電力網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償智能投切設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　二〇一四年六月二十日</p><p><b>　　獨(dú)創(chuàng)聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本

2、設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。</p><p>　　本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。</p><p><b>　　作者簽名:</b></p><p><b>　　二〇一四年 月 日</b></p><p>　　

3、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明</p><p>　　本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。</p><p>　　本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。

4、</p><p>　　（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）</p><p><b>　　作者簽名:</b></p><p><b>　　二〇一四年 月 日</b></p><p>　　電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償智能投切設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘　要</b&g

5、t;</p><p>　　無(wú)功補(bǔ)償裝置的作用是提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低輸電線路的損耗以求提高供電效率。首先明確課題研究的背景和意義，然后根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑砗蛯?duì)傳統(tǒng)智能方案的比較，來(lái)確定無(wú)功補(bǔ)償智能投切的總體方案。</p><p>　　設(shè)計(jì)的硬件方面有五部分，包括控制面板、相位判別檢測(cè)電路、PLC的選型及I/O端口安排、無(wú)功補(bǔ)償裝置和互感器。其智能投切功能的軟件設(shè)計(jì)由PLC實(shí)現(xiàn)，PLC選擇的

6、是FX2N-32MR型號(hào)。編程部分采用模塊化設(shè)計(jì)，電力網(wǎng)的電壓和無(wú)功限值區(qū)間的劃分用動(dòng)態(tài)九區(qū)圖來(lái)表示。這樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)清晰、易于調(diào)試和修改。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，功率因數(shù)，PLC，無(wú)功補(bǔ)償，九區(qū)圖</p><p>　　Intelligent Power Grid Reactive Power</p><p>　　Compensation for Eq

7、uipment System Design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Role of reactive power compensation device is to improve the power factor, reduce the loss of power transmission lines in orde

8、r to improve efficiency. First, clear the background and significance of the research, and reactive power compensation in accordance with the principles and comparison with the traditional intelligent solutions to determ

9、ine reactive power compensation intelligent switching of the overall program.</p><p>　　The hardware design has five parts, including the control panel, the phase detection circuit discrimination, PLC selecti

10、on and I / O port arrangement, reactive compensation devices and transformers. Its intelligent switching functions of the software design and implementation by the PLC, FX2N-32MR is the selected models. Programming

11、part modular design, dividing power grid voltage and reactive power limits the dynamic range of nine zones to represent. This design structure is clear, easy to debu</p><p>　　Key wor

12、ds: electric power system, power factor, PLC, the reactive power compensation, nine area charts</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研

13、究的背景與意義1</p><p>　　1.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?</p><p>　　1.3 傳統(tǒng)的智能控制方案3</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)方案的確定5</p><p>　　2.1 PLC的概述5</p><p>　　2.2 PLC的工作原理6</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)

14、的原理7</p><p>　　2.4 本文的總體方案8</p><p>　　第三章 硬件部分的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1 控制面板10</p><p>　　3.2 相位判別檢測(cè)電路11</p><p>　　3.3 PLC的選型及輸入/輸出端口安排13</p><p>　　3

15、.4 無(wú)功補(bǔ)償裝置16</p><p>　　3.5 互感器17</p><p>　　第四章 軟件部分的設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1 投切部分的軟件設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.2 各部分的軟件編程部分22</p><p>　　4.2.1 A/D轉(zhuǎn)換22</p><p>　

16、　4.2.2 計(jì)數(shù)器的編程部分23</p><p>　　4.2.3功率因數(shù)的編程部分24</p><p>　　4.2.4 實(shí)際無(wú)功功率值計(jì)算24</p><p>　　4.2.5 無(wú)功功率的補(bǔ)償25</p><p>　　4.2.6 判斷投切的狀態(tài)25</p><p>　　4.2.7 投切狀態(tài)的具體梯形圖28&

17、lt;/p><p><b>　　第五章 結(jié)論30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　謝 辭32</b></p><p><b>　　附 錄33</b></p><p><

18、b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　近年來(lái)，我國(guó)的電力裝機(jī)容量速度大幅度增加，有效的緩解了供電緊張的局面。而且，隨著供電量的增加，系統(tǒng)的無(wú)功功率也將隨之增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電網(wǎng)中的無(wú)功功率損耗最多可達(dá)到總發(fā)電容量的15%-25%，也就是大約1/5的發(fā)電容量將用來(lái)抵消輸配電過(guò)程中消耗的功率。無(wú)功補(bǔ)償是維持現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所必需的措施?；赑LC來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的補(bǔ)償，可解決電子式

19、智能補(bǔ)償控制器可靠性差、線路復(fù)雜等一系列問(wèn)題，以求提高系統(tǒng)的可靠性，簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并方便能實(shí)現(xiàn)對(duì)功率因數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整[1]。</p><p>　　1.1 課題研究的背景與意義</p><p>　　近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代電力電子工業(yè)取得了飛速發(fā)展。電網(wǎng)中使用的感性負(fù)載越來(lái)越多，如感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)、變壓器等。這些消耗電能的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不但會(huì)消耗有功功率，而且還要電網(wǎng)對(duì)其提供

20、很大部分的無(wú)功功率，這就造成電網(wǎng)的功率因數(shù)偏低。功率因數(shù)越低對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行就越不利，從而造成： </p><p>　?。?）增加發(fā)電機(jī)損耗； </p><p>　?。?）影響電網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，使電力系統(tǒng)的電壓下降；</p><p>　　（3）影響電網(wǎng)的無(wú)功功率潮流分布； </p><p>　　（4）無(wú)功功率增大導(dǎo)

21、致電力系統(tǒng)輸出電量增大，增加電力傳輸過(guò)程中的功率損耗； </p><p>　?。?）使輸電、發(fā)電和配電設(shè)施無(wú)法充分發(fā)揮作用，降低發(fā)電和輸電的能力，使電網(wǎng)的供電質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)還可能會(huì)使系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電； </p><p>　?。?）會(huì)使電網(wǎng)中的電流與電壓相位不同，從而產(chǎn)生較嚴(yán)重的諧波分量，導(dǎo)致供電網(wǎng)中電壓不穩(wěn)定，而且諧波干擾增大 [2]。</

22、p><p>　　據(jù)相關(guān)報(bào)道，我國(guó)電網(wǎng)平均每年因無(wú)功功率過(guò)高造成的線損能達(dá)到15%，折算成線損電量約1400億千瓦時(shí)。假設(shè)全國(guó)電力網(wǎng)的總負(fù)載功率因數(shù)為0.85，采用無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒▽⒇?fù)載功率因數(shù)提高到0.96，那么每年減少的電量損失能達(dá)240億千瓦時(shí)。因此需要在電網(wǎng)中對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，這對(duì)資源的節(jié)約和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有重大意義。</p><p>　　無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕邢铝袔c(diǎn)：</

23、p><p>　?。?）能提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低電網(wǎng)的設(shè)備容量，減少無(wú)功功率的損耗；</p><p>　?。?）能穩(wěn)定受電網(wǎng)兩端的電壓，提高供電質(zhì)量。在長(zhǎng)距離輸電線路中合適的位置設(shè)置動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置也可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高電網(wǎng)的輸電能力； </p><p>　　（3）在電氣化鐵道中等三相負(fù)載不平衡的場(chǎng)合，通過(guò)適量的無(wú)功補(bǔ)償可以平衡三相負(fù)載的線損[3]

24、。</p><p>　　1.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?lt;/p><p>　　無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹恚弘娋W(wǎng)輸出的功率包括有功功率和無(wú)功功率。直接消耗電能，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、熱能、化學(xué)能或聲能，利用這些能量做功，這部分功率稱為有功功率。不消耗電能，只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，這種能量作為電氣設(shè)備能夠做功的必備條件，并且這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換，這部分功率稱為無(wú)功功率，如電磁元件建立磁場(chǎng)占

25、用的電能，電容器建立電場(chǎng)所占的電能。電流在電感元件中做功時(shí)，電流滯后于電壓90°，而電流在電容元件中做功時(shí)，電流超前電壓90°。在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180°。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小[4]。</p><p>　　電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是感性的，需要容性無(wú)功來(lái)補(bǔ)償感性無(wú)功。<

26、;/p><p>　　圖1-1 無(wú)功功率原理圖</p><p>　　將電容并入RL電路之后，電路如圖（a）所示。該電路電流方程為</p><p><b>　　（1-1）</b></p><p>　　由圖（b）的向量圖可知，并聯(lián)電容后U與I的相位差變小了，即供電回路的功率因數(shù)提高了。此時(shí)供電電流的相位滯后于電壓，這種情況稱為欠補(bǔ)

27、償。</p><p>　　若電容C的容量過(guò)大，使得供電電流的相位超前于電壓，這種情況稱為過(guò)補(bǔ)償。其向量圖如（c）所示。通常不希望出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償?shù)那闆r，因?yàn)檫@樣會(huì)：</p><p>　?。?）引起變壓器二次側(cè)電壓的升高；</p><p>　　（2）容性無(wú)功功率在電力線路上傳輸同樣會(huì)增加電能損耗；</p><p>　?。?）如果供電線路電壓因而升高，

28、還會(huì)增大電容器本身的功率損耗，使溫升增大，影響電容器使用壽命[5]。</p><p>　　1.3 傳統(tǒng)的智能控制方案</p><p>　　配電網(wǎng)智能系統(tǒng)主要由主站、遠(yuǎn)方終端單元（RTU）、遠(yuǎn)方控制SF6（或真空開(kāi)關(guān)）、線路傳感器、通信電纜等五個(gè)部分組成。其中RTU能夠自動(dòng)采集各種開(kāi)關(guān)模擬量（遙測(cè)）和狀態(tài)量（遙信），并經(jīng)過(guò)專用信道傳遞給監(jiān)控中心的主站系統(tǒng)部分，有的遠(yuǎn)方終端單元還可按照監(jiān)控人員

29、的意圖及指令執(zhí)行特定的遙控操作，并且可以將操作結(jié)果返送給監(jiān)控中心主站系統(tǒng)。</p><p>　　目前，RTU存在兩種實(shí)現(xiàn)方案：直流采樣方案和交流采樣方案。其中交流采樣方案要比直流采樣方案的可靠性更高。交流采樣方案實(shí)現(xiàn)的RTU裝置是直接使用A/D轉(zhuǎn)換組件對(duì)交流電量值進(jìn)行采集計(jì)算，不用變送器之類的轉(zhuǎn)換設(shè)備，但是需要快速的數(shù)字處理單元對(duì)其配合，以對(duì)采集到的數(shù)據(jù)分析和綜合。不僅能反映電量值的瞬時(shí)變化，還可以進(jìn)行諧波分析和

30、頻率計(jì)算，來(lái)簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)電能量的總加功能。常用微型計(jì)算機(jī)（如8X86）配合多個(gè)單片機(jī)芯片（如8051、8098等），再加上多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量和模擬量的采集。</p><p>　　（1）系統(tǒng)的RTU在功能上比較偏重遙信和遙測(cè)，并且配電網(wǎng)的智能化對(duì)象（開(kāi)關(guān)房、開(kāi)閉所和配電房等）數(shù)目繁多，開(kāi)關(guān)操作次數(shù)頻繁，更注重遙信和遙控功能。</p><p>　?。?）配電網(wǎng)的智能化對(duì)象遍布各個(gè)城

31、市、農(nóng)村等多種不同的環(huán)境，被不同層次的用電管理人員（包括農(nóng)村電工）操作。更要求其具有易操作、安裝靈活、免專業(yè)人員維護(hù)、抗惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　?。?）應(yīng)用于配電網(wǎng)的RTU，在功能上需具有模塊化結(jié)構(gòu)，在硬件上要做到盡量簡(jiǎn)單和安全可靠。最好是同一套硬件，只要對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)置，就可以滿足不同場(chǎng)合、不同規(guī)模的要求。</p><p>　　因此，有必要開(kāi)發(fā)新型的、非傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的RTU，以適

32、合配電網(wǎng)自動(dòng)化的特點(diǎn)和需求[6]。</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)方案的確定</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是對(duì)無(wú)功補(bǔ)償器的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。電力系統(tǒng)的無(wú)功功率補(bǔ)償是根據(jù)系統(tǒng)中電流和電壓之間的相位差確定的。當(dāng)電流相位超前電壓相位時(shí)，表示系統(tǒng)是容性的，應(yīng)通過(guò)投入電容器吸收容性無(wú)功功率；當(dāng)電流相位落后電壓相位時(shí)，表示系統(tǒng)是感性的，應(yīng)投入電容器提供無(wú)功功率。</p><p>

33、;　　2.1 PLC的概述</p><p>　　可編程控制器（PLC）技術(shù)經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，已相當(dāng)成熟。其功能繁多，品種齊全，已被廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化的RTU功能，能夠很好地滿足RTU的各種要求。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，有許多著名廠家的PLC產(chǎn)品。這些產(chǎn)品從簡(jiǎn)單到復(fù)雜自成系列，能滿足不同應(yīng)用的特殊要求。大多數(shù)中低檔次的PLC產(chǎn)品，都包含有離散點(diǎn)輸入和輸出（點(diǎn)數(shù)的多少可依據(jù)應(yīng)用情況適當(dāng)進(jìn)行

34、增減）、時(shí)鐘、通信、模擬采樣輸入等功能。利用這類PLC的現(xiàn)成功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化的 RTU功能。使用PLC的離散輸入點(diǎn)功能來(lái)用PLC的離散輸出點(diǎn)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控、用PLC的通信功能來(lái)實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的通信、用PLC的模擬采樣輸入功能來(lái)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)。完成上述這些功能，都不需要額外的硬件，只根據(jù)開(kāi)關(guān)的實(shí)際情況對(duì)PLC進(jìn)行簡(jiǎn)單編程即可。此外，利用PLC的模擬輸出功能，還可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的遙調(diào)。如調(diào)節(jié)靜止無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的電流、電壓相角、調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓

35、器的變比等。</p><p>　　應(yīng)用PLC對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，可知PLC跟傳統(tǒng)方案的區(qū)別。這種基于PLC的電網(wǎng)自動(dòng)化的RTU實(shí)現(xiàn)方案，基本可以滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的特殊要求。它具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，完全免維護(hù)；抗惡劣環(huán)境；高可靠性；編程實(shí)現(xiàn)各種功能，免硬件調(diào)試；費(fèi)用低廉。</p><p>　　應(yīng)用PLC方案在具體設(shè)計(jì)時(shí)，包括下列幾個(gè)步驟：</p><p&g

36、t;　?。?）獲取操作點(diǎn)數(shù)。了解電網(wǎng)的基本情況與實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的具體要求，確定系統(tǒng)需要進(jìn)行遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)的設(shè)備和信號(hào)的具體點(diǎn)數(shù)。</p><p>　?。?）確定通信方案。由電網(wǎng)的規(guī)模及分布情況，來(lái)確定總體設(shè)計(jì)方案，主要包括通信方案的設(shè)計(jì)和選擇。</p><p>　?。?）PLC的選型。根據(jù)確定的操作點(diǎn)數(shù)以及總體設(shè)計(jì)方案，選擇恰當(dāng)型號(hào)的PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)其RTU功能。 PLC是否具備模塊化結(jié)

37、構(gòu)和組態(tài)能力，是否能夠靈活的組成輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)、調(diào)節(jié)點(diǎn)（D/A）、測(cè)量點(diǎn)（A/D）的規(guī)?？勺兿到y(tǒng)，是選擇PLC型號(hào)的另外一個(gè)主要考慮因素。</p><p>　　目前，很多廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品，都可以滿足通信以及模塊化的要求。如三菱系列，SIEMENS系列，松下較高級(jí)別的PLC系列等。根據(jù)具體情況，在一個(gè)配電網(wǎng)自動(dòng)化工程中，整個(gè)配電網(wǎng)可以選用同一個(gè)廠家的PLC產(chǎn)品，本文設(shè)計(jì)的“電力網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償智能投切設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)”選

38、用的是三菱系列，并用三菱系列進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和指令編寫(xiě)[7]。</p><p>　　2.2 PLC的工作原理</p><p>　　PLC與繼電器構(gòu)成的控制裝置的重要區(qū)別之一就是工作方式不同，繼電器控制是并行運(yùn)行方式，即如果輸出線圈通電或斷電，該線圈的觸點(diǎn)立即動(dòng)作，只要形成電流通路，就有可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。而PLC不同，采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該

39、線圈觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作，而且每次只能執(zhí)行一條指令，這也就是PLC以“串行”方式工作的，這種工作方式可以避免繼電器控制的觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配等問(wèn)題。也可以說(shuō)，繼電器控制裝置是根據(jù)輸入和邏輯控制結(jié)構(gòu)就可以直接得到輸出，而PLC控制則需要出入傳送、執(zhí)行程序指令、輸出3個(gè)階段才能完成控制過(guò)程。</p><p>　　PLC采用循環(huán)可以分為3個(gè)階段：輸入階段（將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)傳送到PLC）、執(zhí)行程序階段和輸出階段（將輸出信號(hào)傳送

40、到外部設(shè)備）。</p><p>　?。?）程序輸入階段。在此階段，PLC先進(jìn)行自我診斷，然后與編程器或計(jì)算機(jī)通信，同時(shí)中央處理器掃描各個(gè)輸入端并讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時(shí)，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。</p><p>　?。?）程序執(zhí)行階段。在這個(gè)階段中，PL

41、C按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元讀入輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)器單元。這一階段執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出階段。在這個(gè)程序執(zhí)行中，輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變。</p><p>　?。?）輸出處理階段。在這個(gè)階段中，PLC將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過(guò)輸出模塊往

42、外部設(shè)備傳送輸出信號(hào)，開(kāi)始控制外部設(shè)備。</p><p><b>　　2.3 設(shè)計(jì)的原理</b></p><p>　　只要電流和電壓之間有相位差，都可通過(guò)增加或減少投入的電容器或電感器使電流和電壓之間的相位盡可能的相同，也就是使功率因子。電流和電壓的相位差可以通過(guò)外電路變換成一定頻率的脈沖信號(hào)。脈沖的數(shù)目與相位差的大小成正比，當(dāng)電流和電壓的相位差變化時(shí)，脈沖的數(shù)目也隨

43、之變化，可以利用計(jì)數(shù)模塊對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。相位的超前和滯后，也通過(guò)外電路轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)，當(dāng)輸入的是高電平時(shí)，相當(dāng)于輸入的是“1”，當(dāng)輸入的是低電平時(shí)，相當(dāng)于輸入“0”。這樣就可根據(jù)輸入的開(kāi)關(guān)量確定電流和電壓之間的相位差的正負(fù)，從而結(jié)合計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值來(lái)控制輸出口，使輸出口控制補(bǔ)償電路中的電力電子器件，使相應(yīng)電容器或電感器進(jìn)行切換[8]。</p><p>　　圖2-1 無(wú)功功率補(bǔ)償原理圖</p>&

44、lt;p>　　上圖表明：，。因?yàn)榍摇?lt;/p><p>　　所以，為了確保有功功率穩(wěn)定，必需裝配補(bǔ)償容量為的無(wú)功的電容補(bǔ)償裝配。</p><p>　　式中：——改善前的功率因子；</p><p>　　——改善后的功率因子；</p><p>　　——功率因子改善前的視在功率；</p><p>　　——功率因子改善后的

45、視在功率。</p><p>　　2.4 本文的總體方案</p><p>　　本設(shè)計(jì)的主要功能是可以檢測(cè)出當(dāng)前電網(wǎng)的電流電壓并顯示，計(jì)算出當(dāng)前的功率因數(shù)及無(wú)功補(bǔ)償量，并利用PLC編程控制投切電容實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償并顯示當(dāng)前投切狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中投切控制原理可以用九區(qū)圖來(lái)說(shuō)明。無(wú)功超上限投入電容器，超下限切除電容器。電壓超出上限調(diào)制變壓器的分接頭來(lái)降低電壓，電壓超出下限調(diào)制變壓器的分接頭來(lái)升高電

46、壓。本設(shè)計(jì)中我們首先要計(jì)算出補(bǔ)償容量并通過(guò)它來(lái)控制投切。硬件部分的設(shè)計(jì)，主要分幾個(gè)部分來(lái)進(jìn)行分析，他們分別是控制面板、電壓電流互感器、相位檢測(cè)電路、Fx-4AD模塊、LED顯示電路、編程器、無(wú)功投切裝置等。計(jì)算方面，提供無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕袃煞N：一是輸電系統(tǒng)提供；二是補(bǔ)償電容器提供。軟件方面：設(shè)計(jì)PLC編程完成無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹悄芑痆9]。</p><p><b>　　整體的框架圖如下：</b>&

47、lt;/p><p>　　圖2-2 無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的框架圖</p><p>　　第三章 硬件部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　硬件部分的設(shè)計(jì)可以分五個(gè)主要部分來(lái)分析，他們分別為控制面板、PLC的選型及輸入/輸出端口安排、相位判別檢測(cè)電路、變壓器、無(wú)功投切裝置。此外還有LED顯示電路、編程器、Fx-4AD等在此不做詳細(xì)介紹。</p><p><

48、b>　　3.1 控制面板</b></p><p>　　控制面板是硬件最重要的部分，它不僅要求功能齊全，簡(jiǎn)單明了，還要操作方便。它要實(shí)現(xiàn)的幾個(gè)功能有：</p><p>　?。?）能顯示當(dāng)前的電流電壓及功率因子；</p><p>　?。?）能準(zhǔn)確顯示當(dāng)前的投切狀態(tài)；</p><p>　?。?）能設(shè)置理想功率因子的范圍。</

49、p><p>　　圖3-1 控制面板外觀圖</p><p><b>　　圖中編號(hào)注釋：</b></p><p>　　1.外殼：控制面板主容器；</p><p>　　2.配電網(wǎng)的狀態(tài)并設(shè)置其上、下限值，且能LED顯示；</p><p>　　3.可顯示電網(wǎng)狀態(tài)；</p><p>　　

50、4.可設(shè)置上限、下限值；</p><p>　　5.可顯示或設(shè)置電壓值V，電流值I和功率因數(shù)值Φ；</p><p>　　6.數(shù)字鍵盤(pán)，輸入上限、下限數(shù)值；</p><p>　　7.電容器投切的狀態(tài)顯示：1表示第一組電容器，如亮綠色表示投入，紅色表示切除，2、3同上。</p><p>　　3.2 相位判別檢測(cè)電路</p><p

51、>　　相位差是電流超前或滯后電壓的差值。</p><p>　　首先是相位差的測(cè)量：輸入兩路同頻率的正弦波信號(hào)時(shí)，相位差是一個(gè)與時(shí)間無(wú)關(guān)的常數(shù)，將這兩路正弦波信號(hào)放大整形成兩路占空比為50%的正方波信號(hào)f1、f2，經(jīng)異或門(mén)輸出一個(gè)脈沖序列A，與晶振的產(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)得到、，則其相位差計(jì)算公式為，采用多個(gè)周期計(jì)數(shù)取平均值的方式來(lái)提高測(cè)相

52、精度。波形如下圖所示：</p><p>　　圖3-2 相位檢測(cè)波形圖</p><p>　　其次是相位極性判別電路：將波形整形電路的兩路輸出方波送入D觸發(fā)器中進(jìn)行相位極性判別，當(dāng)U0滯后U1時(shí)，Q端輸出低電平，反之輸出高電平，極性判別的原理圖如下所示：</p><p>　　圖3-3 相位判別電路</p><p>　　相位檢測(cè)和判別的接線圖如圖所

53、示：</p><p>　　圖3-4 相位檢測(cè)和判別的接線圖</p><p>　　3.3 PLC的選型及輸入/輸出端口安排</p><p>　　PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，要完成對(duì)系統(tǒng)中所有輸入信號(hào)的采集，所有輸出單元的控制、斷路器投切的實(shí)現(xiàn)以及對(duì)外的數(shù)據(jù)交換。因此在選擇PLC時(shí)，要考慮PLC的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)展模塊的能力和編

54、程軟件的方便與否等多方面因素。因本系統(tǒng)控制設(shè)備相對(duì)較少，PLC選用三菱公司的FX2N型。FX2N系列PLC可以應(yīng)用在大多數(shù)單機(jī)控制或簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)控制中，是FX系列中規(guī)格最大、性能最高、功能最強(qiáng)的一個(gè)系列。它兼容了FX-1S/1N系列的全部功能。該系列使用了比FX-1S/1N系列性能更高的CPU，CPU運(yùn)算速度與運(yùn)算性能得到了提高，I/O點(diǎn)增加了，擴(kuò)展功能模塊也更多，編程功能與通信功能更強(qiáng)[10]。</p><p>

55、　　電源模塊：PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。</p><p>　　我選取的三菱FX2N-32MR，其輸入、輸出均為16點(diǎn)。</p><p>　　圖3-5 電源輸出點(diǎn)實(shí)際接線圖</p><p><b>　　

56、圖中編號(hào)注釋：</b></p><p>　　1.24V電源，外部提供；</p><p><b>　　2.24V指示燈；</b></p><p>　　3.220V電源（或110V電源），外部提供；</p><p>　　4.220V指示燈（或110V指示燈）；</p><p>　　所選的三

57、菱FX2N系列產(chǎn)品規(guī)格見(jiàn)附錄表1。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中模擬量輸入輸出模塊我們選用FX-4AD，F(xiàn)X-4AD為4通道12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)外部連接方法及PLC指令，可選擇電壓輸入或電流輸入，是一種具有高精確度的輸入模塊，通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)整或根據(jù)PLC的指標(biāo)可改變模擬量輸入的范圍，瞬時(shí)值和設(shè)定值等數(shù)據(jù)的讀出和寫(xiě)入用FROM/TO指令進(jìn)行。</p><p>　　FX-4AD的技術(shù)指標(biāo)如

58、下表所示：</p><p>　　表3-1 FX-4AD的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　三菱公司FX2N系列PLC的模擬量輸入擴(kuò)展模塊FX2N-4AD有四個(gè)通道的模擬量輸入端，它有32個(gè)16位的寄存器作為數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)區(qū)，其中一部分用于存放控制字、出錯(cuò)代碼等，另外8個(gè)寄存器，其中4個(gè)用于存放各通道經(jīng)轉(zhuǎn)換后的當(dāng)前數(shù)據(jù)量，還有4個(gè)用于存放各通道的n次的平均值。用FROM指令可以將各個(gè)通道的當(dāng)前數(shù)據(jù)

59、量或平均值讀入PLC的數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，有關(guān)FROM指令梯形圖詳細(xì)情況在軟件部分介紹。</p><p>　　經(jīng)過(guò)計(jì)算本設(shè)計(jì)將有 10 個(gè)輸入點(diǎn)和 11 個(gè)輸出點(diǎn)，并考慮一定的裕量我們選擇 FX2N-32MR型號(hào)的PLC。具體輸入輸出點(diǎn)為：</p><p>　　表3-2 電壓互感器的具體參數(shù)</p><p>　　它與 FX-4AD 的硬件連接圖如 3-7 所示：</

60、p><p>　　圖3-7 FX-32MR與FX-4AD的硬件連接圖</p><p>　　3.4 無(wú)功補(bǔ)償裝置</p><p>　　控制無(wú)功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化的規(guī)則是以全網(wǎng)損耗盡量小、各節(jié)點(diǎn)電壓合格為目標(biāo)，以調(diào)度中心為控制中心，以各變電站的有載調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)節(jié)與電容器投切為控制手段。首先從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，送入電壓分析模塊和無(wú)功分析模塊進(jìn)行綜合分析，形成變電所主變分

61、接頭調(diào)節(jié)指令、變電所電容器投切指令，由調(diào)度中心、集控中心、配調(diào)中心控制系統(tǒng)執(zhí)行，循環(huán)往復(fù)。</p><p>　　按照方案實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)節(jié)，使無(wú)功功率得到了自動(dòng)實(shí)時(shí)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)從離線處理到實(shí)時(shí)處理，從就地平衡到全網(wǎng)平衡，從單獨(dú)控制到集中控制，避免了人工監(jiān)視、手動(dòng)投切的各種弊端，如響應(yīng)慢、誤操作、工作量大等，電壓水平的合格性和穩(wěn)定性得到了顯著提高，整個(gè)電網(wǎng)的網(wǎng)損降到了盡量低的程度。運(yùn)行實(shí)例表明，該系統(tǒng)方案在電力系

62、統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景。</p><p>　　除了一直保持投入的一組電容器以外，設(shè)置了3組電容器用于無(wú)功補(bǔ)償，電容器大小分別為100KV·A、200KV·A、300KV·A。這樣，使電容器相互串聯(lián)就能投入或切除100KV·A、200KV·A、300KV·A、400KV·A、500KV·A、600KV·A，這樣通過(guò)PLC控制，無(wú)

63、功功率可實(shí)現(xiàn)6級(jí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證無(wú)功功率值保持在預(yù)設(shè)的區(qū)間范圍內(nèi)波動(dòng)[11]。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中投切電容的電路圖如圖3-8所示：</p><p>　　圖3-8無(wú)功補(bǔ)償裝置</p><p><b>　　3.5 互感器</b></p><p>　　在電流傳輸過(guò)程中，電流電壓大小不等，從幾安到幾萬(wàn)安都有。為了方便二

64、次儀表測(cè)量要轉(zhuǎn)換成相對(duì)統(tǒng)一的電流，而且傳輸線路上的電壓高，如果直接測(cè)量是很危險(xiǎn)的，此時(shí)互感器就可以起到變流和電氣隔離的作用。</p><p>　　首先介紹一下電流互感器：以前的電流電壓顯示儀表大部分是指針式的，所以電流互感器的二次電流是安培等級(jí)的（如5A）?，F(xiàn)在的電量數(shù)值測(cè)量大多是數(shù)字化的，其計(jì)算機(jī)的采樣信號(hào)大部分是毫安級(jí)（如0-5V、4-20mA）。微型電流互感器的二次電流為毫安級(jí)，主要會(huì)起大互感器與采樣之間橋

65、梁的作用。</p><p>　　圖3-9 電流互感器原理接線圖</p><p>　　電壓互感器：由于其尺寸工藝的原因通常采用電流型的電壓互感器。實(shí)際上就是額定電流比為1的一次、二次電流都為毫安級(jí)的電流互感器（如：2mA/2mA），其分類也和電流互感器大體相同，分為測(cè)量用電壓互感器，保護(hù)用電壓互感器兩種。工作時(shí)，電壓互感器一次繞組與限流電阻R串聯(lián)后接被測(cè)電壓，二次輸出接運(yùn)放可進(jìn)行I/V變換（

66、也可直接電阻采樣）。此時(shí)一次電流為，二次電流為，其中r為一次繞組內(nèi)阻，是額定電流比。</p><p>　　圖3-10 電壓互感器原理接線圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用了PT01-1電壓互感器。此電壓互感器的輸出電壓是0.1V（即100歐負(fù)載），使用時(shí)加限流電阻讓初級(jí)電流變成毫安級(jí)的電流，次級(jí)經(jīng)過(guò)運(yùn)放可得到任意電壓。這樣可以使用方便，實(shí)現(xiàn)完全電氣隔離。屬于電流型電壓互感器的電流比為：1m

67、A/1mA，2mA/2mA。產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)是：精度高，0.1級(jí)，體積小。電隔離，耐壓可達(dá)2500V。具體參數(shù)如下：</p><p>　　表3-4 電壓互感器參數(shù)</p><p>　　第四章 軟件部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 投切部分的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4-1所示的動(dòng)態(tài)九區(qū)圖表示的是電力網(wǎng)電壓無(wú)功限值區(qū)間的劃分。根據(jù)該圖所在的

68、各區(qū)域，以最優(yōu)的電壓無(wú)功設(shè)備組合和控制順序使運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入無(wú)功和電壓均滿足要求的第九區(qū)?？刂撇呗詧D如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 控制策略圖</p><p>　　電壓控制按照逆調(diào)壓原則，當(dāng)電壓變化不在無(wú)功功率允許偏差范圍(Q上-Q下)或不在電壓曲線允許的偏差范圍(U上-U下)內(nèi)時(shí)，根據(jù)整定的偏移量來(lái)發(fā)出變壓器分接頭調(diào)整指令或電容器投切指令，從而達(dá)到調(diào)整無(wú)功潮流和電壓的目的。&

69、lt;/p><p>　　其中，U上、U下分別為電壓約束上、下限。Q上、Q下分別為無(wú)功功率約束上、下限。各區(qū)動(dòng)作方案如下：</p><p>　　區(qū)域1：電壓超過(guò)下限，無(wú)功超過(guò)上限。設(shè)定電容器投入容量，并發(fā)出電容器投入指令。當(dāng)電容器全部投入后，電壓仍低于U下時(shí)，需要發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令。</p><p>　　區(qū)域2：電壓合格，無(wú)功超出上限，要發(fā)出電容器投入指令。當(dāng)所

70、有電容器全部投入后運(yùn)行點(diǎn)還是在該區(qū)，則維持該運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)行。</p><p>　　區(qū)域3：電壓超出上限，無(wú)功超出上限。發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令。當(dāng)有載調(diào)壓已處于下限時(shí)，就發(fā)出上一級(jí)變壓器分接頭調(diào)節(jié)指令。</p><p>　　區(qū)域4：電壓超出上限，無(wú)功合格。動(dòng)作方案同3區(qū)。</p><p>　　區(qū)域5：電壓超出上限，無(wú)功超出下限。發(fā)出電容器切除指令。當(dāng)電容器全部切除后

71、，如果電壓仍高于U上時(shí)，再發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令。</p><p>　　區(qū)域6：電壓合格，無(wú)功超下限。發(fā)出電容器切除指令。當(dāng)電容器全部切除后，如果運(yùn)行點(diǎn)仍在該區(qū)，則維持在該運(yùn)行點(diǎn)。</p><p>　　區(qū)域7：電壓超出下限，無(wú)功超出下限。發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令。當(dāng)有載調(diào)壓已處于上限時(shí)，再發(fā)出電容器投入指令。</p><p>　　區(qū)域8：電壓超出下限，無(wú)功

72、合格。動(dòng)作方案同7區(qū)。</p><p>　　區(qū)域9：電壓、無(wú)功均合格。維持該運(yùn)行點(diǎn)即可，不需要發(fā)出調(diào)整指令。</p><p>　　根據(jù)上述分析可以得到如下流程圖：</p><p>　　圖4-2 無(wú)功電壓實(shí)時(shí)控制流程圖</p><p>　　4.2 各部分的軟件編程部分</p><p>　　用軟件編程的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)智能電容器

73、投切功能，完成自動(dòng)化的無(wú)功補(bǔ)償[12]。</p><p>　　4.2.1 A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換的編程梯形圖為：</p><p>　　圖4-3模擬量輸入編程梯形圖</p><p>　　模塊N0.0中，BFM#30中的識(shí)別碼送到D4。</p><p>　　若識(shí)別碼為2010（即為 FX-4AD），則M

74、1為ON。</p><p>　　H3111→ BFM#0（通道的初始化），CH1、CH2、CH3置為電流輸入，CH4為關(guān)閉。</p><p>　　在 BFM#1和#2中設(shè)定CH1、CH2、CH3計(jì)算平均值的取樣次數(shù)為4。</p><p>　　BFM#29中的狀態(tài)信息分別寫(xiě)到M25-M10。</p><p>　　4.2.2 計(jì)數(shù)器的編程部分&l

75、t;/p><p>　　通過(guò)PLC計(jì)數(shù)器模塊將測(cè)量的B、C的脈沖數(shù)分別存放在寄存器D3和D6中，他們的梯形圖如下所示：</p><p>　　圖4-4計(jì)數(shù)器編程梯形圖</p><p>　　4.2.3功率因數(shù)的編程部分</p><p>　　求功率因數(shù)的梯形圖（即）如下圖所示：</p><p>　　圖4-5 求cosθ的編程梯形

76、圖</p><p>　　將存于D6的數(shù)除以存D3的數(shù)得數(shù)存D4，將存D4的數(shù)乘數(shù)180得數(shù)存D50，將存 D50的數(shù)求正弦并將得數(shù)存D60。</p><p>　　其中[S.]內(nèi)寄存的是角度，經(jīng)過(guò)余弦運(yùn)算后將計(jì)算出的值寄存到[D.]積存器當(dāng)中。</p><p>　　4.2.4 實(shí)際無(wú)功功率值計(jì)算</p><p>　　計(jì)算實(shí)際測(cè)量的無(wú)功功率值的梯

77、形圖如下所示：</p><p>　　圖4-6 實(shí)際無(wú)功功率值的計(jì)算</p><p>　　把存在D50的電壓值乘上存在D62的電流值得數(shù)存于寄存器D63。把存在D63的數(shù)值乘上存在D60的功率因數(shù)值得數(shù)存于寄存器D64。</p><p>　　4.2.5 無(wú)功功率的補(bǔ)償</p><p>　　需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率值的梯形圖如下所示：</p>

78、;<p>　　圖4-7 無(wú)功功率補(bǔ)償值梯形圖</p><p>　　把數(shù)值0.95寄存到寄存器D56。把存在D63的數(shù)值乘上存在D60的功率因數(shù)值得數(shù)存于寄存器D51。把存在D51的預(yù)設(shè)功率值減去D64的實(shí)際功率值得數(shù)存于寄存器D52[14]。</p><p>　　4.2.6 判斷投切的狀態(tài)</p><p>　　首先介紹一下我所用的投切裝置，它由四組電容

79、器組成，由于電網(wǎng)總存在一定無(wú)功功率不足，所以有一組電容器是一直接通的，自動(dòng)控制裝置只控制其余三組電容器的投切，其余三組電容器的大小分別為100KV·A、200KV·A、300KV·A。這樣，使電容器相互串聯(lián)就能投入或切除100KV·A、200KV·A、300KV·A、400KV·A、500KV·A、600KV·A，這樣通過(guò)PLC控制，無(wú)功功率可實(shí)現(xiàn)

80、6級(jí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證無(wú)功功率值保持在預(yù)設(shè)的區(qū)間范圍內(nèi)波動(dòng)[15]。</p><p>　　通過(guò)區(qū)間比較指令確定電壓值是否在所設(shè)定的正常范圍內(nèi)，并發(fā)出相應(yīng)的調(diào)壓指令。</p><p>　　圖4-8 電壓判斷的梯形圖</p><p>　　當(dāng)（D55，D54）>（D57，D56）時(shí)，M0為ON狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)（D57，D56）&g

81、t;（D53，D52）時(shí)，M2為ON狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)處于其他區(qū)間時(shí)，M1為ON狀態(tài)。</p><p>　　其中，D52存電壓上限值，D54存電壓下限值。</p><p>　　M0控制升壓指令，M1保持電壓不變，M2控制降壓指令。</p><p>　　電壓調(diào)節(jié)完畢后通過(guò)跳轉(zhuǎn)指令，重新對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)區(qū)間比較指令判斷所需補(bǔ)償

82、的無(wú)功功率值，然后再發(fā)出電容投入或切除指令。</p><p>　　下圖是無(wú)功功率與預(yù)設(shè)無(wú)功功率上限下限值的區(qū)間比較指令：其中D70存無(wú)功功率下限值，D68存無(wú)功功率上限值。</p><p>　　圖4-9 判斷無(wú)功功率大小</p><p>　　當(dāng)（D71，D70）>（D67，D66）時(shí)，M3為ON狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)（D67，D

83、66）>（D69，D68）時(shí)，M5為ON狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)處于其他區(qū)間時(shí)，M4為ON狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)無(wú)功功率小于下限值，輔助繼電器M0接通，如此控制電容器組切除的指令見(jiàn)附錄圖1。</p><p>　　通過(guò)將所需切除的電容值與200KV·A、300 KV·A、400 KV·A、500 KV·A、6

84、00 KV·A、700 KV·A做多次區(qū)間比較，確定所需切除的電容值，若超出能夠切除的范圍，則輸出報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　輔助繼電器M12、M13、M14分別控制100KV·A、200KV·A、300KV·A的電容器組切除。</p><p>　　當(dāng)無(wú)功功率大于上限值，輔助繼電器M2接通，控制電容器組切除的指令見(jiàn)附圖2。</p&

85、gt;<p>　　通過(guò)將所需投入的電容值與200KV·A、300 KV·A、400 KV·A、500 KV·A、600 KV·A、700 KV·A做多次區(qū)間比較，確定所需投入的電容值，若超出能夠投入的范圍，則輸出報(bào)警信號(hào)[16]。</p><p>　　輔助繼電器M6、M7、M8分別控制100KV·A、200KV·A、30

86、0KV·A的電容器組投入。</p><p>　　4.2.7 投切狀態(tài)的具體梯形圖</p><p>　　圖4-10 電容器投入</p><p>　　前三個(gè)表示所需無(wú)功功率與200再進(jìn)行判斷：當(dāng)K200>D52時(shí)，M3為ON狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)K200=D52時(shí)，M3為ON狀態(tài)。</p><p>

87、　　當(dāng)K200<D52時(shí)，M3為ON狀態(tài)。</p><p>　　第四個(gè)當(dāng)所有電容器都投入，功率因數(shù)還過(guò)低，系統(tǒng)將啟動(dòng)報(bào)警。</p><p>　　當(dāng)M2為ON時(shí)的梯形圖如下所示：</p><p>　　圖4-11 電容器切除</p><p>　　所需無(wú)功功率與200再進(jìn)行判斷：當(dāng)K200>D52的當(dāng)前值時(shí)，M220為ON狀態(tài)。<

88、/p><p>　　當(dāng)K200=D52的當(dāng)前值時(shí)，M221為ON狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)K200<D52的當(dāng)前值時(shí)，M222為ON狀態(tài)。</p><p>　　上面的梯形圖中，中間繼電器M3將啟動(dòng)100KVA電容投入，M4將啟動(dòng)200KVA。電容投入，M11將啟動(dòng)200KVA，300KVA兩電容器投入，M14將啟動(dòng)200KVA，300KVA，400KVA投入；而

89、M221將啟動(dòng)200KVA電容切除，M224將啟動(dòng)200KVA，300KVA電容切除，M231將啟動(dòng)200KVA，300KVA，400KVA切除。</p><p><b>　　第五章 結(jié)論</b></p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)讓我進(jìn)一步學(xué)習(xí)了無(wú)功功率補(bǔ)償和PLC編程的基本知識(shí)，并且讓我能獨(dú)立的設(shè)計(jì)和編輯電路圖和程序?，F(xiàn)在，我初步懂得了怎樣用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功

90、補(bǔ)償，以及實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾饬x。</p><p>　　電網(wǎng)中無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置，與電網(wǎng)的供電電壓質(zhì)量關(guān)系十分密切。合理安裝補(bǔ)償設(shè)備可以改善電壓質(zhì)量。本設(shè)計(jì)當(dāng)中我具體介紹了一種自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置，此裝置可用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償、從離線處理到實(shí)時(shí)處理、從就地平衡到全網(wǎng)平衡、單獨(dú)控制到集中控制。這樣就避免了人工監(jiān)視、手動(dòng)投切的各種弊端（如響應(yīng)慢、誤操作、工作量大等），電壓水平的合格性和穩(wěn)定性得到了顯著

91、提高，整個(gè)電網(wǎng)的網(wǎng)損降到了盡量低的程度。</p><p>　　我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是用控制面板、電壓電流互感器、相位檢測(cè)和判別電路、FX-4AD、投切電容裝置等主要硬件組成。而軟件部分的設(shè)計(jì)是用PLC（FX三菱系列）實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　確定電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮侠矸绞胶团渲檬悄軌蛴行У鼐S持配電系統(tǒng)的電壓水平，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，避免大量無(wú)功功率的遠(yuǎn)距離傳輸。這對(duì)降損節(jié)能，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效

92、益有著重要的意義。</p><p>　　經(jīng)過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我進(jìn)一步把書(shū)本的所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，對(duì)以后的工作和生活帶來(lái)極大的幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王宏文.自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.3:11-69.</p><p>　　[2

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94、邱野.中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化的必要性及其PLC實(shí)現(xiàn)方案[J].學(xué)術(shù)期刊,2004.5.</p><p>　　[6] 廖長(zhǎng)初.FX系列PLC編程及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.4:29-112.</p><p>　　[7] 俞國(guó)亮.PLC原理與應(yīng)用(三菱FX系列)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.6.4:33-54.</p><p>　　[8] 賀建閩

95、,黃治清,李群湛,余俊祥.晶閘管投切電容補(bǔ)償測(cè)控系統(tǒng)[J].科技期刊,1998.10,20(5).</p><p>　　[9] 蘇小林,孟濤.PLC在發(fā)電廠變電所中央信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].數(shù)字化期刊,2002:51-52. </p><p>　　[10] 王雷.無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算及電壓無(wú)功投切判據(jù)分析[J].數(shù)字化期刊,2001:17-19.</p><p>　　[11

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97、Z. Gandhare. Dynamic Compensation of Reactive Power for Integration of Wind Power in a Weak Distributio Network [J]. Science. 2006.6.</p><p>　　[15] Gyugyi L, Otto R A, Putman T H.Principles and Applications

98、of Static, Thristor-controlled Shunt Compensators[J]. IEEE Trans. on Power Apparatus and System,1978.4, 97(5). </p><p>　　[16] Hans Berger.Automation with FX2N in LAD and FBD [M].Erlangen and Munich:Publics M

99、CD Corporate Publishing[M].IEEE Transactions on Industry Applications,2001:21-44.</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　至此論文完成之際，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師何芳老師致以最誠(chéng)摯的敬意和感謝。從論文選題、課題研究到論文撰寫(xiě)，整個(gè)過(guò)程都得到了指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和幫助。實(shí)

100、際上，在我的四年大學(xué)生活中每一步學(xué)習(xí)都凝結(jié)著導(dǎo)師大量的心血和精力。何芳老師那嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、瀟灑的學(xué)者風(fēng)范、大膽開(kāi)拓的進(jìn)取精神，都深深地感染了我。在學(xué)習(xí)和研究上，老師給我創(chuàng)造了一個(gè)和諧自由的環(huán)境，激發(fā)了我充分的積極性，所有這些都將使我受益終生。</p><p>　　同時(shí)，在四年的學(xué)習(xí)中，我還得到了系里其他老師和同學(xué)、朋友們的幫助，讓我這四年生活的開(kāi)心、愉悅。</p><p>　　另外，感謝

101、我的家人，正是他們多年來(lái)默默的支持和關(guān)心，才使我得以最終順利完成學(xué)業(yè)，在此向他們表示最深情的謝意，謝謝他們對(duì)我的無(wú)私奉獻(xiàn)！</p><p>　　最后，謹(jǐn)向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的人致以最最衷心的感謝！</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　圖1 無(wú)功功率低于下限時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償程序</p><p>　　圖