關鍵詞：無功補償 ;PLC;功率因數(shù);電容器

1 引言

　　近年來,我國電力裝機容量速度增加,大大緩解了供電緊張的局面旷糟。隨著供電量的增加,系統(tǒng)線損也將增大芜醉。據(jù)統(tǒng)計,電力系統(tǒng)的無功功率損耗最多可達總發(fā)電容量的20%～30%,也就是說大約1/4的發(fā)電容量都將用來抵消輸配電過程中的功率損耗。所以功率因數(shù)越低巾鹰，對電力系統(tǒng)運行越不利屠睡，主要原因有如下兩方面：

　　1）發(fā)電機、變壓器的額定視在功率為S_N=U_NI_N其摘，它代表設備的額定容量腌馒，在數(shù)值上等于允許發(fā)出的最大功率。因為發(fā)電機在額定工作狀態(tài)下發(fā)出的有功功率為
　　P=UIcosφ
　　當負載的功率因數(shù)cosφ=1時寡花，P_N=S_N掐划，其容量得到了充分利用。當負載的功率因數(shù)cosφ<1時昼钻，發(fā)電機的電壓和電流又不容許超過額定值掸屡，顯然，這時發(fā)電機所能發(fā)出的有功功率較小然评，而無功功率則較大仅财。無功功率越大，電路與電源之間能量交換的規(guī)模越大碗淌，發(fā)電機發(fā)出的能量得不到充分利用盏求。同時，與發(fā)電機配套的原動機及變壓器等設備也不能充分利用亿眠。

　　2）在電壓一定的情況下碎罚，對負載輸送一定的有功功率時磅废， 功率因數(shù)愈低，輸電線路的電流就愈大荆烈。不僅增大線路上的壓降拯勉，同時也加大了線路上的功率損耗。

　　由此可見憔购，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)即無功補償宫峦，對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著極為重要的意義。

2 并聯(lián)電容器進行無功補償

　　1） 補償原理

　　實際工程中大多數(shù)為感性負載罚琅，其功率因數(shù)都比較低涮舔，感性負載并聯(lián)電容器是提高功率因數(shù)的主要方法之一。

　　感性負載的電流超前于電源電壓南谈，而容性負載的電流滯后于電源電壓巡抛，所以超前電流與滯后電流的可以互補,從電容并聯(lián)點之前的電源（或電網(wǎng)）吸收的無功功率減少了,也就是電容性負荷的無功功率補償了電感性負荷的無功功率。當電網(wǎng)容量一定時,使無功功率減少,從而可大大提高功率因數(shù)痪蚤。

　　2） 補償與控制方式

　　常用補償?shù)姆椒ǎ阂环N是集中補償（補償電容集中安裝于變電所或配電室追艘，便于集中管理）;一種是集中與分散補償相結合（補償電容一部分安裝于變電所，另一部分安裝于感性負載較大的部門或車間穴肄。這種方法靈活機動娇符，便于調(diào)節(jié)，且可降低企業(yè)內(nèi)供人度、配電線路的損耗遂撮。

　　補償常用控制方式：

　　根據(jù)用電設備負載的情況，測算出補償電容容量拉氧，選用合適的無功補償裝置壳坪，并利用交流接觸器進行分級手動投切電容。這種控制方式顯然不能滿足自動化工業(yè)控制的要求掰烟。

　　由分立元件組裝的自動控制設備爽蝴，這種產(chǎn)品元件繁多，設備笨重龐大纫骑，線路復雜蝎亚，可靠性差，出現(xiàn)故障時維修難度大先馆。有的使用單位由于設備無法修復发框，只好人工手動來進行控制，在科學技術迅速發(fā)展煤墙，集成電路梅惯、微電子技術已經(jīng)普及的今天，這種狀況已遠遠不能適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求仿野。

　　以單片機為主控單元的電壓無功控制系統(tǒng)得到很大發(fā)展铣减，但單片機抗干擾能力較差她君，在中、高壓無功補償領域的可靠性不易保證徙歼。另一方面電壓等級越高的變電站其輻射范圍也越大废筒，故障的波及面也大焦忌，因此系統(tǒng)對它的控制能力捆牍、通信能力要求也更高。

3 PLC無功自動補償系統(tǒng)設計

　　3.1 PLC的引入

　　PLC是以微機技術為基礎發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置绳粮，它的結構形式基本上與微型計算機相同跃躯，小型PLC是為取代傳統(tǒng)的繼電接觸式控制系統(tǒng)和其它順序控制器而設計的，故又與通用微型計算機的硬件有所區(qū)別需天。它是把繼電器控制的優(yōu)點唯久，與計算機的功能齊全、靈活性猩禀、通用性相結合吕罩，用計算機編程軟件邏輯代替繼電器接線邏輯的通用性自動控制備。是一種較理想的新型工業(yè)控制裝置躯橡。因此等跳，對大港油田煉油廠無功自動補償系統(tǒng)進行了改造，在原分立元件組裝的補償設備的基礎上廉屑，設計了可編程控制器（PLC）無功自動補償系統(tǒng)萌狂。

　　3.2 系統(tǒng)的硬件設計

　　原分立元件組成的無功自動補償控制器主要由相角檢測電路、加法電平轉(zhuǎn)換與延時電路怀泊、減法電平轉(zhuǎn)換與延時電路茫藏、可逆計數(shù)器、譯碼器霹琼、輸出電路等十部分組成务傲，改用PLC控制后，系統(tǒng)構成的硬件框圖如圖1 枣申。

　　原系統(tǒng)的主回路树灶、相角檢測電路、輸出電路糯而、穩(wěn)壓電源繼續(xù)采用天通，而加法電平轉(zhuǎn)換與延時電路、減法電平轉(zhuǎn)換與延時電路熄驼、時鐘脈沖發(fā)生器像寒、可逆計數(shù)器、清零電路瓜贾、譯碼器等硬件電路的控制功能用PLC實現(xiàn)会贝。相角檢測電路的輸出信號較弱苞誊，不足以驅(qū)動PLC的輸入，所以該信號要經(jīng)放大處理后跺鬼，作為PLC的輸入信號盘贤。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，利用PLC的軟件實現(xiàn)自動控制墩沸。原輸出電路中的三極管開關電路蚣枝，用PLC的輸出繼電器實現(xiàn)。由于受到PLC輸出點容量的限制址嘴，加入中間繼電器作為輸出電路歼呼。

　　3.3 PLC的選型

　　選用日本OMRON C28P作為控制主機，其主要技術參數(shù)和性能為：存儲容量1194地址蚀弹，內(nèi)部輔助繼電器136點犁捕，保持繼電器160點，定時器/計數(shù)器48個减叫，輸入光電隔離萤遥，輸出繼電器隔離，主機I/0點數(shù)可擴展為80/60點包竹，具有基本邏輯指令和功能較全的專用指令燕酷，具有較強的數(shù)據(jù)處理能力，可以滿足無功自動補償控制系統(tǒng)的要求映企。

　　3.4 PLC軟件設計

　　控制程序采用模塊化悟狱、結構化設計，層次分明堰氓，結構清楚挤渐。程序流程圖如圖2。檢測模塊隨時采集用電系統(tǒng)的相角信息双絮，然后和給定參數(shù)進行比較浴麻，如果不滿足要求，及時投入或切除補償電容器囤攀，保證用電系統(tǒng)的功率因數(shù)滿足設定要求软免。

4 PLC無功自動補償控制系統(tǒng)的優(yōu)點

　　4.1可靠性高。

　　采用分立元件組裝的控制系統(tǒng)焚挠，每個部分都由幾十個元件成膏萧，整個控制器有數(shù)百個元器件，任何一個元器件出現(xiàn)問題都會造成整個控制器故障而不能正常工作挖毅。而采用PLC進行控制尤稍，使線路大大簡化，從根本上減少了故障的機遇倡搞。另外還采用了模塊式結構弓匪，使得該系統(tǒng)的可靠性大大提高晨偿。

　　4.2抗干擾能力強

　　由分立元件組成的控制系統(tǒng)，其中采用了大量的二極管盲拣、三極管诊踢、電容等元件，對電路的工作環(huán)境和溫度有一定的要求而PLC是專為工業(yè)控制設計的摘裕，在設計和制造過程中采取了多種抗干擾措施脸鸿，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強電設備一起工作，抗干擾能力強达快，運行穩(wěn)定性高捏裂。

　　4.3便于安裝唧尊，維護方便

　　與分立元件控制系統(tǒng)比較甸胃，PLC控制系統(tǒng)體積小、重量輕跪另，便于安裝拧抖。該系統(tǒng)具有自檢和監(jiān)護功能，而且能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況免绿，為現(xiàn)場的調(diào)試和維護提供了方便唧席，由于接線少，所以維護方便嘲驾，修復時間短淌哟。

5 結論

　　實際運行結果證明，以上控制系統(tǒng)完全滿足技術指標要求辽故。采用PLC進行無功自動補償控制徒仓，整個系統(tǒng)結構簡單，運行穩(wěn)定誊垢，可靠性高掉弛。無論從經(jīng)濟的角度考慮，還是從技術方面分析喂走，都不失為最佳的選擇殃饿。

　　本文作者創(chuàng)新點:采用PLC進行無功自動補償，提高了無功補償系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的無功優(yōu)化兵故，組態(tài)靈活帮色，易于擴展;對無功補償系統(tǒng)老設備的改造有著較高的參考價值和非常廣闊的前景。

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