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产品描述

品牌西门子

温州西门子S7-1200代理商


既然有这么多的优点,应该是非常理想的补偿装置了。但由于要求选用的电感量值大,要在很大的动态范围内调节,所以体积也相对较大,价格也要高一些,再加一些技术的原因,这项技术到目前来说还没有被广泛采用或使用者很少。

②采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关,较常采用的接线方式如图2。图中BK为半导体器件,C1为电容器组。

这种接线方式采用2组开关,另一相直接接电网省去一组开关,有很多优越性。

作为补偿装置所采用的半导体器件一般都采用晶闸管,其优点是选材方便,电路成熟又很经济。其不足之处是元件本身不能快速关断,在意外情况下容易烧毁,所以保护措施要完善。当解决了保护问题,作为电容器组投切开关应该是较理想的器件。

动态补偿的应用范围前面已做了简单介绍,但就其实际的补偿效果还要看控制器是否有较高的性能及参数。很重要的一项就是要求控制器要有良好的动态响应时间,准确的投切功率,还要有较高的自识别能力,这样才能达到较佳的补偿效果。

当控制器采集到需要补偿的信号发出一个指令(投入一组或多组电容器的指令),此时由触发脉冲去触发晶闸管导通,相应的电容器组也就并人线路运行。需要强调的是晶闸管导通的条件必须满足其所在相的电容器的端电压为零,以避免涌流造成元件的损坏,半导体器件应该是无涌流投切。当控制指令撤消时,触发脉冲随即消失,晶闸管零电流自然关断。关断后的电容器电压为线路电压交流峰值,必须由放电电阻尽快放电,以备电容器再次投入。

元器件可以选单项晶闸管反并联或是双向晶 闸管,也可选适合容性负载的固态接触器,这样可以省去过零触发的脉冲电路,从而简化线路,元件的耐压及电流要合理选择,散热器及冷却方式也要考虑周全。

3、混合投切方式

实际上就是静态与动态补偿的混合,一部分电容器组使用接触器投切,而另一部分电容器组使用电力半导体器件。这种方式在一定程度上可做到优势互补,但就其控制技术,目前还见到完善的控制软件,该方式用于通常的网络如工矿、小区、域网改造,比起单一的投切方式拓宽了应用范围,节能效果更好。补偿装置选择非等容电容器组,这种方式补偿效果更加细致,更为理想。还可采用分相补偿方式,可以解决由于线路三相不平行造成的损失。

在无功功率补偿装置的应用方面,选择那一种补偿方式,还要依电网的状况而定,首先对所补偿的线路要有所了解,对于负荷较大且变化较快的工况,电焊机、电动机的线路采用动态补偿,节能效果明显。对于负荷相对平稳的线路应采用静态补偿方式,也可使用动态补偿装置。对于一些特殊的工作环境就要慎重选择补偿方式,尤其线路中含有瞬变高电压、大电流冲击的场合是不能采用动态补偿的。一般电焊工作时间均在几秒钟以上,电动机启动也在几秒钟以上,而动态补偿的响应时间在几十毫秒,按40毫秒考虑则从40毫秒到5秒钟之内是一个相对的稳态过程,动态补偿装置能完成这个过程。如果线路中没有出现这么一段相对的稳态过程并能量又有较大的变化,我们把它称为瞬变或闪变,采用动态补偿就要出问题并可能引发事故。

二、无功功率补偿控制器

无功功率补偿控制器有三种采样方式,功率因数型、无功功率型、无功电流型。

选择那一种物理控制方式实际上就是对无功功率补偿控制器的选择。控制器是无功补偿装置的指挥系统,采样、运算、发出投切信号,参数设定、测量、元件保护等功能均由补偿控制器完成。十几年来经历了由分立元件--集成线路--单片机--DSP芯片一个快速发展的过程,其功能也愈加完善。就国内的总体状况,由于市场的需求量很大,生产厂家也愈来愈多,其性能及内在质量差异很大,很多产品名不符实,在选用时需认真对待。在选用时需要注意的另一个问题就是国内生产的控制器其名称均为"XXX无功功率补偿控制器",名称里出现的"无功功率"的含义不是这台控制器的采样物理量。采样物理量取决于产品的型号,而不是产品的名称。

1、功率因数型控制器

功率因数用cosΦ表示,它表示有功功率在线路中所占的比例。当cosΦ=1时,线路中没有无功损耗。提高功率因数以减少无功损耗是这类控制器的较终目标。这种控制方式也是很传统的方式,采样、控制也都较容易实现。



"延时"整定,投切的延时时间,应在10s-120s范围内调节 "灵敏度"整定,电流灵敏度,不大于0-2A 。



投入及切除门限整定,其功率因数应能在0.85(滞后)-0.95(超前)范围内整定。



过压保护设量



显示设置、循环投切等功能



这种采样方式在运行中既要保证线路系统稳定、无振荡现象出现,又要兼顾补偿效果,这是一对矛盾,只能在现场视具体情况将参数整定在较好的状态下工作。即使调整的较好,也无法祢补这种方式本身的缺陷,尤其是在线路重负荷时。举例说明:设定投入门限;cosΦ=0.95(滞后)此时线路重载荷,即使此时的无功损耗已很大,再投电容器组也不会出现过补偿,但cosΦ只要不小于0.95,控制器就不会再有补偿指令,也就不会有电容器组投入,所以这种控制方式建议不做为推荐的方式。

2、无功功率(无功电流)型控制器

无功功率(无功电流)型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷。一个设计良好的无功型控制器是智能化的,有很强的适应能力,能兼顾线路的稳定性及检测及补偿效果,并能对补偿装置进行完善的保护及检测,这类控制器一般都具有以下功能:四象限操作、自动、手动切换、自识别各路电容器组的功率、根据负载自动调节切换时间、谐波过压报警及保护、线路谐振报警、过电压保护、线路低电流报警、电压、电流畸变率测量、显示电容器功率、显示cosΦ、U、I、S、P、Q及频率。

由以上功能就可以看出其控制功能的完备,由于是无功型的控制器,也就将补偿装置的效果发挥得。如线路在重负荷时,那怕cosΦ已达到0.99(滞后),只要再投一组电容器不发生过补,也还会再投入一组电容器,使补偿效果达到较佳的状态。采用DSP芯片的控制器,运算速度大幅度提高,使得富里叶变换得到实现。当然,不是所有的无功型控制器都有这么完备的功能。国内的产品相对于国外的产品还存在一定的差距。

3、用于动态补偿的控制器

对于这种控制器要求就更高了,一般是与触发脉冲形成电路一并考虑的,要求控制器抗干扰能力强,运算速度快,更重要的是有很好的完成动态补偿功能。由于这类控制器也都基于无功型,所以它具备静态无功型的特点。

目前,国内用于动态补偿的控制器,与国外同类产品相比有较大的差距,一是在动态响应时间上较慢,动态响应时间重复性不好。二是补偿功率不能一步到位,这些应是生产厂家要重点解决的问题。另外,相应的国家标准也尚未见到,这方面落后于发展。

三、滤波补偿系统

由于现代半导体器件应用愈来愈普遍,功率也更大,但它的负面影响就是产生很大的非正弦电流。使电网的谐波电压升高,畸变率增大,电网供电质量变坏。

如果供电线路上有较大的谐波电压,尤其5次以上,这些谐波将被补偿装置放大。电容器组与线路串联谐振,使线路上的电压、电流畸变率增大,还有可能造成设备损坏,再这种情况下补偿装置是不可使用的。解决方法就是在电容器组串接电抗器来组成谐波滤波器。滤波器的设计要使在工频情况下呈容性,以对线路进行无功补偿,对于谐波则为感性负载,以吸收部分谐波电流,改善线路的畸变率。增加电抗器后,要考虑电容端电压升高的问题。

滤波补偿装置即补偿了无功损耗又改善了线路质量,虽然成本提高较多,但对于谐波成分较大的线路还是应尽量考虑采用。不能认为装置一时不出问题就认为没有问题存在。

四、元器件

1、电容器

早先的工艺是由2个电极泊与绝缘膜绕制而成。而现在的技术则在电介质的两个面镀上金属体为电极,从体积容量比及电性能上都有很大的提高。其较大的改进就是电容器的自然恢复性能,即使电介质某一部位击穿,也不会损坏电容器。还有的在电容器内部设有过热保护或过流保护。

选择电容器主要是确认电容器的可靠性及寿命。较好做较深入的了解,如过电压能力、介质材料及厚度等这些与电容器的寿命有密切关系的指标。如果电网质量比较好,就可选择常规的电容器。如果电网电压畸变率在≥5%且≤10%时,则可选择油浸电容器.油浸电容器负载能力较强。

2、接触器

应该选择转专用于投切电容器的接触器。这种接触器与常规接触器不同。一般增加了抑制涌流的装置及放电触头。

选择时主要是看抑制涌流的能力,按规定应不大于额定电流的50倍,较好的接触器可以做到20倍之内。还要了解其可靠性如何,以降低设备的故障率

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2.4运行并调试程序(1)将梯形图程序输入到计算机。(2)对程序进行调试运行。当X1为ON时,X0已置ON,观察Y1的动作情况;当X2为ON时,再观察Y1的动作情况。再将X1置ON,模拟热继电器动作,X0由ON改为OFF时,观察YY2的动作情况。PLC控制系统程序结构设计1.当成分A(B)泵工作时要求:1)成分A(B)的进料阀已开,出料阀已开;2)搅拌桶未满,搅拌的出料阀关闭;3)泵的驱动电机无故障,没有紧急停止动作。2.拌电机工作时的条件:1)搅拌桶未空,搅拌桶的出料阀关闭;2)搅拌马达无故障,紧急停止没有动作。3.开排放阀的条件:搅拌马达停止,紧急停止没有动作。系统中的液位开关让操作者了解搅拌桶内的液位情况。

西门子触摸屏与PLC闭环控制的变频器使用
西门子触摸屏结合西门子PLC在闭环控制的变频节能系统中的应用是一种自动控制的趋势。触摸屏和PLC在闭环控制的变频节能系统中的使用,可以让操作者在触摸屏中直接设定目标值(压力及温度等),通过PLC与实际值(传感器的测量值)进行比较运算,直接向变频节能系统发出运算指令(模拟信号),调节变频器的输出频率。并可实时到被控系统实际值的大小及变频器内的多个参数,实现报警、记录等功能

它以CPU313为*处理单元,每执行1000条二进制指令约需0.7ms。S7—300同时具备128点数字量输入/输出和32路模拟量输入/输出,12KB的RAM,20KB的负载存储器;完够满足电机状态和系统电压的实时和及时实现电机分批自启动的要求。系统组成2套PLC电机分批自启动系统根据变电所供电方式,每一段低压母线采用l台PLC。系统硬件主要分为电路和核心单元2部分。电路主要完成母线电压、电机运行状态等信号的采集、处理和转换以及电机启动指令的驱动等。核心单元(即PLC)主要完成信号处理,发出电机驱动指令。2.1电路电路主要包括以下几个部分:母线电压采样监测。它通过1个电流型电压变送器将0—380V交流母线电压转换为4*20mA直流信号。

(4)针对不同负载对电机的要求,可以无级调整启动电流设定值,改变电机启动时间,实现启动时间控制。电机各种启动方式的对比因异步电动机具有结构简单、体积小、价格低廉、运行可靠、维修方便、运行效率较高及工作特性好等优点,在电力拖动平台上广泛使用。但是,它有启动电流大的缺点(一般启动电流为额定电流的4~7倍,部分国产电动机的启动电流经过实际测量高达额定电流的8~12倍)。过大的启动电流对电动机本身和电网以及其他电气设备的正常运行会造成不利影响,会在电动机轴上产生瞬时的过大转矩(可达电机满载转矩的1.6~2.0倍),扭曲电机轴、破坏键槽、损坏和轴联接的其他设备,使电机发热影响其寿命,供电线路电压损失增大。


整个闭环控制的变频节能系统的组成设备及其作用
(1)PLC选用SIEMENS公司的S7-200系列:由CPU224XP、DIDO模块、AIAO模块组成。PLC作为控制单元,是整个系统的控制核心。其主要的作用要体现以下几方面:
① 完成对系统各种数据的采集以及数字量与模拟量的相互转换。
② 完成对整个系统的逻辑控制及PID调节的运算。
③ 向触摸屏提供所及处理的数据,并执行触摸屏发出的各种指令。
④ 将PID运算的数据转换成模拟信号,作为调节变频器的输出频率的控制信号。
⑤ 通过通信电缆及USS4协议完成对变频器内部参数读写及控制。
(2) 触摸屏采用SIEMENS公司MP370: 其主要作用如下
① 可实时显示设备和系统的运行状态。
② 通过触摸向PLC发出指令和数据,再通过PLC完成对系统或设备的控制。
③ 可做成多幅多种画面,替代了传统的电气操作盘及显示记录仪表等,且功能更加强大。
(3)变频器:采用SIEMENS公司440系列,通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部的部分参数,根据PLC发送过来的数据(模拟量)值调节水泵或风机的转速,并将其内部运行参数反馈到PLC。
(4) 压力、温度等传感器:将被控制系统(水系统或风系统)的实际参数值转变成电信号上传至PLC。
(5) 电气元件:给PLC、触摸屏、变频器及传感器等供电,完成各种操作及驱动等。


接线方式2个输入预定义为ON/OFF1和调节器使能;(2)4个双向数字量输入/输出;(3)4个数字输出;(4)1个增量编码器数字量输入;(5)7个模拟量输入,2个模拟量输入,1个温度编码器模拟量输入;2.功率单元SINAMICSDCM的功率单元组件包含如下输入输出点:(1)1个继电器输出;(2)1个模拟测速机输入;15SINAMICSDCM的TM15组件包含如下输入输出点:(1)24个双向输入/输出;31SINAMICSDCM的TM31组件包含如下输入输出点:(1)8个数字量输入;(2)4个双向数字量输入/输出;(3)2个继电器输出;(4)2个模拟量输入,2个模拟量输出,1个温度编码器输入;

还应在软件方面进行抗干扰处理,进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施:数字滤波和工频整形采样,可有效周期性干扰;定时校正参考点电位,并采用动态零点,可有效防止电位漂移;采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。信号在接入计算机前,在信号线与地间并接电容,以减少共模干扰;在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。对干较低信噪比的模拟量信号.常因现场瞬时干扰而产生较动,若仅用瞬时采样植进行控制计算会产生较大误差,为此可采用数字滤波方法。现场模拟量信号经A/D转换后变成离散的数字信号,然后将形成的数据按时间序列存入PLC内存。再利用数字滤波程序对其进行处理。

接线方式图2直流输入接口电路滤波电路用以输入触头的抖动,光电耦合电路可防止现场的强电干扰进入PLC。由于输入电信号与PLC内部电路之间采用光信号耦合,所以两者在电气上完全隔离,使输入接口具有抗干扰能力。现场的输入信号通过光电耦合后转换为5V的TTL送入输入数据寄存器,再经数据总线传送给CPU。2)输出接口输出接口电路向被控对象的各种执行元件输出控制信号。常用执行元件有接触器、电磁阀、调节阀(模拟量)、调速装置(模拟量)、指示灯、数字显示装置和报好装置等。输出接口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成,与输入接口电路类似,内部电路与输出接口电路之间采用光电耦合器进行抗干扰电隔离。微电脑输出接口电路一般由输出数据寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路集成在芯片上




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