基于PLC的10KV动态无功补偿控制系统毕业论文.doc

基于PLC的10KV动态无功补偿控制系统毕业论文 目 录 第 一 章 绪论 1 1.1 课题研究的背景 1 1.2 无功补偿研究及发展趋势 1 1.3 本文主要研究内容 3 1.4 用PLC实现的投切电路结构及原理 4 第 二 章 电网参数测量算法与无功补偿研究 5 2.1 概述 5 2.2 电网参数测量算法研究 5 2.3 无功补偿原理 6 2.4 无功补偿控制量的选择 9 第 三 章 系统硬件设计 12 3.1 电子式无功功率自动补偿控制器 12 3.1.1 检测功率因素值的检测单元 12 3.1.2 无功功率单元与电平比较单元 14 3.1.3 投切控制部分 14 3.1.4 过压保护部分 14 3.1.5 存在的主要问题 14 3.2 PLC选型及模拟量扩展模块的选择设计 14 3.3自动投切程序设计 17 3.3.1 实时自动投切流程 17 3.3.2 手动投切自动流程 17 3.3.3 自动切换程序流程 18 3.4 投切方式的选择原则 18 第 四 章 系统软件设计 20 4.1 系统软件综述 20 4.2 信号采集模块 22 4.3 显示处理模块 22 4.4 保护模块 24 第 五 章 实验与总结 25 5.1 实验原理 25 5.2 主要功能 25 5.3 应用领域 26 5.4 SVG技术优势 28 5.6 总结与展望 29 致 谢 31 参考文献 32 第 一 章 绪论 1.1课题研究的背景 近年来，随着我国国民经济的不断增长，我国的电力工业也有了迅猛发展。同时电力网中的无功问题也已慢慢受到人们的高度重视，这是由于随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛。而大多数电力电子设备的功率因数很低，它们所消耗的无功功率在电力系统所输送的电量中占有很大的比例。无功功率增加会导致电流的增大，设备及线路的损耗增加，导致大量有功电能损耗。同时使电网功率因数降低、系统电压下降。无功功率如果不能就地补偿，用户负荷所需要的无功功率全靠发、配电设备长距离提供，就会使配电、输电和发电设施不能充分发挥作用，降低发、输电的能力，使电网的供电质量恶化，严重时可能会使系统电压崩溃，造成大面积停电事故。 据报道，我国平均每年因为无功分量过大造成的线损高达15%左右，折算成线损电量约为1200亿千瓦时。假设全国电力网负载总功率因数为0.85，采用无功补偿装置将功率因数从0.85提高到0.95时，则每年可以降低线损约240亿千瓦时。近年来，随着电网负荷的增加，对无功功率的要求也愈来愈严格。由于无功功率同有功功率同等重要，是保证电能质量不可或缺的一部分。所以在电力系统中进行无功功率补偿必不可少，这对电力系统安全、可靠运行有着很重要的意义。 电力系统网络元件的阻抗主要是阻感性的，因此，在输送有功功率时，就要求送电端和用电端的电压有一相位差，这很容易实现;而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这就不容易实现了。不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载同样也需要消耗无功功率。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，即就地无功补偿。 无功补偿的作用主要有以下几点: (1)提高供用电设备及负载的功率因数，减少设备容量，降低功率损耗。 (2)稳定用电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电网中合适的地点就地安装动态补偿装置能够改善输电网络的稳定性，提高输电能力。 (3)在电气化铁道等一些三相负载不平衡的系统中，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负荷。 1.2无功补偿研究及发展趋势 无功补偿可以减少电力损耗，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约2%--3%左右，使用电容提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失；改善供电品质，无功补偿可以提高功率因数，减少负载总电流及电压降。于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提高二次侧电压。 常用补偿的方法:一种是集中补偿(补偿电容集中安装于变电所或配电室, 便于集中管理)； 一种是集中与分散补偿相结合补偿电容一部分安装于变电所；另一部分安装于感性负载较大的部门或车间，这种是设备补偿。根据变压器10KV/6000V负载的特点系统采用适合采用集中补偿。 目前, 性能可靠、应用较广泛的无功补偿技术主要有静止无功补偿器(SVC)、静止无功发生器(SVG) 等。SVG是利用可关断大功率电力电子器件(如IGBT) 组成自换相桥式电路, 通过调节电路交流侧输出电压的幅值和相位或者直接控制其交流侧电流, 使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流, 实现动态无功补