【正文】 擬單 元，只用圖中虛線內(nèi)的簡單結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)自動投切。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 17 ~ 投切接觸器 自動控制 報警 手 自 手動 各接 實(shí)時 觸器 自動 動 動 投切 狀態(tài) 投切 圖 37 PLC實(shí)現(xiàn)的投切電路結(jié)構(gòu)原理圖 模擬量輸入接口模塊： 在工業(yè)控制中，經(jīng)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。才能使可編程器接收這些數(shù)據(jù)。 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。有的系統(tǒng)用外加輸入量程子模塊來解決，可使得同一模擬量模塊適應(yīng)不同的輸入范圍。 可以看出，位數(shù)越多，其分辨率越高對于有較高分辨率要求的模擬量 。 PLC 模擬單元 檢測電路 過壓保護(hù) 額定值調(diào)節(jié) S7200 PLC 主機(jī) ~ 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 其中， 1） —用帶屏蔽的雙絞線； 2） — 入端的輸入阻抗； 3） — 輸入端連接電流信號時，將v+端和 I+端短接； 4） — 如果外部信號源有噪聲或紋波干擾，則可以在輸入端連接一個濾波電容，其容量為： ~。 信號源與輸入端之間采用帶屏蔽的雙絞線連接，屏蔽線連接到該通道的 “SLD” 。如果電磁干擾嚴(yán)重，則可以將各通道的 “SLD” 端與模塊上的“GND” 、 “FG” 端相連接，然后再與 PLC 的機(jī)架接地端連接在一起。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(nèi)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）。 當(dāng)用戶程序需對模擬量輸入進(jìn)行處理 時，由于經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量此時還存放在該模塊的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，因此，首先必須使用 “FROM” 指令將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)字量讀入到 PLC 的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)字量讀入到 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器中，然后才能在用戶程序中使用該數(shù)據(jù)寄存器作為操作數(shù)，實(shí)現(xiàn)對模擬量輸入的處理。 V+ I+ COM SLD V+ I+ COM SLD 0 ~ 177。20mA ① CH1 CH4 ② 接地 接地 ③ ④ 250 500 500 250 500 500 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 自動投切程序設(shè)計(jì) 進(jìn)行編程時根據(jù)不同的情況所需要的不同功能，把程序分為三個部分。對于補(bǔ)償?shù)蛪夯緹o功及常年穩(wěn)定和投切次數(shù)少的高壓電容器組，宜采用手動投切；為避免過補(bǔ)償或輕載時電壓過高，易造成設(shè)備損壞的，宜采用自動投切 。軟件開發(fā)的第一步是需求分析，需求分析階段需要與相關(guān)專業(yè)人士充分溝通，對現(xiàn)行業(yè)務(wù)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，并在了解了調(diào)查的業(yè)務(wù)，明確了業(yè)務(wù)功能的基礎(chǔ)上，書寫需求分析報告。 通過與用戶的反復(fù)交流和對具體業(yè)務(wù)的充分調(diào)研，在全面而真實(shí)地掌握系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，用軟件工程方法進(jìn)行需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提出了新系統(tǒng) 的邏輯模型，并制定了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和開發(fā)目標(biāo)，明確了系統(tǒng)的功能要求。程序流程圖如圖 41。 (1)信號采集模塊，信號采集模塊的主要任務(wù)是采集電網(wǎng)的電壓，電流信號。 (3)電容器的控制 投切模塊，該模塊的主要任務(wù)是在自動投切模式下，根據(jù)計(jì)算所得的無功功率對電容器組的投切進(jìn)行控制。該模塊的執(zhí)行主要由AD轉(zhuǎn)換中斷和定時器 2的定時中斷來完成的。 P， Q 檢測電路如圖 42 所示。 電流互感器所選型號為： LFZJ10。顯示一幅 圖像 時，將每屏上要顯示的數(shù)據(jù)分為兩部分，包括固定的部分和變化的部分。把每屏要顯示數(shù)據(jù)的固定部分做成表格的形式存放到程序存儲器中。如果頁面為參數(shù)設(shè)置畫面，當(dāng)一幅畫面的顯示處理完畢后，還需要將修改的參數(shù)位進(jìn)行閃爍等處理。 P， Q 計(jì)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(shè)計(jì) 25 開始 閃動標(biāo)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(shè)置頁面否 置位閃爍標(biāo)志 結(jié)束 進(jìn)入閃動位處理程序 Y Y N Y N N 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 26 圖 43顯示處理模塊程序框圖 保護(hù)模塊 一、過壓保護(hù) 動作條件 ： 在自動控制狀態(tài)下 ；。 二、欠壓保護(hù) 動作條件 : 在自動控制狀態(tài)下 ； 電壓 ? 設(shè)定上限 UL 時 ； 延時時間 Td (設(shè)定參數(shù) )后，檢測電壓仍欠壓則每隔 秒切除一組電容器 ； 無動作回差 :欠壓不能有回差，也就是一旦電壓升到剛剛高于欠壓值就要開始正常投。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 27 第 五 章 實(shí)驗(yàn) 與總結(jié) 實(shí)驗(yàn) 原理 本裝置系統(tǒng)（ SVG） 的基本原理是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件（如 IGBT）組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)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(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?。它由幾個電平臺階合成階梯波以逼近正弦輸出電壓，這種逆變器由于輸出電壓電平數(shù)的增加，使得輸出波形具有更好的諧波頻譜，并且每個開關(guān)器件所承受的電壓應(yīng)力較小，不需要均壓電路，可避免大 dv/dt 所導(dǎo)致的各種問題。 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(yùn)行狀態(tài)下補(bǔ)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)故障情況下提供及時的無功調(diào)節(jié)，阻尼系統(tǒng)振蕩，提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性。而 SVG 具有快速的無功功率調(diào)節(jié)能力，可以維持負(fù)荷側(cè)電壓，提高負(fù)荷側(cè)供電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。 對電力系統(tǒng)而言，負(fù)荷的低功率因數(shù)會增加供電線路的能量損耗和電壓降落，降低了電壓質(zhì)量。 ◆ 抑制電壓波動和閃變 電壓波動和閃變主要是負(fù)荷的急劇變化引起的。引起電壓閃變的典型負(fù)荷有電弧爐、軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等。目前，抑制電壓波動和閃變的最佳方案是采用 SVG。同時，線路、變壓器等輸配電設(shè)備三相阻抗的不平衡也會導(dǎo)致電壓不平衡問題的產(chǎn)生。 本裝置 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) : GB/T 37972020 電控設(shè)備第二部分，裝有電子器件的電控設(shè)備； GB/T 半導(dǎo)體變流器 基本要求的規(guī)定； GB/T 半導(dǎo)體變流器 應(yīng)用條列； GB/T 半導(dǎo)體變流器 變壓器和電抗器； GB 42081993 外殼防護(hù)等級 （ IP 代碼）； GB/T 145491993 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波； GB 39062020 ～ 交流金屬封閉式開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備； GB/T 調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)； GB 198589 交流高壓隔離開關(guān)和接地開關(guān)； DL/T 4041997 戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜訂貨技術(shù)條件； GB/T 148082020 交流高壓接觸器和基于接觸器的電動機(jī)起動器； GB/T 110221999 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求。 1．遠(yuǎn)距離輸電 ◆ 穩(wěn)定弱系統(tǒng)電壓 ◆ 減少傳輸損耗 ◆ 增加傳輸能力，使現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)揮最大效率 ◆ 提高瞬變穩(wěn)態(tài)極限 ◆ 增加小干擾下的阻尼 ◆ 增強(qiáng)電壓控制及穩(wěn)定性 ◆ 緩沖功率振蕩 第五章 實(shí)驗(yàn)與總結(jié) 29 安裝 SVG 系統(tǒng)也 為我國目前正在進(jìn)行的并網(wǎng)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。 SVG 系統(tǒng)可以快速精確地進(jìn)行容性及感性無功補(bǔ)償，使 SVG 在穩(wěn)定母線電壓，提高功率因數(shù)的同時，徹底、方便地解決了無功倒送問題。 3．電弧爐 電弧爐做為非線性及無 規(guī)律負(fù)荷接入電網(wǎng)，將會對電網(wǎng)產(chǎn)生一系列不良影響，其中主要是： ◆ 導(dǎo)致電網(wǎng)嚴(yán)重三相不平衡，產(chǎn)生負(fù)序電流 ◆ 產(chǎn)生高次諧波，其中普遍存在如 4 次偶次諧波與 7次等奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更趨復(fù)雜化 ◆ 存在嚴(yán)重能夠的電壓閃變 ◆ 功率因數(shù)低 4．軋機(jī) 軋機(jī)及其他工業(yè)對稱負(fù)載在工作中所產(chǎn)生的無功沖擊會對電網(wǎng)造成如下影響 ◆ 引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動，嚴(yán)重時使電氣設(shè)備不能正常工作，降低了生產(chǎn)效率。 安裝 SVG 系統(tǒng)可以完美地解決上述問題，保持母線電壓平穩(wěn)，無諧波干擾。 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(dāng)位置安裝 SVG系統(tǒng)，通過 SVG 的分相快速補(bǔ)償功能來平衡三相電網(wǎng)，并提高功率因數(shù)。 6． 提升機(jī)等重工業(yè)負(fù) 荷 第五章 實(shí)驗(yàn)與總結(jié) 30 提升機(jī)等其他重工業(yè)負(fù)載在工作中會對電網(wǎng)產(chǎn)生如下影響； ◆ 引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動 ◆ 功率因數(shù)低 ◆ 傳動裝置會產(chǎn)生有害高次諧波 安裝 SVG 可以完美地解決上述問題 SVG 技術(shù)優(yōu)勢 SVG 是目前最為先進(jìn)的無功補(bǔ)償裝置，基于電壓源型逆變器的補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了無功補(bǔ)償方式質(zhì)的飛躍。從技術(shù)上講， SVG 較傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置有如下優(yōu)勢： （ 1）響應(yīng)速度更快 SVG 響應(yīng)時間： ≤10ms 。 SVG 可在極短的時間之內(nèi)完成從額定容性無功功率到額定感性無功功率的相互轉(zhuǎn)換，這種無可比擬的響應(yīng)速度完全可以勝任對沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償。 SVC 受到響應(yīng)速度的限制，其抑制電壓閃變的能力不會隨補(bǔ)償容量的增加而增加。 （ 3）運(yùn)行范圍更寬 SVG 能夠在額定感性到額定容性的范圍內(nèi)工作，所以比 SVC的運(yùn)行范圍寬很多。 （ 4）補(bǔ)償功能多樣化 本 裝置系統(tǒng) SVG 不僅具有快速補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率的目的，還能夠根據(jù)用戶實(shí)際需要，對負(fù)荷諧波電流、負(fù)序電流等電能質(zhì)量問題進(jìn)行綜合補(bǔ)償。 （ 6）占地面積小 由于無需高壓大容量的電容器和電抗器做儲能元件， SVG 的占地面積通常只有相同容量 SVC 的 50%。 第五章 實(shí)驗(yàn)與總結(jié) 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。 （ 2）功率單元 ◆ SVG 的核心主電路，用以實(shí)現(xiàn)功率變換， 如圖 51所示。 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(shí)現(xiàn)能量的緩沖。 （ 4）控制柜 ◆ 柜式結(jié)構(gòu)，用于對 SVG及其輔助設(shè)備的實(shí)時控制。 （ 5） 全數(shù)字化控制系統(tǒng) ◆ 實(shí)時計(jì)算電網(wǎng)所需的無功功率，實(shí)現(xiàn)動態(tài)跟蹤與補(bǔ)償。 （ 6）一體化工作站 ◆ 提供友好的全中文 WINDOWS 監(jiān)控和操作界面。 總結(jié)與展望 第五章 實(shí)驗(yàn)與總結(jié) 32 SVG 以高可靠性、易 操作、高性能為設(shè)計(jì)目標(biāo)，滿足用戶對提高配電電網(wǎng)的功率因數(shù)的迫切需要。 總 而言 之，提高我國電力系統(tǒng)測量技術(shù)水平，加強(qiáng)電能治理還是電力行業(yè)一項(xiàng)重要工作。 致 謝 33 致 謝 值此論文完成之際，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師 顧桂芬老師 致以最誠摯的敬