西門子S7-200在電力無功補(bǔ)償中的應(yīng)用

　　另外，控制器所．用的PLC是自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通訊技術(shù)三者有機(jī)結(jié)合的高科技產(chǎn)品。它作為用于工程控制的專用計(jì)算機(jī)，有諸多特點(diǎn)。特點(diǎn)如下：

　　1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。在PLC設(shè)計(jì)中，在硬件上對元器件進(jìn)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(dú)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(bào)警、保護(hù)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(jì)使PLC的平均無故障間隔時間達(dá)10萬小時。

　　2）接口模塊功能強(qiáng)、品種多。

　　3）適應(yīng)性強(qiáng)，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(bǔ)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(yùn)行方式，在相應(yīng)運(yùn)行方式下進(jìn)行電容器自動投切，完成系統(tǒng)的無功補(bǔ)償。

　　根據(jù)不同運(yùn)行方式和系統(tǒng)無功量與功率因數(shù)上下界限，進(jìn)行自動判斷，并進(jìn)行電容器組的投切操作。

　　根據(jù)Q需補(bǔ)和Q需切與電容器最小容量的倍數(shù)和當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)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(jìn)行系統(tǒng)無功補(bǔ)償。

　　2．系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行；

　　微機(jī)操作：轉(zhuǎn)換開關(guān)在微機(jī)位置，又分兩種情況，一是微機(jī)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(yùn)行方式設(shè)置

　　PLC系統(tǒng)采集1#進(jìn)線開關(guān)、2#進(jìn)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(yùn)行方式，可設(shè)置5種運(yùn)行方式，具體如下：

　?。?） 并列：手動設(shè)定兩臺主變同時運(yùn)行），兩段母線相聯(lián)

　?。?）1撐變壓器單獨(dú)運(yùn)行：只有1撐變壓器運(yùn)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(yùn)行變壓器的電量參數(shù)，若3QF在分位，僅控制有運(yùn)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(dú)運(yùn)行：只有2撐變壓器運(yùn)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(yùn)行變壓器的電量參數(shù)，若3QF在分位，僅控制有運(yùn)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。

　?。?）分列：2臺主變壓器同時運(yùn)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。

　?。?）自動：根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時高壓斷路器的狀態(tài)，自動識別系統(tǒng)運(yùn)行方式，在相應(yīng)運(yùn)行方式下進(jìn)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(yùn)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(yùn)行信息。

　　5．參數(shù)采集計(jì)算功能

　　控制器可采集兩段母線的三相電壓、三相電流，計(jì)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(hù)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(hù)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

　　（1）設(shè)置報(bào)警參數(shù)（母線過電壓、母線欠電壓、零序過電壓、進(jìn)線過電流）的上限、下限值，設(shè)定報(bào)警時限；

　　（2）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；

　　（4）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(shí)際變比設(shè)定。

　　7．事件查詢功能

　　可查詢報(bào)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(hù)功能

　　電容器主進(jìn)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(hù)功能；

　　9．系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化功能；

　　10.密碼設(shè)定功能可進(jìn)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(shí)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(diǎn)

　　開關(guān)量采集：24路，無源觸點(diǎn)

　　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(hù)值：100～150V（二次電壓），級差1V

　　電容器欠電壓保護(hù)值：50～99V（二次電壓），級差1V

　　電容器過電流保護(hù)值：5～10A（二次電流），級差O.1A

　　環(huán)境溫度：-20～55℃

六、人機(jī)界面

　　選用臺灣臺達(dá)PWS1711觸摸屏作為人機(jī)對話界面，PWS1711觸摸屏主要參數(shù)如下：

　　顯示類型：液晶顯示，藍(lán)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(kuò)展內(nèi)存：256K

　　變量數(shù)：128

　　畫面數(shù)：256

　　人機(jī)對話界面主要有以下幾大部分：

　　（1）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(jìn)行PT變比和CT變比的設(shè)置，還可進(jìn)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(jìn)行控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)參數(shù)查詢、系統(tǒng)運(yùn)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。

　?。?）電容器組進(jìn)線電流的查詢界面

　　通過電容器組進(jìn)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(jìn)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(jìn)行翻頁查詢。

　?。?）當(dāng)前記錄顯示界面

　　用來顯示當(dāng)前故障報(bào)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(yùn)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(yùn)行界面

　　系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)查詢界面，用來查詢系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行方式，具體運(yùn)行方式有：系統(tǒng)分列運(yùn)行、并列運(yùn)行、外部控制、微機(jī)控制、微機(jī)手動控制。分列運(yùn)行包括1變單獨(dú)運(yùn)行和2變單獨(dú)運(yùn)行?？捎煞搧磉M(jìn)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(jìn)行進(jìn)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(jìn)行翻頁查詢，查詢完畢按“返回”。

　?。?）電壓零序、電壓保護(hù)設(shè)置界面

　　由電壓零序、電壓保護(hù)設(shè)置界面，可進(jìn)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(hù)時限和4QF、5QF的CT變比等參數(shù)的設(shè)置。

　　（9）過電流保護(hù)設(shè)置界面

　　過電流保護(hù)設(shè)置界面，可對投入1000kvar無功功率時，過電流保護(hù)的定值和電流保護(hù)動作時限進(jìn)行設(shè)置。具體運(yùn)行時，系統(tǒng)可根據(jù)運(yùn)行方式和電容器投入組數(shù)自動進(jìn)行保護(hù)動作值的計(jì)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(yùn)行狀態(tài)和界面提示進(jìn)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(yàn)程序塊，好多接口協(xié)議采用CRC校驗(yàn)；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(kuò)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。