一种动态无功补偿装置控制系统的设计.ppt

自动化与电气工程学院本科毕业答辩,一种动态无功补偿装置控制系统的设计,姓名：石静瑶,指导教师：储健教授,2010年6月,1.课题来源,在生产生活中，有很多系统会出现含有谐波，且负载变化较大的的情况，例如钢铁企业的吊车负载、油田的抽油机电机、变压器电焊机、电弧炉、煤矿的矿井提升机等大容量工业冲击负荷，作业过程中频繁的起降，负载变化很快，对电网冲击较大，且功率因数较低。这就要求补偿装置能跟踪负荷无功需求的变化，实现无功功率的动态补偿。,传统补偿方式的缺点：传统的补偿装置是固定电容器（FC），虽然在一定程度上改善了功率因数，但仍存在着很多问题。a.补偿精度差，跟随性不强b.投入电容器时涌流较大，易发生事故，同时影响电容器的使用寿命c.运行时噪声较大d.采用电磁式接触器投切，可靠性差运行时容易产生自激现象、过电压现象、涌流现象、高次谐波现象、保护熔断器群爆现象等。造成电容器损坏，甚至造成意想不到的事故，威胁电网安全运行。,通过比较我们可以看出TSC型有反映时间短(5ms-10ms)，运行可靠，分相调节，能平衡有功和适用范围广等优点，而且TSC还有很大的灵活性，占地面积相对小，产生的高次谐波和噪声较小。,2.系统设计过程,2.1补偿装置的选择,表1各种动态无功补偿装置的简单对比,2.2补偿方案的确定,图1配电系统无功补偿方式确定补偿方案为低压补偿，按照方式4分散补偿的原则进行设计和配置，并且采用跟踪补偿的补偿方式,2.3补偿量的计算,依照改造方案提出的将功率因数提高到0.96左右。则所需提供补偿的电容器总容量按下式计算,其中1是自然功率因数角，2是目标功率因数角。系统运行自然有功功率和自然功率因数按监测的平均值设定。,2.4控制方案,采用无功功率控制，根据所测得的电信号参数，计算出应投入的电容容量，在电容组合方式中选出一种最接近但又不会过补偿的组合方式，电容器一次投切到位，即只有当补偿系统所需容量大于或等于最小一组电容器容量时，才会由控制系统发出投切指令。,表2无功补偿装置的性能比较,2.5控制系统总体结构,控制系统由信号转化电路、通信模块、投切控制电路等模块组成,2.6控制系统软件设计,以西门子S7-200可编程控制器为控制核心，实时监控电网的电压、电流，并计算出有功、无功、功率因数等，根据晶闸管过零触发电容器投切，实现无功补偿的自动跟踪和自动投切，大大提高系统的便捷性和可靠性。,2.7动态无功补偿装置总体方案,三相平衡负载TSC无功补偿回路由主回路、信号检测回路、操作回路和控制回路组成,3.结论,针对炼钢厂快速变化负载（吊车）的实际需求，无功补偿电容器组频繁投切的特点，确定了采用TSC型动态无功补偿器提高功率因数，降低系统的能耗。以西门子S7-200可编程控制器为控制核心的TSC控制系统有可靠性高、抗干扰能力强、便于安装，维护方便等优点。TSC无功补偿装置具备有优良的无功补偿性能，缩短响应时间，大大提高了无功补偿的精度和装置的工作可靠性，避免了电容器、断路器自身损坏，具有较高的应用价值和广阔的市场前景