西門子S7-200在電力無功補償中的應(yīng)用
另外,控制器所.用的PLC是自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)與通訊技術(shù)三者有機結(jié)合的高科技產(chǎn)品。它作為用于工程控制的專用計算機,有諸多特點。特點如下:
1)可靠性高,抗干擾能力強。在PLC設(shè)計中,在硬件上對元器件進行嚴(yán)格的篩選和老化,采用電源多級濾波和穩(wěn)壓措施、電磁屏蔽、輸入輸出濾波、光電隔離及通道間絕緣、輸入電源和輸出電源均可相互獨立,還設(shè)置了聯(lián)鎖、檢測與診斷電路;在結(jié)構(gòu)上采用密封防塵抗震的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部封裝;在軟件上采用循環(huán)掃描的工作方式、程序語法檢查、故障檢測與診斷出錯后報警、保護數(shù)據(jù)、封鎖輸出及自動恢復(fù)等措施。所有的特殊設(shè)計使PLC的平均無故障間隔時間達10萬小時。
2)接口模塊功能強、品種多。
3)適應(yīng)性強,使用面廣。既可現(xiàn)場控制,又可遠(yuǎn)方控制。
4)編程簡單、直觀。
5)體積小,重量輕,功耗低。
四、無功補償控制器的功能(僅控制無功功率)
1.控制方式
1)自動控制:控制器自動識別系統(tǒng)運行方式,在相應(yīng)運行方式下進行電容器自動投切,完成系統(tǒng)的無功補償。
根據(jù)不同運行方式和系統(tǒng)無功量與功率因數(shù)上下界限,進行自動判斷,并進行電容器組的投切操作。
根據(jù)Q需補和Q需切與電容器最小容量的倍數(shù)和當(dāng)前系統(tǒng)運行方式,智能判斷需投切的電容器。
2)手動控制:在此控制方式下,控制器只發(fā)提示信息,由手動控制來完成電容器組的投切,從而進行系統(tǒng)無功補償。
2.系統(tǒng)運行方式
手動控制:轉(zhuǎn)換開關(guān)在手動位置,由就地手動操作接觸器;
退出位置:系統(tǒng)退出運行;
微機操作:轉(zhuǎn)換開關(guān)在微機位置,又分兩種情況,一是微機裝置自動控制;二是在裝置上手動控制,手動控制信號由裝置發(fā)出,裝置僅作投切提示。
3.運行方式設(shè)置
PLC系統(tǒng)采集1#進線開關(guān)、2#進線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)的位置,自動適應(yīng)一次系統(tǒng)的運行方式,可設(shè)置5種運行方式,具體如下:
?。?) 并列:手動設(shè)定兩臺主變同時運行),兩段母線相聯(lián)
(2)1撐變壓器單獨運行:只有1撐變壓器運行(1QF在合位,2QF在分位),兩段母線可能相連(3QF在分位或合位)。根據(jù)運行變壓器的電量參數(shù),若3QF在分位,僅控制有運行變壓器這段母線上的電容器:若3QF在合,兩段母線上的電容器統(tǒng)一控制。
?。?)2撐變壓器單獨運行:只有2撐變壓器運行(2QF在合位,1QF在分位),兩段母線可能相連(3QF在分位或合位)。根據(jù)運行變壓器的電量參數(shù),若3QF在分位,僅控制有運行變壓器這段母線上的電容器;若3QF在合,兩段母線上的電容器統(tǒng)一控制。
(4)分列:2臺主變壓器同時運行(1QF和2QF在合位),兩段母線不相連(3QF在分位),根據(jù)每段母線的電量參數(shù),兩段母線上的電容器分別控制,互不干涉。
(5)自動:根據(jù)系統(tǒng)運行時高壓斷路器的狀態(tài),自動識別系統(tǒng)運行方式,在相應(yīng)運行方式下進行電容器自動投切。
4.事件記錄功能
控制器可記錄電容器投入、切除的時間,母線運行方式變化的時間,接觸器拒動故障和接觸器動作次數(shù)等運行信息。
5.參數(shù)采集計算功能
控制器可采集兩段母線的三相電壓、三相電流,計算2臺主變壓器的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能,作為控制電容器投切的判據(jù)。例如:電容器投切的兩種情況:
?。?)電容器投切的判據(jù)1
1)無保護動作;
2)大于投切間隔時間(放電時間);
3)功率因數(shù)滯后,小于下限值,并超過一定的時間;
4)無功功率大于上限值,并超過一定的時間;
設(shè)2組電容器的容量為Qi. Q2,且Qi≤Q2。如果測量無功功率Qc《 Qi,不投;QiQ1+Q2,同時投入Q1、Q2。
?。?)電容器投切的判據(jù)2
1)有保護動作;
2)功率因數(shù)超前,大于上限值,并超過一定的時間;
3)無功功率小于下限值,并超過一定的時間;
設(shè)2組電容器的容量為Q1. Q2,且Qi≤Q2,如果測量無功功率Q。Q1+Q2,同時投入Qi. Q2。
6.參數(shù)設(shè)定功能
?。?)設(shè)置報警參數(shù)(母線過電壓、母線欠電壓、零序過電壓、進線過電流)的上限、下限值,設(shè)定報警時限;
?。?)設(shè)置電容器組投切間隔時間,設(shè)置延時時間(防止頻繁投切);
?。?)設(shè)置電容器組投切判據(jù)(無功功率、功率因數(shù))的上下限;
?。?)系統(tǒng)電壓互感器、電流互感器變比設(shè)定功能;根據(jù)互感器實際變比設(shè)定。
7.事件查詢功能
可查詢報警事件的類型、發(fā)生時間、解除時間等信息。
8.電容器組保護功能
電容器主進線柜過電流、過電壓、欠電壓,電容器組零序過電壓,過電流保護功能;
9.系統(tǒng)運行優(yōu)化功能;
10.密碼設(shè)定功能可進行密碼的設(shè)定。
11.通訊接口控制器具有RS485通訊接口,全面可靠的實現(xiàn)遙測、遙信、遙控功能。
五、技術(shù)參數(shù)
工作電壓:AC220V,50Hz
測量電壓:100V
測量電流:5A
輸出控制:16路,無源常開觸點
開關(guān)量采集:24路,無源觸點
功率因數(shù)上下限設(shè)置:0~1.O,級差0.01
電容器過電壓保護值:100~150V(二次電壓),級差1V
電容器欠電壓保護值:50~99V(二次電壓),級差1V
電容器過電流保護值:5~10A(二次電流),級差O.1A
環(huán)境溫度:-20~55℃
六、人機界面
選用臺灣臺達PWS1711觸摸屏作為人機對話界面,PWS1711觸摸屏主要參數(shù)如下:
顯示類型:液晶顯示,藍色STN,CCFL背光
顯示區(qū)域:116X87(5.7英寸)
字符高度:任意大小
操作方式:觸摸、漢顯、菜單式
可擴展內(nèi)存:256K
變量數(shù):128
畫面數(shù):256
人機對話界面主要有以下幾大部分:
?。?)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面
由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面,可進行PT變比和CT變比的設(shè)置,還可進行系統(tǒng)功率因數(shù)的上限值和下限值等的參數(shù)設(shè)置,完畢請“返回”。
?。?)無功控制系統(tǒng)界面
通過無功控制系統(tǒng)界面可進行控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)參數(shù)查詢、系統(tǒng)運行狀態(tài)查詢、事件查詢、手動控制和外部操作等功能,還可具體查詢事件發(fā)生的日期及時間。
(3)電容器組進線電流的查詢界面
通過電容器組進線電流查詢界面,可對斷路器4QF和5QF的A相和C相的電流進行查詢,查詢完畢請按“返回”。
?。?)電容器組零序電壓的查詢界面電容器組零序電壓的查詢界面,用來查詢電容器組零序電壓的大小,還可進行翻頁查詢。
(5)當(dāng)前記錄顯示界面
用來顯示當(dāng)前故障報警的時間及故障發(fā)生的具體信息,以便于操作人員及時準(zhǔn)確地切除故障,盡快恢復(fù)裝置的正常運行,還可由歷史記錄按鈕來查看以前發(fā)生的故障信息。查詢完畢按“返回”。
?。?)系統(tǒng)狀態(tài)運行界面
系統(tǒng)運行狀態(tài)查詢界面,用來查詢系統(tǒng)實際的運行方式,具體運行方式有:系統(tǒng)分列運行、并列運行、外部控制、微機控制、微機手動控制。分列運行包括1變單獨運行和2變單獨運行??捎煞搧磉M行設(shè)置,設(shè)置完畢按“返回”鍵。
?。?)母線電量參數(shù)查詢界面
母線電量參數(shù)查詢界面,可進行進線電流、母線電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)和頻率的查詢,I段和II段母線參數(shù)可進行翻頁查詢,查詢完畢按“返回”。
?。?)電壓零序、電壓保護設(shè)置界面
由電壓零序、電壓保護設(shè)置界面,可進行母線過電壓值、過電壓時限、母線欠電壓值、欠電壓時限、零序過電壓值、零序保護時限和4QF、5QF的CT變比等參數(shù)的設(shè)置。
?。?)過電流保護設(shè)置界面
過電流保護設(shè)置界面,可對投入1000kvar無功功率時,過電流保護的定值和電流保護動作時限進行設(shè)置。具體運行時,系統(tǒng)可根據(jù)運行方式和電容器投入組數(shù)自動進行保護動作值的計算。設(shè)置完畢按“返回”。
(10)開關(guān)當(dāng)前位置設(shè)置界面
開關(guān)當(dāng)前位置設(shè)置界面,用來設(shè)置斷路器、接觸器和轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置,具體設(shè)置應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前運行狀態(tài)和界面提示進行相應(yīng)的設(shè)置。設(shè)置完畢請按“返回”。
七、應(yīng)用體會
CPU226為主站時,用自由口通訊編寫通訊規(guī)約有一定難度,需反復(fù)推敲;最好能開發(fā)一個CRC校驗程序塊,好多接口協(xié)議采用CRC校驗;另外通訊口太少,僅有的兩個RS485口有時不夠使用,建議開發(fā)RS485通訊擴展模塊;模擬量采集時EM231的工作電源最好與外部傳感器的24VDC電源采用同一電源,否則有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)波動。
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