基于PLC的无功补偿装置_毕业设计论文.doc

第1章 绪 论 近来，特别是这些年发展，由于我们国家电力设备的容量不断地增加，有效缓解了我国现阶段的紧张供电的局面。但随着供电量的增加，系统线损也将增大。据统计，电力系统的无功功率损耗最多可达总发电容量的20%~30%。相当于大约1/4 的发电容量都将用来抵消输配电过程中的功率损耗。所以功率因数越低对电力系统运行越不利，主要原因有如下两方面： 1、 由于发电机以及变压器的设备额定容量，它在数值上等于可以发出的最大功率额定。其相关的视在功率公式为 SN=UN IN。因为发电机在额定工作状态下发出的有功功率为： P= UIcosφ 当负载的功率因数cosφ=1 时， PN=SN 其容量得到了充分利用。有一种情况就是一旦负载的功率因数它的值小于1时，这会出现发电机的U和I的额定值不能够被超过，与此同时我们可以发现这时的发电机它能发出的有功功率P比较小，但是无功功率Q反而数值是比较大。我们了解到由于Q越大，系统中的电路以及电源之间能够进行的能量之间互换的规模也就越大，所以发电机产生的能量因为不能够充分地利用，从而白白的浪费。而且，与发电机相关配套的原动机及变压器等设备也不能充分利用。 2、 通过了解我们可以发现当U一定的情况下，由于对负载传送一些有功功率P时，由于cosφ它的值反而会降低，所以此时系统的输电线路中存在的电流则越大。不仅仅增大了线路上存在的压降，与此同时也加大了系统中线路的功率消耗。由此可见，如果我们能够提高电网的cosφ也就是对无功功率进行补偿，那么对我们生活息息相关的很多方面都有着十分重要的意义。 1.1 相关设计方案的研究 1.1.1传统的智能控制方案 在实现智能化时代之前的配电网的自动化系统主要由主基站和远方终端单元（我们通常称作为RTU）、能够对远方的六氟化硫进行控制、系统中线路装设的传感器以及相应的真空开关、能够实现通信信号等几个重要的成分组合而成。并且我们可以看到远方终端控制单元可以进行数据量的自动收集。比如我们熟知的开关相应的状态量以及模拟量的测量收集，并且现今科技领域有专门的信道能够将这些数据传递到监测中心室的主系统内； 目前RTU存在两种实现方案，直流采样方案和交流采样方案。 其中经过更深入的分析后发现交流采样方案的可靠性要更加高，在很多领域都应用到了。这种类型的远方终端设备直接使用数模的转换技术，用来对需要采集的对象（例如交流电量等）进行采集和计算，并且可以达到智能化不需要其设备也可进行，但是唯一需要的则是快速的数字处理以及配合单元进行工作，这样便可以对我们所采集到的数据进行综合的分析和归类。 两种方案主要应用在： 1、 在我们现今的电力系统的远方的终端装置的功能上更加注重数据的模拟及采集，并且在中低压配电网相联系的开关房、具有开闭开闭功能的配电房及其他自动化的种类，这些往往动作更加频繁，更加注重数据的模拟以及采集的功能。 2、 在规范中低压配电网的自动化设备时，更要求其具有灵活、易操作、易于检修和维护以及能够抵抗十分恶劣的环境等特点。 3、 自动化设备适用于中低压配电网时，在功能上要求其更加模块化以及规范化，并且在硬件层面上要求做到更加可靠和简便。在使用同一套简单的硬件时候，只需设置一下初步步骤，就能够满足不同层面、不同制式的要求。 综上所述，科技水平进步的同时我们有必要进行新型的、异于传统结构模块的自动化远方终端设备研发，以适用于中低压配电网的特点满足其自动化需求。 1.1.2本文的研究目的与内容 由于电力系统中承受的负载存在感性过重，从而导致了具有感性的无功十分大，电能的产能品质下降，cosφ过低。所以我们采取的措施主要是在系统低压侧假装无功补偿的装置，来提高系统的优质性以及提高cosφ。 本文针对目前无功补偿控制装置及相关知识进行了深入的研究，在此基础上，采用三菱公司生产的Fx系列进行设计研发。通过智能化的控制，降低电网无功功率，提高功率因数的目的。 此外还可以降低母线电压损失，提高电网电压水平；降低负序电流对电网的破坏、对设备的损耗；以及减少母线电压损失，提高电网电压水平； 本次PLC方案在具体设计时，包括以下几个步骤： 1、 设计总体框架图。通过对电网的基本情况以及自动化的具体要求，确定系统需要进行补偿的整体框架图。 2、 确定通信方案。根据系统的电力分布以及具备的能力大小情况，而推敲本次设计的方案，主要攻克的方面是通信系统的选择和分析。 3、 PLC选型。选择恰当型号的PLC 来实现RTU功能。 了解PLC的能力是否具有规范化以及智能动态化，是否轻灵简便、合理的对模拟量的输入和输出点、测量数据以及调节控制的转换系统的统筹整合。 目前，绝大多数生产设备的厂家，其产品的质量都可以满足通信以及模块化的要求。例如，欧姆龙系列，三菱系列，西门子的较高级别的PLC系列等。根据本次具体情