西门子S7-200在电力无功补偿中的应用

　　另外，控制器所．用的PLC是自动控制技术、计算机技术与通讯技术三者有机结合的高科技产品。它作为用于工程控制的专用计算机，有诸多特点。特点如下：

　　1）可靠性高，抗干扰能力强。在PLC设计中，在硬件上对元器件进行严格的筛选和老化，采用电源多级滤波和稳压措施、电磁屏蔽、输入输出滤波、光电隔离及通道间绝缘、输入电源和输出电源均可相互独立，还设置了联锁、检测与诊断电路；在结构上采用密封防尘抗震的内部结构、外部封装；在软件上采用循环扫描的工作方式、程序语法检查、故障检测与诊断出错后报警、保护数据、封锁输出及自动恢复等措施。所有的特殊设计使PLC的平均无故障间隔时间达10万小时。

　　2）接口模块功能强、品种多。

　　3）适应性强，使用面广。既可现场控制，又可远方控制。

　　4）编程简单、直观。

　　5）体积小，重量轻，功耗低。

四、无功补偿控制器的功能（仅控制无功功率）

　　1．控制方式

　　1）自动控制：控制器自动识别系统运行方式，在相应运行方式下进行电容器自动投切，完成系统的无功补偿。

　　根据不同运行方式和系统无功量与功率因数上下界限，进行自动判断，并进行电容器组的投切操作。

　　根据Q需补和Q需切与电容器最小容量的倍数和当前系统运行方式，智能判断需投切的电容器。

　　2）手动控制：在此控制方式下，控制器只发提示信息，由手动控制来完成电容器组的投切，从而进行系统无功补偿。

　　2．系统运行方式

　　手动控制：转换开关在手动位置，由就地手动操作接触器；

　　退出位置：系统退出运行；

　　微机操作：转换开关在微机位置，又分两种情况，一是微机装置自动控制；二是在装置上手动控制，手动控制信号由装置发出，装置仅作投切提示。

　　3．运行方式设置

　　PLC系统采集1#进线开关、2#进线开关和母联开关的位置，自动适应一次系统的运行方式，可设置5种运行方式，具体如下：

　　（1） 并列：手动设定两台主变同时运行），两段母线相联

　　（2）1撑变压器单独运行：只有1撑变压器运行（1QF在合位，2QF在分位），两段母线可能相连（3QF在分位或合位）。根据运行变压器的电量参数，若3QF在分位，仅控制有运行变压器这段母线上的电容器：若3QF在合，两段母线上的电容器统一控制。

　　（3）2撑变压器单独运行：只有2撑变压器运行（2QF在合位，1QF在分位），两段母线可能相连（3QF在分位或合位）。根据运行变压器的电量参数，若3QF在分位，仅控制有运行变压器这段母线上的电容器；若3QF在合，两段母线上的电容器统一控制。

　　（4）分列：2台主变压器同时运行（1QF和2QF在合位），两段母线不相连（3QF在分位），根据每段母线的电量参数，两段母线上的电容器分别控制，互不干涉。

　　（5）自动：根据系统运行时高压断路器的状态，自动识别系统运行方式，在相应运行方式下进行电容器自动投切。

　　4．事件记录功能

　　控制器可记录电容器投入、切除的时间，母线运行方式变化的时间，接触器拒动故障和接触器动作次数等运行信息。

　　5．参数采集计算功能

　　控制器可采集两段母线的三相电压、三相电流，计算2台主变压器的有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能，作为控制电容器投切的判据。例如：电容器投切的两种情况：

　　（1）电容器投切的判据1

　　1）无保护动作；

　　2）大于投切间隔时间（放电时间）；

　　3）功率因数滞后，小于下限值，并超过一定的时间；

　　4）无功功率大于上限值，并超过一定的时间；

　　设2组电容器的容量为Qi. Q2，且Qi≤Q2。如果测量无功功率Qc《 Qi，不投；QiQ1+Q2，同时投入Q1、Q2。

　　（2）电容器投切的判据2

　　1）有保护动作；

　　2）功率因数超前，大于上限值，并超过一定的时间；

　　3）无功功率小于下限值，并超过一定的时间；

　　设2组电容器的容量为Q1. Q2，且Qi≤Q2，如果测量无功功率Q。Q1+Q2，同时投入Qi. Q2。

　　6．参数设定功能

　　（1）设置报警参数（母线过电压、母线欠电压、零序过电压、进线过电流）的上限、下限值，设定报警时限；

　　（2）设置电容器组投切间隔时间，设置延时时间（防止频繁投切）；

　　（3）设置电容器组投切判据（无功功率、功率因数）的上下限；

　　（4）系统电压互感器、电流互感器变比设定功能；根据互感器实际变比设定。

　　7．事件查询功能

　　可查询报警事件的类型、发生时间、解除时间等信息。

　　8．电容器组保护功能

　　电容器主进线柜过电流、过电压、欠电压，电容器组零序过电压，过电流保护功能；

　　9．系统运行优化功能；

　　10.密码设定功能可进行密码的设定。

　　11.通讯接口控制器具有RS485通讯接口，全面可靠的实现遥测、遥信、遥控功能。

五、技术参数

　　工作电压：AC220V，50Hz

　　测量电压：100V

　　测量电流：5A

　　输出控制：16路，无源常开触点

　　开关量采集：24路，无源触点

　　功率因数上下限设置：0～1．O，级差0.01

　　电容器过电压保护值：100～150V（二次电压），级差1V

　　电容器欠电压保护值：50～99V（二次电压），级差1V

　　电容器过电流保护值：5～10A（二次电流），级差O.1A

　　环境温度：-20～55℃

六、人机界面

　　选用台湾台达PWS1711触摸屏作为人机对话界面，PWS1711触摸屏主要参数如下：

　　显示类型：液晶显示，蓝色STN，CCFL背光

　　显示区域：116X87（5.7英寸）

　　字符高度：任意大小

　　操作方式：触摸、汉显、菜单式

　　可扩展内存：256K

　　变量数：128

　　画面数：256

　　人机对话界面主要有以下几大部分：

　　（1）系统参数设置界面

　　由系统参数设置界面，可进行PT变比和CT变比的设置，还可进行系统功率因数的上限值和下限值等的参数设置，完毕请“返回”。

　　（2）无功控制系统界面

　　通过无功控制系统界面可进行控制系统参数设置、系统参数查询、系统运行状态查询、事件查询、手动控制和外部操作等功能，还可具体查询事件发生的日期及时间。

　　（3）电容器组进线电流的查询界面

　　通过电容器组进线电流查询界面，可对断路器4QF和5QF的A相和C相的电流进行查询，查询完毕请按“返回”。

　　（4）电容器组零序电压的查询界面电容器组零序电压的查询界面，用来查询电容器组零序电压的大小，还可进行翻页查询。

　　（5）当前记录显示界面

　　用来显示当前故障报警的时间及故障发生的具体信息，以便于操作人员及时准确地切除故障，尽快恢复装置的正常运行，还可由历史记录按钮来查看以前发生的故障信息。查询完毕按“返回”。

　　（6）系统状态运行界面

　　系统运行状态查询界面，用来查询系统实际的运行方式，具体运行方式有：系统分列运行、并列运行、外部控制、微机控制、微机手动控制。分列运行包括1变单独运行和2变单独运行。可由翻页来进行设置，设置完毕按“返回”键。

　　（7）母线电量参数查询界面

　　母线电量参数查询界面，可进行进线电流、母线电压、有功功率、无功功率、功率因数和频率的查询，I段和II段母线参数可进行翻页查询，查询完毕按“返回”。

　　（8）电压零序、电压保护设置界面

　　由电压零序、电压保护设置界面，可进行母线过电压值、过电压时限、母线欠电压值、欠电压时限、零序过电压值、零序保护时限和4QF、5QF的CT变比等参数的设置。

　　（9）过电流保护设置界面

　　过电流保护设置界面，可对投入1000kvar无功功率时，过电流保护的定值和电流保护动作时限进行设置。具体运行时，系统可根据运行方式和电容器投入组数自动进行保护动作值的计算。设置完毕按“返回”。

　　（10）开关当前位置设置界面

　　开关当前位置设置界面，用来设置断路器、接触器和转换开关的位置，具体设置应根据系统当前运行状态和界面提示进行相应的设置。设置完毕请按“返回”。

七、应用体会

　　CPU226为主站时，用自由口通讯编写通讯规约有一定难度，需反复推敲；最好能开发一个CRC校验程序块，好多接口协议采用CRC校验；另外通讯口太少，仅有的两个RS485口有时不够使用，建议开发RS485通讯扩展模块；模拟量采集时EM231的工作电源最好与外部传感器的24VDC电源采用同一电源，否则有可能出现数据波动。