变电站本科设计正

1、摘要随着科技的不断进步与发展，用户对电能质量的要求越来越高，而电压偏移的大小直接影响电能的质量。在电力系统中，变电站占有重要地位，因为电力系统中很多操作运行是在变电站内完成，所以选取合理地电压无功控制策略对变电站的稳定运行是非常必要的。本文就目前变电站常用的调节有载变压器的分接头与投切补偿电容器的方法做了简介，并设计了基本的控制方案。首先简单的介绍了基于九区图控制策略的变电站电压无功综合控制设计以及有关于九区图控制策略的不足之处，为了改善其不足之处本文提出通过增加两个防振小区的改进九区图控制策略，与传统九区图控制策略相比而言，前者等待运行点出防振小区，虽然牺牲了无功指标却保证了电压质量的合格，而且避免产生震荡的动作现象。变电站电压无功综合控制器以有很强的抗干扰能力，易于与工业系统连成一个整体、易于扩充其功能的S7-300PLC作为主控单元，根据开关量采集电路和模拟量采集电路获取所需参数进行电压无功控制。为了提高控制可靠性，需要硬件控制与软件控制相结合，于此本文编制了相应的软件控制流程图。关键词：变电站；电压；无功功率；九区图控制策略；可编程控制器AbstractWith the con

2、tinuous advancement and development of technology userrequirementsforpowerqualityandhigher, and the voltage offset direct effect on the quality of electricity. In the power system, the substation occupies an important position, because many of the power system operation and running is completed within the substation, it is necessary to choose a reasonable voltage and reactive power control strategy for stable operation of the substation.In this paper, commonly used substation transformer load ta

3、p and compensation capacitor switching method of adjusting to do a brief introduction, and designs the basic control scheme. First, a brief introduction on the Ninth Region Plot control of voltage and reactive power integrated control strategy design, and at about nine-zone diagram control policy shortcomings. In order to improve its shortcomings by adding two vibration-proof papers presents an improved cell nine-zone diagram control strategy. With the traditional nine-zone diagram control strat

4、egy compared, the former waiting to run point out the anti-vibration area, although at the expense of reactive indicators was to ensure that the qualified voltage quality, and avoid the phenomenon of shock action. Voltage and Reactive Power Integrated controller has a strong anti-jamming capability, easy with industrial systems as a whole, to expand its capabilities S7-300PLC as the master unit, according to digital acquisition circuits and analog acquisition circuit acquires the parameters requ

5、ired voltage and reactive power control. In order to improve control reliability, requires hardware control and software control combination, this article developed a corresponding software control flow chart.Key Words：Substations；voltage；reactive power；nine-area control strategy；the programmable controller目录摘要1Abstract21绪论11.1 选题背景和意义11.2 国内外研究现状11.3 本文主要工作22 变电站电压无功综合控制原理32.1 电压无功控制的基本原理32.2 变电站电压无功综合控制的实现方法32.3 九区图控制策略3 九区图基本原理5九区图不合理动作分析7 九区图控制策略其他缺陷102.4 改进九区图控制策略113 综合控制装置的硬件设计143.1 控制系统主电

6、路设计143.2 控制装置硬件设计153.3 PLC概述153.3.1 PLC的组成163.4 数据采集17 开关量的采集17 模拟量的采集17 交流采样的算法193.5 控制装置设计24 变压器档位调整控制电路24 电容器接线方案253.6 基于PLC控制的外部接线原理图264 控制装置软件设计284.1 主程序设计284.2 各子程序功能模块的实现31结论38参 考 文 献39附录A基于PLC控制的外部接线原理图40致谢411绪论1.1 选题背景和意义在电力系统中电压是衡量电能质量好坏一个及其重要的指标，电压大小是否稳定不仅关系到电力系统本身运行的安全，而且还影响到生活中千千万万的用户。如果电压偏移过大不仅严重影响了用户的正常生活与工业生产，还有可能使电力系统网络损耗增大，严重的情况下将会危害到电力系统稳定运行。这几年来，随着我国科技发展不断进步，国民经济的国民生产总值的不断得到增长，所以说咱们国家电力工业水平也有了突飞猛进地的发展与进步。于此同时人们也开始广泛关注电力系统网络中的电压无功综合控制问题。这是由于随着日益飞速发展的电力电子技术，各式各样电力电子控制装置在电力系统网络、

7、工业生产、交通运行以及普通家庭中被日益广泛的应用。又由于大多数电力电子装置具有较低的功率因数，所以它们在工作的过程中所消耗的无功功率在电网所输送的电能中将会占有很大的一部分的比例。在经过多次实际研究结果得出如下重要的结论，电力系统无功功率不足或无功功率分布不合理是影响电网电压质量下降的主要原因，所以合理地调节无功功率的补偿与分布的问题是改善电压质量重要手段之一。因此在变电站中合理的位置安装电压、无功综合控制器，可以根据电力系统运行情况对本变电站的电压和无功进行自动控制，以保证用户生产生活的电压在规定的合理范围区域，同时使变电站高压侧母线进线功率因数有效提高。在日常的生产生活中，无人操作监控的变电站的越来越多，所以要想改善电能质量并且能有效提高社会劳动生产率进行电压无功自动控制已经成为不可缺少的手段。1.2 国内外研究现状目前传统的九区图控制理论被广泛应用于社会生产和实际生活当中，在电压-无功坐标平面内分别设置俩这的最大值与最小值可将运行区域划分为九个不同运行情况的区域，且各个运行区域需要各自对应的控制策略，我们可以根据实际检测到电压值与无功功率值判断出运行点所在的运行区域，然后选取正确

8、的控制方法来调试运行点。由于我国人多地广，各个地区自身发展情况参差不齐，所以各地变电站的技术不尽相同，要想实现对全国各地电力系统进行集中优化一起控制相当困难。综合以上实际情况可考虑对全国的变电站采用并联分散控制的方法，由此来满足各地自身电力系统网络安全、稳定、经济的运行。由于关联分散控制装置相对于分散控制其所需的投资成本大大的多于后者，所以说是我国变电站的分散控制仍然是主要的控制方式。因此，当前我国面临的重大问题是如何将全面电力系统进行集中优化控制，而且这也是我国未来在变电站自动化建设上所需要解决的中大问题。走出国门纵观国外各国发展情况来看，它们在各自的电力系统也都采用电压无功控制的方法，但它们各自有各自的控制方法。综合分析可知它们的控制方法有：个自分别调节控制方式，综合起来调节控制的方式，区域集中起来控制模式，分层相互协调控制模式等。为了使电力系统网络中电压和无功调节控制方法相互协调，当前电力系统变电站电压无功综合控制总的发展形势是：首要考虑电力运行安全性和经济性，再次我们要向分层集中综合优化控制模式方式的方向前进发展。将整个电力系统按不同的电压等级进行分解就是所谓的分层，由上级与下

9、级调度来负责控制“界面”电压、无功综合协调控制：将电力系统按不同的区域划分就是所谓的集中，根据本区自身电网无功电源的大小和自身调节能力的强弱可进行每个调度的优化协调控制；所谓的综合控制是指针对不同的无功补偿设备还有各种调压设备，根据它们各自的功效以及控制特征进行合理的协调的控制使用。1.3 本文主要工作本文主要工作是根据九区图控制策略对变电站的电压和无功进行综合控制设计，经过各控制手段的分析比较，采用调节有载变压器分接头和投切电容器相互结合对变电站进行综合控制是比较常用的合理的方法。因为采用传统的九区图对变电站电压无功进行综合控制时，由于基本的九区图中电压无功被设为定值，但是又由于实际电压无功的波动性，运用传统的九区图控制不能达到很好控制效果，所以我们需要提出一些改进的方法以便于提高控制效果，即提出在传统九区图的基础上通过增加两个防振小区的改进方法。对于变电站电压、无功综合自动控制装置包括硬件装置的设计和软件设计。硬件装置选用可编程控制器 S7-300 PLC为主控单元，设计交流电压、电流模拟信号采集电路和一些开关量采集电路以便于获取适合的参数，对于交流参数的采集需要选取合适交流采样算法以获得比较准确的电压、电流值。于此同时，还需要编制相应软件的控制流程图。2 变电站电压无功综合控制原理2.1 电压无功控制的基本原理变电站电压的大小受多种因素的影响，电压大小的调节可通过调节主变高压侧的分接头进行控制，由于无功功率的大小也会影响电压的偏移，所以在对电力系统的无功功率进行无功补偿时，将会影响到电压的质量。在变电站的低压侧的每段母线上都连接有电容器组，所以可以通过投入或者切除每个电容器组来进行电压无功调节。在社会生产实际当中，我们可通过调节有载变压器的分接头改变变压器的变比实现对变电站低压侧的电压进行调节，通过此次变压器调档不仅改变了

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