无功实时检测与补偿可视化人机交互设计【字数：9875】
摘 要在电网中功率因数的增加是装置无功补偿设备的最主要目的，同时也可以提高供电效率，大大降低输电线路的损耗，改善电力环境。所以，在电力系统中无功补偿装置有着很重大的作用。如果要改善电网的质量，必须正确选择补偿设备，以尽可能减少网络的损耗。本项目需要完成测量电网电流和线路电压，计算所需的电流功率因数，用电容组进行投切，使用GX-Works2软件编写PLC程序，并与电容的输入和输出进行通讯。人机交互使用组态王6.55软件进行检测和控制相应数据的显示，本项目的意义是为了实现用人机界面完成对无功功率的实时检测和补偿。
目 录
第1章 绪论 1
1.1?无功补偿的目的及意义 1
1.2无功补偿的现状及发展趋势 2
1.2.1?无功补偿的发展现状 3
1.2.2?无功补偿的发展趋势 3
1.3 PLC的优点与应用 3
1.4本文研究设计的主要内容 4
第2章 无功补偿原理及补偿控制策略 5
2.1?无功补偿原理 5
2.1.1无功补偿的作用 5
2.1.2无功补偿提高设备供电能力的基本原理 6
2.1.3无功补偿电容器的特点 6
2.2一般补偿装置会产生的问题和解决方法 7
2.3并联补偿电容器的配置原则 7
第3章 系统技术参数及硬件选型 9
3.1?控制系统框图 9
3.2本课题参考的技术要求 9
3.3 硬件选型 10
3.3.1?控制器的选型 10
3.3.2 三菱FX2N4AD模块 12
3.3.3电压变送器 12
3.3.4 电流变送器 13
3.3.5 触摸屏的选用 14
第4章 控制系统设计 15
4.1?电容器投切电路的设计 15
4.2控制系统图 15
4.3利用GXWorks2编写PLC梯形图程序 16
第5章 人机交互设计 18
5.1人机控制界面的设计 18
5.1.1 触摸屏的设计 18
5.1.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
组态王的设计 21
5.1.3 无功功率补偿的组态界面的设计 22
5.1.4 设计结论 24
结论和展望 25
致 谢 26
第1章 绪论
1.1?无功补偿的目的及意义?
20世纪90年代，中国仍处于经济复苏阶段。发展的重点不在电网上。电网的电能质量也较少考虑在内。由于工业化水平进展不够快，制造工艺不是很高，制造业也是相对的。在其他国家，它相对落后。在此时的人们感知中，只要能够保证电能的输入和输出，电网就能保证正常运行。随着中国经济在最近数十年来的快速发展，它具有电力工业推动的快速发展，装机容量已大大增加，输变电质量有设备和电源的自动化水平也经历了很大的变化。但随着各种充电能力的发展，我们也面临着许多新的困难和障碍。
电力短缺问题严重影响了我国经济发展的步伐。为了解决这个问题，而不为未来的能源供应带来任何隐患或威胁，第一个国家需要为各地拨放资金并增加发电量。其次，要从根本上解决问题，小心节约用电，发电。将现有的电力设备最大限度的利用，不浪费一分资源。总结来说就是要开源和节流并举[1]。
目前，我国在配电网中通常采用平衡法：
1.安装并联电容器组从而实现在高低压配线中集中补偿。
2.在配电变压器的低压侧和用户的配电板上安装并联补偿电容器从而实现分组补偿。
3.单台电动机上安装并联电容器实现就地补偿。
我们可以安装PFC从而达到降低功耗，增加功率因数，充分发挥设备传输性能的潜力的目的。
无功补偿能力的计算中需要注意：
1.为了避免过补偿而增加功率损耗在低负载时是最浪费的；
2.每千伏的补偿容量的损失随着功率因数的增高而减小，因此在正常情况下，功率因数为0.95最为合适。
在平衡法的三种方法中，单台电动机就地补偿没有另外两种方法的弊端，因此是一个比较完善的补偿方法。
（1）无功功率在直接并联链接电容器和电动机同时导通或者挂断时是不可改变的，功率因数总是在延迟状态，对用户和电网都有利。
（2）有助于降低电机的起动电流，减少接触器的火花，提高ECU运行的可靠性，延长电机和控制器的使用寿命。无功电流引起的功率损耗在补偿功率因数为1时可以大大降低，并且电压可以显着调节。因此，自古以来的无功补偿一直 是配电系统中的关键问题[2]。
1.2无功补偿的现状及发展趋势?
目前的无功补偿装置类型如下图[3]:?
/
图11 无功功率补偿装置
安装同步调相机相对于固定补偿电容更为麻烦，投入成本高。 这种补偿方法很少用于无功补偿。
虽然固定补偿电容器容量有级,但是在连续调节下会受到限制,可能会产生谐振。
与上面相比，机械开关电容器组（MSC）相对简单，可以分为组和组，但不是动态无功补偿。 由于价格低廉，所以首选负荷波动较小的地区，因此它们有更广阔的发展前景。
现在使用最多的是静止无功功率补偿器，由于它响应速度快，连续功率可调节的优点，所以在电力系统中使用广泛。
受控串联电容补偿是一种可以提高传输能力和系统稳定的串联补偿装置，是比较先进的补偿技术。
STATCOM，统称为静止无功发生器和高级静止无功功率补偿器（ASVC），是一种使用GTO补偿原理基于瞬时无功功率形成的换向逆变器。 SVG有两种电压和电流电桥电路。电压类型更常用，因为它在实际应用中具有方便的控制和低损耗。相较于SVC而言，SVG拥有适配速度更快，范围更广，功率调节更大，补偿特性更好的优点。
目 录
第1章 绪论 1
1.1?无功补偿的目的及意义 1
1.2无功补偿的现状及发展趋势 2
1.2.1?无功补偿的发展现状 3
1.2.2?无功补偿的发展趋势 3
1.3 PLC的优点与应用 3
1.4本文研究设计的主要内容 4
第2章 无功补偿原理及补偿控制策略 5
2.1?无功补偿原理 5
2.1.1无功补偿的作用 5
2.1.2无功补偿提高设备供电能力的基本原理 6
2.1.3无功补偿电容器的特点 6
2.2一般补偿装置会产生的问题和解决方法 7
2.3并联补偿电容器的配置原则 7
第3章 系统技术参数及硬件选型 9
3.1?控制系统框图 9
3.2本课题参考的技术要求 9
3.3 硬件选型 10
3.3.1?控制器的选型 10
3.3.2 三菱FX2N4AD模块 12
3.3.3电压变送器 12
3.3.4 电流变送器 13
3.3.5 触摸屏的选用 14
第4章 控制系统设计 15
4.1?电容器投切电路的设计 15
4.2控制系统图 15
4.3利用GXWorks2编写PLC梯形图程序 16
第5章 人机交互设计 18
5.1人机控制界面的设计 18
5.1.1 触摸屏的设计 18
5.1.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
组态王的设计 21
5.1.3 无功功率补偿的组态界面的设计 22
5.1.4 设计结论 24
结论和展望 25
致 谢 26
第1章 绪论
1.1?无功补偿的目的及意义?
20世纪90年代，中国仍处于经济复苏阶段。发展的重点不在电网上。电网的电能质量也较少考虑在内。由于工业化水平进展不够快，制造工艺不是很高，制造业也是相对的。在其他国家，它相对落后。在此时的人们感知中，只要能够保证电能的输入和输出，电网就能保证正常运行。随着中国经济在最近数十年来的快速发展，它具有电力工业推动的快速发展，装机容量已大大增加，输变电质量有设备和电源的自动化水平也经历了很大的变化。但随着各种充电能力的发展，我们也面临着许多新的困难和障碍。
电力短缺问题严重影响了我国经济发展的步伐。为了解决这个问题，而不为未来的能源供应带来任何隐患或威胁，第一个国家需要为各地拨放资金并增加发电量。其次，要从根本上解决问题，小心节约用电，发电。将现有的电力设备最大限度的利用，不浪费一分资源。总结来说就是要开源和节流并举[1]。
目前，我国在配电网中通常采用平衡法：
1.安装并联电容器组从而实现在高低压配线中集中补偿。
2.在配电变压器的低压侧和用户的配电板上安装并联补偿电容器从而实现分组补偿。
3.单台电动机上安装并联电容器实现就地补偿。
我们可以安装PFC从而达到降低功耗，增加功率因数，充分发挥设备传输性能的潜力的目的。
无功补偿能力的计算中需要注意：
1.为了避免过补偿而增加功率损耗在低负载时是最浪费的；
2.每千伏的补偿容量的损失随着功率因数的增高而减小，因此在正常情况下，功率因数为0.95最为合适。
在平衡法的三种方法中，单台电动机就地补偿没有另外两种方法的弊端，因此是一个比较完善的补偿方法。
（1）无功功率在直接并联链接电容器和电动机同时导通或者挂断时是不可改变的，功率因数总是在延迟状态，对用户和电网都有利。
（2）有助于降低电机的起动电流，减少接触器的火花，提高ECU运行的可靠性，延长电机和控制器的使用寿命。无功电流引起的功率损耗在补偿功率因数为1时可以大大降低，并且电压可以显着调节。因此，自古以来的无功补偿一直 是配电系统中的关键问题[2]。
1.2无功补偿的现状及发展趋势?
目前的无功补偿装置类型如下图[3]:?
/
图11 无功功率补偿装置
安装同步调相机相对于固定补偿电容更为麻烦，投入成本高。 这种补偿方法很少用于无功补偿。
虽然固定补偿电容器容量有级,但是在连续调节下会受到限制,可能会产生谐振。
与上面相比，机械开关电容器组（MSC）相对简单，可以分为组和组，但不是动态无功补偿。 由于价格低廉，所以首选负荷波动较小的地区，因此它们有更广阔的发展前景。
现在使用最多的是静止无功功率补偿器，由于它响应速度快，连续功率可调节的优点，所以在电力系统中使用广泛。
受控串联电容补偿是一种可以提高传输能力和系统稳定的串联补偿装置，是比较先进的补偿技术。
STATCOM，统称为静止无功发生器和高级静止无功功率补偿器（ASVC），是一种使用GTO补偿原理基于瞬时无功功率形成的换向逆变器。 SVG有两种电压和电流电桥电路。电压类型更常用，因为它在实际应用中具有方便的控制和低损耗。相较于SVC而言，SVG拥有适配速度更快，范围更广，功率调节更大，补偿特性更好的优点。
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