基于PLC的10KV动态无功补偿控制系统SVG;论文

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1、天津城市建设学院本科毕业论文基于PLC勺10KV动态无功补偿控制系统(SVG)Based on PLC 10 KV dynamic reactive compensationcontrol system(SVG)独创性声明本人声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以引用标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，没有伪造数据的行为。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。毕业设计（论文）作者签名：签字日期：年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定。同意学校保留 并向有关管理部门或机构

2、送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权天津城市建设学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权说明）毕业设计（论文）作者签名：签字日期：年 月 日骛楼静错瀨濟淑塹籟。指导教师签名：签字日期：年 月 日残摘要近年来，随着电力电子技术的快速发展，非线性负载的冲击性和不平衡性使电网的 无功损耗增加，而电网中无功功率的传输会造成无功损耗以及用电端电压下降，大量的 无功功率在电网中的传输使电能利用率大大降低且严重影响供电质量。 因此在电网中装 设无功补偿装置成

3、为满足电网无功需求的必要手段。 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。本文介绍的无功补偿装置整个系统利用 PLC技术、IGBT技术、链式逆变器技术等来 完成。功率单元采用链式结构 , 多个两电平 H 桥电路串联起来 , 以达到电压叠加的目 的。在10KV系统应用时,每相连接多个两电平逆变器模块。SVG连接电抗器、逆变器 组成,每相电路通过IGBT变流模块级联，经过连接电抗器直接接入10KV电网。SVG首 先通过充电电阻对直流侧电容充电至预定值 , 之后充电接触器闭合以短接充电电阻 , 充电过程结束 , 补偿装置并入电网开始工作； 并网一段时后 , 将固定电容器投入 , 主控 制器根据母线侧电压、 电流信号计算

4、得出需补偿的无功电流 , 并生成逆变器所需的 IGBT 驱动信号 , 控制逆变器产生与无功电流幅值相等、 相位相反的补偿电流 , 从而实现补偿 无功的目的。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。关键词：无功补偿；PLC SVG电容；ABSTRACTIn recent years, along with the power electronic technology development, the nonlinear load balance and the impact that the reactive power loss increases, and the power of reactive po

5、wer transmission will lead to network loss and step-down voltage, large Numbers of reactive power in the transmission grid to greatly reduce the energy utilization rate and the serious influence the quality of power supply. So in the power of reactive power compe nsati on devices become meet the dem

6、a nd of the reactive power n ecessary mean荞抟 箧飆鐸怼类蒋薔。This paper introduces the whole system of reactive power compensation equipment use PLC technology, IGBT inverter technology, chain technology to complete. Power units used by the chain structure, multiple two level H bridge circuit series up, in

7、order to achieve the purpose of voltage stack. In the 10 KV system application, each phase two level inverter connect to several modules. SVG by connection reactor, inverter components, each phase by IGBT module circuit converter cascade,after connection reactor connected directly 10 KV power grid.

8、SVG first by charging resistance on dc side capacitance charges to a preset value after charging contactor closed with the short by charging resistance, charging process over, compensation device connection with power grid began to work; When a grid, will be fixed capacitors investment, according to

9、 the main controller busbar voltage, current signal to the compe nsati on calculated!礴恳蹒骈時盡继價骚。Key words： reactive compensation PLC; SVG ； capacitanc萤桢广鳓鯡选块网羈泪。目录第 一 章 绪论 . 1 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1.1 课题研究的背景 11.2 无功补偿研究及发展趋势 11.3 本文主要研究内容 31.4 用PLC实现的投切电路结构及原理 4籟丛妈羥为贍债蛏练淨。第 二 章 电网参数测量算法与无功补偿研究 5 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2.

10、1 概述 52.2 电网参数测量算法研究 52.3 无功补偿原理 62.4 无功补偿控制量的选择 9第 三 章 系统硬件设计 123.1 电子式无功功率自动补偿控制器 12 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。3.1.1 检测功率因素值的检测单元 12 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。3.1.2 无功功率单元与电平比较单元 1 4擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3.1.3 投切控制部分 143.1.4 过压保护部分 143.1.5 存在的主要问题 143.2 PLC 选型及模拟量扩展模块的选择设计 1 4贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。3.3 自动投切程序设计 193.3.1 实时自动投切流程 193.3.2 手动投切自动流程 193.

11、3.3 自动切换程序流程 203.4 投切方式的选择原则 21第 四 章 系统软件设计 223. 系统软件综述 224. 信号采集模块 245. 显示处理模块 246. 保护模块 26第 五 章 实验与总结 27(1) 实验原理 27(2) 主要功能 27(3) 应用领域 28(4) SVG 技术优势 305.6 总结与展望 32致 谢. 33参考文献 . 34第一章绪论第一章绪论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

12、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。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。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

13、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【15】。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。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。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

14、，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。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。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。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。(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

15、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。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。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。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。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，实现动态无功补偿的目的。SVG是无功补偿 的重要发展方向，从本质上讲，SVG可以等效为大小可以连续调节的电容或电抗器，是 当前技术条件下最为理想的无功补偿形式。据 ABB公司2001的统计，目前全世界SVG 的投运容量超过 32000Mvar，