǒng)的內(nèi)部總線上。如果要對(duì)這些模擬量進(jìn)行采集并送給CPU模塊，必須對(duì)這些模擬量進(jìn)行摸/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換。同時(shí)可以通過(guò)檢測(cè)各接觸器的狀態(tài)作出相應(yīng)的保護(hù)和報(bào)警輸出。當(dāng)檢測(cè)電路或模擬單元出現(xiàn)故障時(shí)，可以按實(shí)時(shí)時(shí)間自動(dòng)投切。1ms 單相計(jì)數(shù)器 C時(shí)最少70小時(shí)) 200天/典型值 I/O特性 本機(jī)數(shù)字量輸入 本機(jī)數(shù)字量輸出 本機(jī)模擬量輸入 本機(jī)模擬量輸出 數(shù)字I/O映象區(qū) 模擬I/O映象區(qū) 允許最大的擴(kuò)展I/O模塊 允許最大的智能模塊 脈沖捕捉輸入 高速計(jì)數(shù)器 PLC選型及模擬量擴(kuò)展模塊的選擇設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用西門子s7200CPU226作為控制主機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)和性能如下所示:表31 西門子s7200CPU226技術(shù)參數(shù)描述 CPU 226 DC/DC/DC CPU 226 AC/DC/繼電器 物理特性 尺寸 (W X H X D) 重量 功耗 196 x 80 x 62 mm 550 g 11 W 196 x 80 x 62 mm 660 g 17 W 存儲(chǔ)器特性 程序存儲(chǔ)器 在線程序編輯時(shí) 非在線程序編輯時(shí) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 裝備(超級(jí)電容) (可選電池) 16384 bytes 24576 bytes 10240 bytes 100小時(shí)/典型值(40176。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(shí)，快速切除補(bǔ)償電容器、以免設(shè)備損壞。UI觸發(fā)器信 號(hào)電壓超前時(shí)相 位 差電流超前時(shí)相 位 差圖34 相位檢測(cè)和判別的接線圖 無(wú)功功率單元與電平比較單元將檢測(cè)到的無(wú)功功率量的大小轉(zhuǎn)換為電壓值或電流值，該值與設(shè)定的參考值比較發(fā)出投入或切除電容器的控制信號(hào)。1amp。D QCP OUTS“1”U0U1圖33 相位判別電路相位檢測(cè)和判別的接線圖如圖34所示：1amp。Nc/Nb，采用多個(gè)周期計(jì)數(shù)取平均值的方式以提高測(cè)相精度。輸入兩路同頻率的正弦波信號(hào)，當(dāng)兩路信號(hào)的頻率相同時(shí)，相角差θ=φ1—φ2是一個(gè)與時(shí)間無(wú)關(guān)的常數(shù),將此兩路正弦波信號(hào)經(jīng)過(guò)放大整形成兩路占空比為50%的正方波信號(hào)ff2，經(jīng)過(guò)異或門輸出一個(gè)脈沖序列A，與晶振產(chǎn)生的基準(zhǔn)脈沖波B進(jìn)行與操作得到調(diào)制后的波形C，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)B、C中脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行,計(jì)數(shù)得Nc、Nb，則其相位差計(jì)算公式為θ=180176。用于檢測(cè)電網(wǎng)中所減少的無(wú)功損耗，從而使系統(tǒng)決定無(wú)功補(bǔ)償量的大小。主要具有以下方面的功能和問(wèn)題。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。，如果控制器的運(yùn)行環(huán)境對(duì)功率因數(shù)的要求并不高的話，就需要重新設(shè)置投入門限與切除門限，將其設(shè)定為較大的值，這樣不僅重新設(shè)定比較麻煩，而且將投入/切除門限增大后，投切精度與靈敏度就會(huì)降低。由于本方法的控制對(duì)象是無(wú)功功率，而無(wú)功功率又始終保持在一個(gè)較低的水平上。本方法補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果是使電網(wǎng)中的無(wú)功功率始終保持在一個(gè)較低的水平上。若當(dāng)前值大于一個(gè)電容器組的補(bǔ)償值，則投入一個(gè)電容器組。以無(wú)功功率作為投切判據(jù)，由于檢測(cè)量與控制目標(biāo)一致，能夠真正實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率缺多少補(bǔ)多少，超多少切多少的目的，既可避免投切振蕩，又可實(shí)現(xiàn)電容器組的一次投切到位，避免了反復(fù)試投切對(duì)電網(wǎng)和電容器的影響。一旦功率因數(shù)超前，就要立即切除一電容器組，而切除一組功率因數(shù)又不夠，因此形成投切振蕩。由于負(fù)載很輕，這時(shí)的功率因數(shù)較小。圖25說(shuō)明了輕載時(shí)發(fā)生投切振蕩的情況。雖然與的差值大于一個(gè)或幾個(gè)電容器組的補(bǔ)償量，但卻由于此時(shí)的功率因數(shù)滿足要求而不會(huì)去投入。功率因數(shù)值是一個(gè)比例值，所以在重負(fù)荷時(shí)，雖然功率因數(shù)滿足了要求，但電網(wǎng)中的無(wú)功功率仍很大。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。則保持不變。又將切除門限設(shè)為。將cos=，發(fā)出指令，投入一電容器組進(jìn)行補(bǔ)償。用無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償，使供電電網(wǎng)的功率因數(shù)滿足要求。下面介紹無(wú)功補(bǔ)償由功率因數(shù)控制和無(wú)功功率(無(wú)功電流)控制兩種控制方式的特點(diǎn)。由上述可知，無(wú)功補(bǔ)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。可見(jiàn)在電壓、電流一定的情況下，提高cos可增大輸出的有功功率。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(wú)功功率Q。SRCL(b)向量圖(欠補(bǔ)償)(a)電路圖22 并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率的電路和向量圖若電容C的容量過(guò)大，使得供電電流I的相位超前于電壓U，這種情況稱為過(guò)補(bǔ)償，其相量圖如圖22(c)所示。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。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，包括異步電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的絕大部分電氣設(shè)備的等效電路可看做電阻R與電感L串聯(lián)的電路，設(shè) 式中cos必被定義為電力網(wǎng)的功率因數(shù)，其物理意義是供給線路的有功功率P占線路視在功率S的百分?jǐn)?shù)。由電力網(wǎng)功率損耗的計(jì)算公式可見(jiàn)，因采用無(wú)功補(bǔ)償措施后，電源輸送的無(wú)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?？晒?00千瓦的有功功率。視在功率的減少可相應(yīng)減少供電線路的截面和變壓器的容量，降低供用電設(shè)備的投資。無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔煤驮砣鐖D21所示。(電動(dòng)機(jī)、變壓器等)所吸收的無(wú)功功率，可從電容器所輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償。而電感放出能量時(shí)，電容器吸收能量。無(wú)功功率在電力網(wǎng)元件中流動(dòng)，將會(huì)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。接在交流電網(wǎng)中的電容器，在一個(gè)周期內(nèi)上半周的充電功率與下半周的放電功率相等，這種充電功率叫做容性無(wú)功功率。磁場(chǎng)所具有的磁場(chǎng)能量是由電源提給的。小波變換算法因其在時(shí)頻域都具有較好的分辨率，在電力系統(tǒng)測(cè)量中有很好的研究?jī)r(jià)值。均方根算法能計(jì)及高次諧波的影響，并且隨著每周采樣點(diǎn)的增多，可以提高采集精度，但采樣點(diǎn)太多必然降低采集速度，增加了運(yùn)算量，因而需要在精度和速度之間作出適當(dāng)?shù)倪x擇。其中，有效值算法的計(jì)算精度與采樣點(diǎn)數(shù)N和采樣的同步度有關(guān)，在系統(tǒng)允許的前提下，可以增加采樣點(diǎn)數(shù)來(lái)提高運(yùn)算精度。因此對(duì)于要求不高的電壓電流保護(hù)功能可以采用此類算法。另外它有一定的濾除高頻分量的能力，因?yàn)榀B加在基波成分上的幅度不大的高頻分量在半周期積分中其對(duì)稱的正負(fù)半周期相互抵消，剩余未被抵消的部分所占的比重就減少了。如果采集三相對(duì)稱正弦信號(hào)，單點(diǎn)算法不失為理想算法，對(duì)采樣時(shí)刻沒(méi)有要求，既準(zhǔn)確又快捷，并且可以同時(shí)測(cè)量得到電壓、電流、有功功率和無(wú)功功率，但這種算法對(duì)采樣信號(hào)要求較高，硬件較為復(fù)雜。正弦模型算法主要有:最大值算法、單點(diǎn)算法、半周期積分算法、兩點(diǎn)算法、導(dǎo)數(shù)算法和快速三點(diǎn)算法。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，交流采樣以其優(yōu)異的性能價(jià)格比，有逐步取代直流采樣的趨勢(shì)。直流采樣是把交流電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為05V的直流電壓，這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，便于濾波，但投資較大，維護(hù)復(fù)雜，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)采集，因而在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制。 電力系統(tǒng)基本電網(wǎng)參數(shù)的測(cè)量主要包括:電流有效值、電壓有效值、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率。圖11 PLC實(shí)現(xiàn)的投切電路原理圖34第二章 電網(wǎng)參數(shù)測(cè)量算法與無(wú)功補(bǔ)償研究第 二 章 電網(wǎng)參數(shù)測(cè)量算法與無(wú)功