面向用户侧节能优化控制无功实时检测与补偿系统设计(附件)【字数：12994】
摘 要无功实时检测与补偿系统从理论上来说是在电力系统上建立一种无功补偿装置，它能够提高变压器的有功输出和变压器的使用效率，从而提高供电安全与可靠性。因此在我们的生活中，越来越需要无功补偿装置。所以，我们要选取恰当的补偿装置，改善电网质量，降低的损耗。此次设计主要是通过无功补偿装置对电网中电流电压进行检测与显示，然后通过计算得到现在电网中的功率因数和需要的无功补偿量，通过三菱PLC的编程控制，以此来增加或减少电网中的电容量，即投切电容，来对电网中电压或无功的状态进行监视，然后在进行实时控制补偿。电容器在PLC的控制下，能够自动调节电容器投切。即当无功超出下限值，控制切除电容器，使分接头电压降低；当无功超出上限值时，控制投入电容器，使分接头电压升高。从而使用户侧的电压稳定，同时减少用户的电能消耗。
目 录
第一章 绪论 1
1.1无功补偿的目的与意义 1
1.2传统的智能控制方案 1
1.3 无功补偿发展现状与发展趋势 2
1.3.1无功补偿装置的类型 2
1.3.2无功补偿技术的发展 2
1.4 用户侧无功补偿的分析 3
1.4.1用户侧无功补偿的现状分析 3
1.4.2用户侧无功补偿配置方案 4
1.4.3无功补偿对用户的益处 4
1.5 PLC的现状及优势 4
1.5.1 PLC的现状 4
1.5.2 PLC的优势 4
1.6本文研究的主要内容 5
第二章 用户侧无功补偿原理及补偿控制策略 6
2.1无功补偿原理 6
2.1.1无功功率 6
2.1.2功率因数 6
2.1.3无功补偿 7
2.1.4无功补偿的作用 7
2.2无功补偿电容器的选择方法 8
2.4选择补偿电容器的原则 11
第三章 系统的性能指标与硬件设计 12
3.1本课题技术参数 12
3.2投切电路设计 12
3.3系统控制图 13
3.4硬件的选型说明 14
3.4.1 PLC 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.4.2相位检测与判别 15
3.4.3触摸屏 17
3.4.4电流互感器 18
3.4.5电压互感器 18
3.4.6电量变送器 19
3.4.7模拟量输入模块 20
第四章 控制系统软件设计 22
4.1程序流程图 22
4.2程序设计 22
4.2.1 GXWorks2简介 22
4.2.2 GT Designer2简介 23
4.2.3 PLC程序的编写 23
4.3仿真结果 26
4.4用户侧的节能分析 28
4.4.1电力输电系统 28
4.4.2用户侧节能分析 28
4.4.3用户侧电压损耗分析 30
4.5总结 30
结论和展望 32
致 谢 33
参考文献? 34
附录 35
第一章 绪论
1.1无功补偿的目的与意义
改革开放以来，随着我国经济实力越来越强，带动着我国工农事业的高速发展，从而大大增加了电网中电动机等感性负载设备，从而增加了电网中无功功率的消耗，加大了电网的消耗容量，使我国电力供应不足或是长期处在低电压的运行状态，使系统的稳定性大大降低，用户侧经受不住强烈的负荷变化冲击，容易造成用户侧大面积的停电，给人们的生活带来巨大影响。因此，我们必须从根源上解决此问题，最大化的利用电力资源。
改革开放前的电能质量已经不能满足现在人的要求，并且用户侧的电气设备存在着某些问题，导致电网出现许多地方的无功不平衡，为了使电网更加稳定的运行，从而急需更高要求的电压质量。而电压质量的优劣又直接与电网中无功潮流的分布是不是合理有关，它与电网的安全、经济与稳定的运行有着莫大的关系。
当前在我国，用户侧的补偿方式大多采用低压电压器侧集中补偿与低压母线侧集中补偿方式，对于用户侧的无功损耗的补偿却少之又少。对此，我们能够通过无功分量的直接分析方法或灵敏度的直接分析方法，来探索到补偿电容最适合的位置和得知电容的容量。由实例情况计算得悉，当系统中补偿电容时，用户侧线路电圧的损耗明显降低，经济效益得到了明显的提高，但电网中无功功率因数无限的接近于1时，电网中的电能损耗明显的趋近于0。要全面的考虑到用户的用电稳定性，用电经济性和用电的安全性，研究用户侧的无功补偿变得越来越不可等待。
1.2传统的智能控制方案
早期的配电网中用户侧的自动化系统尚不完善，主要是由主基站、通信电缆、RTU（远方终端单元）、真空开关及传感器、远程控制器对控制SF6进行控制等组成。系统中的大部分RTU可以对出现的各种模拟量、开关状态量等进行自动收集，通过专用通道传到主站系统，然后主站系统对其进行监控；还有部分RTU可以进行人机化控制，按照监控人员的特定指示与特定的指令进行特定的操作，同样的，RTU会把操作后的结果返还到主站系统然后对其进行全方位的监控。
这种类型的RTU大体上有两种可以实现的方案，一种是直流采样方案，另一种是交流采样方案。交流采样方案有着更高更好的可靠性。此种类型的RTU是虽然能够直接进行数模的转换，但是也需要其他单元的配合，然后对采集到的数据进行归类、分析，例如快速的数字处理单元。
我们总结一下，这种RTU主要运用在以下情况中：
1）更具有模范化、规范化的用户侧的配电网中，硬件更加可靠简便；
2）更加重视数据的采集和之后对其的模拟的电力系统的终端上；
3）具有灵活与方便的用户侧低压设备，以及能够抵抗严格要求的环境且便于保护与维修的地方；
由此可知，随着中国科技的不断发展，在用户有着更高要求的情况下，我们有必要且必须研究出与传统大相径庭的、新颖的、合理的、有用的RTU，以适应用户侧的配电网自动化的需要，更好的解决用户的不断增加的要求。
目 录
第一章 绪论 1
1.1无功补偿的目的与意义 1
1.2传统的智能控制方案 1
1.3 无功补偿发展现状与发展趋势 2
1.3.1无功补偿装置的类型 2
1.3.2无功补偿技术的发展 2
1.4 用户侧无功补偿的分析 3
1.4.1用户侧无功补偿的现状分析 3
1.4.2用户侧无功补偿配置方案 4
1.4.3无功补偿对用户的益处 4
1.5 PLC的现状及优势 4
1.5.1 PLC的现状 4
1.5.2 PLC的优势 4
1.6本文研究的主要内容 5
第二章 用户侧无功补偿原理及补偿控制策略 6
2.1无功补偿原理 6
2.1.1无功功率 6
2.1.2功率因数 6
2.1.3无功补偿 7
2.1.4无功补偿的作用 7
2.2无功补偿电容器的选择方法 8
2.4选择补偿电容器的原则 11
第三章 系统的性能指标与硬件设计 12
3.1本课题技术参数 12
3.2投切电路设计 12
3.3系统控制图 13
3.4硬件的选型说明 14
3.4.1 PLC 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.4.2相位检测与判别 15
3.4.3触摸屏 17
3.4.4电流互感器 18
3.4.5电压互感器 18
3.4.6电量变送器 19
3.4.7模拟量输入模块 20
第四章 控制系统软件设计 22
4.1程序流程图 22
4.2程序设计 22
4.2.1 GXWorks2简介 22
4.2.2 GT Designer2简介 23
4.2.3 PLC程序的编写 23
4.3仿真结果 26
4.4用户侧的节能分析 28
4.4.1电力输电系统 28
4.4.2用户侧节能分析 28
4.4.3用户侧电压损耗分析 30
4.5总结 30
结论和展望 32
致 谢 33
参考文献? 34
附录 35
第一章 绪论
1.1无功补偿的目的与意义
改革开放以来，随着我国经济实力越来越强，带动着我国工农事业的高速发展，从而大大增加了电网中电动机等感性负载设备，从而增加了电网中无功功率的消耗，加大了电网的消耗容量，使我国电力供应不足或是长期处在低电压的运行状态，使系统的稳定性大大降低，用户侧经受不住强烈的负荷变化冲击，容易造成用户侧大面积的停电，给人们的生活带来巨大影响。因此，我们必须从根源上解决此问题，最大化的利用电力资源。
改革开放前的电能质量已经不能满足现在人的要求，并且用户侧的电气设备存在着某些问题，导致电网出现许多地方的无功不平衡，为了使电网更加稳定的运行，从而急需更高要求的电压质量。而电压质量的优劣又直接与电网中无功潮流的分布是不是合理有关，它与电网的安全、经济与稳定的运行有着莫大的关系。
当前在我国，用户侧的补偿方式大多采用低压电压器侧集中补偿与低压母线侧集中补偿方式，对于用户侧的无功损耗的补偿却少之又少。对此，我们能够通过无功分量的直接分析方法或灵敏度的直接分析方法，来探索到补偿电容最适合的位置和得知电容的容量。由实例情况计算得悉，当系统中补偿电容时，用户侧线路电圧的损耗明显降低，经济效益得到了明显的提高，但电网中无功功率因数无限的接近于1时，电网中的电能损耗明显的趋近于0。要全面的考虑到用户的用电稳定性，用电经济性和用电的安全性，研究用户侧的无功补偿变得越来越不可等待。
1.2传统的智能控制方案
早期的配电网中用户侧的自动化系统尚不完善，主要是由主基站、通信电缆、RTU（远方终端单元）、真空开关及传感器、远程控制器对控制SF6进行控制等组成。系统中的大部分RTU可以对出现的各种模拟量、开关状态量等进行自动收集，通过专用通道传到主站系统，然后主站系统对其进行监控；还有部分RTU可以进行人机化控制，按照监控人员的特定指示与特定的指令进行特定的操作，同样的，RTU会把操作后的结果返还到主站系统然后对其进行全方位的监控。
这种类型的RTU大体上有两种可以实现的方案，一种是直流采样方案，另一种是交流采样方案。交流采样方案有着更高更好的可靠性。此种类型的RTU是虽然能够直接进行数模的转换，但是也需要其他单元的配合，然后对采集到的数据进行归类、分析，例如快速的数字处理单元。
我们总结一下，这种RTU主要运用在以下情况中：
1）更具有模范化、规范化的用户侧的配电网中，硬件更加可靠简便；
2）更加重视数据的采集和之后对其的模拟的电力系统的终端上；
3）具有灵活与方便的用户侧低压设备，以及能够抵抗严格要求的环境且便于保护与维修的地方；
由此可知，随着中国科技的不断发展，在用户有着更高要求的情况下，我们有必要且必须研究出与传统大相径庭的、新颖的、合理的、有用的RTU，以适应用户侧的配电网自动化的需要，更好的解决用户的不断增加的要求。
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