文档介绍：基于PLC的电力系统无功补偿系统
设计
摘要
无功功率补偿装置在电力系统中所承担的作用是提高电网的功率因数,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少网络的损耗,使电网质量提高。本设计主要功能是可检测出当前电网的电流电压并可显示,计算出当前的功率因数及无功补偿量,并利用PLC编程控制投切电容实现对电网的无功补偿并显示当前投切状态。本设计中我们的投切控制原理可以用九区图来说明。无功超上限投入电容器,超下限切除电容器。电压超上限调制变压器分接头降低电压,电压超下限调制变压器分接头升高电压。本设计中我们首先要计算出补偿容量并通过它来控制投切。
关键词:电力系统;功率因数;无功补偿;九区图;PLC
目录
摘要 I
引言 1
第1章绪论 2
方案比较及本设计总体方案 2
电力系统传统的智能控制方案 2
中低压电网自动化PLC实现 3
本设计的总体方案 3
第2章硬件部分的设计 6
控制面板 6
互感器 7
电流互感器 7
电压互感器 8
相位判别检测电路 10
主要模块介绍 12
模拟量输入接口模块: 12
中央处理器模块(CPU) 15
无功补偿装置 17
第3章软件部分的设计 19
投切部分的软件设计 19
A/D转换 21
各部分的梯形图与程序 21
程序仿真 24
GX Developer简介 24
仿真结果 25
结论和展望 28
参考文献 29
致谢 30
引言
电网中的电力负荷如电动机、变压器等,大部分属于感性负荷,在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后,可以提供感性电抗所消耗的无功功率,减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率,由于减少了无功功率在电网中的流动,因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗,这就是无功补偿。无功补偿可以提高功率因数,是一项投资少,收效快的降损节能措施。电网中无功补偿设备的合理配置,与电网的供电电压质量关系十分密切。合理安装补偿设备可以改善电压质量。本设计当中我们将具体介绍一种自动无功补偿装置,它将用可编程控制器来实现。可编程控制器(PLC)是以计算机技术核心的通用工业自动化装置。它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起,具有高可靠性、灵活通用、易于编程、使用方便等特点,因此近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之一。本设计主要就是利用三菱Fx系列PLC在电力系统无功补偿中的应用。并对整个系统的特点、工作原理、系统配置及程序设计作了详细的说明。本书共分三章,内容包括方案比较及本设计总体方案、硬件部分设计和软件部分的设计。因作者水平有限,书中错误之处在所难免,恳请读者批评指正。
第1章绪论
随着科技的不断发展,人民生活水平的不断提高,用户对电力电压质量的要求变得越来越高。电压质量是衡量电力系统电能质量的重要指针之一,其好坏主要取决于电力系统无功潮流分布是否合理。这不仅关系到电力系统向电力用户提供电能质量的优劣问题,而且还直接影响电网的安全、经济运行。若无功电源容量不足,系统运行电压将难以保证。随着电网容量的不断增加,对电网无功功率的要求也与日增加。因此,还需考虑网络的功率因子和电压,因为电网功率因子和电压的降低会使电气设备得不到充分利用,从而降低电网的传输能力,并引起损耗增加。因此,确定10KV配电网无功补偿的合理方式和配置是能够有效地维持配电系统的电压水平,提高系统的电压稳定性,避免大量无功功率的远距离传输;对降损节能,提高电力企业的经济效益有着重要的意义。
方案比较及本设计总体方案
电力系统传统的智能控制方案
配网自动化系统主要由主站、远方终端单元(RTU)、线路传感器、远方控制SF6 或真空开关、通信电缆等五个部分组成。其中RTU可以自动采集各种开关状态量(遥信)、模拟量(遥测),并经专用信道传递到监控中心的主站系统;有的RTU还可以按监控人员的意图和指令执行特定的遥控操作,并将操作结果返送监控中心主站系统。
目前RTU存在两种实现方案,直流采样方案和交流采样方案,其中交流采样方案比直流采样方案可靠性要高。这种类型的RTU装置直接使用A/D转换组件对交流电量进行采集计算,无需变送器之类的转换设备,但需要快速的数字处理单元进行配合,以对采集到的数据进