水泵運(yùn)行與電容補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)的應(yīng)用報(bào)告

課題結(jié)題報(bào)告目錄摘要2出口泵站水泵運(yùn)行與電容補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)的應(yīng)用研究課題結(jié)題報(bào)告4一、立題依據(jù)和目的意義4（一）、立題依據(jù)4（二）、目的意義5二、課題對(duì)象、目的用途5（一）、課題對(duì)象5（二）、目的用途6三、設(shè)計(jì)依據(jù)和參考文獻(xiàn)6四、研究方法和技術(shù)路線7（一）、研究方法7（二）、技術(shù)路線8五、研究的具體方法、內(nèi)容81、分析計(jì)算原裝置達(dá)到的功率因數(shù)值82、分析出口泵站常用時(shí)段開泵臺(tái)數(shù)93、計(jì)算出口泵站常用時(shí)段需補(bǔ)償?shù)碾娙萘亢徒M合方式94、制定合理的補(bǔ)償控制方案105、PLC選型116、組態(tài)127、編制梯形圖148、安裝電氣控制設(shè)備159、聯(lián)機(jī)調(diào)試1510、結(jié)論15摘要ABSTRACT在國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的拉動(dòng)下，中國(guó)電力需求增長(zhǎng)強(qiáng)勁，中國(guó)目前已經(jīng)成為世界電力生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。電能質(zhì)量超出標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對(duì)發(fā)電廠、電網(wǎng)、電力用戶產(chǎn)生不同類型的損害或負(fù)面影響，如何保證或提高電能質(zhì)量，是發(fā)、供、用電各級(jí)部門認(rèn)真思考的問題。利用計(jì)算機(jī)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、控制，自動(dòng)切換補(bǔ)償電容，可以準(zhǔn)確、快速地實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，達(dá)到降低消耗、改善供電質(zhì)量之目的。出口泵站最大的單機(jī)容量為900kw,額定電壓6ｋｖ，共安裝10臺(tái)泵。出口泵站電容室分為二段，每段安裝6Kv75Kva電容1組，6Kv300Kva電容1組，6Kv600Kva電容2組，每段共1575Kva。二段共3150Kva。投切方式設(shè)有自動(dòng)（原自動(dòng)從未投入正常使用過，原因是無法準(zhǔn)確補(bǔ)償無功功率）、手動(dòng)，功率因數(shù)在0.80～0.85之間，不能滿足供電部門對(duì)用戶的功率因數(shù)考核要求（0.85），屢受供電部門罰款。本課題分三個(gè)技術(shù)階段展開，第一階段為資料分析測(cè)試階段，第二階段為PLC選型階段，第三階段為組態(tài)、編程、調(diào)試階段。本課題以出口泵站水泵運(yùn)行與電容補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)為對(duì)象，目的是：1、通過編程，用PLC控制電容的投切量，使月平均功率因數(shù)達(dá)到0.90～0.95；2、可減少供電部門每月數(shù)萬元的罰款。3、提高電能質(zhì)量，節(jié)約用電。本課題技術(shù)路線：歷史數(shù)據(jù)數(shù)理→確定控制方案→編程→調(diào)試→修改程序→再調(diào)試出口泵站在未進(jìn)行任何無功補(bǔ)償時(shí)，功率因數(shù)為0.68，按原來每臺(tái)主泵300Kva進(jìn)行無功補(bǔ)償計(jì)算，功率因數(shù)為0.80，且未考慮對(duì)主變和其它感性負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償，故補(bǔ)償不夠。但重新組合無功補(bǔ)償量，3150Kva能滿足7臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行的補(bǔ)償。出口泵站在旱流時(shí)，一般只有3～4臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行，經(jīng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，運(yùn)行二個(gè)月。出口泵站2005年11～12月用電情況見下表：出口泵站用電情情況2005年11月月2005年12月月線號(hào)東農(nóng)3874有功電表表東農(nóng)3874無功電表表東凌3854有功電表表東凌3854無功電表表東農(nóng)3874有功電表表東農(nóng)3874無功電表表東凌3854有功電表表東凌3854無功電表表前月電表讀數(shù)192999920239911986102520711008本月電表讀數(shù)1986102520711008201510372136.11034.27倍率率1400014000140001400014000140001400014000本月用電量798000364000672000238000406000168000911400367780本月總有功用電量量14700001317400本月總無功用電量量602000535780本月總燈電用電量量79804060本月總用電量14779801321460功率因數(shù)0.910.940.920.93本月總運(yùn)行小時(shí)2278:402027:45本月總輸送量（mm3）533208000495437399從聯(lián)機(jī)調(diào)試和二個(gè)月運(yùn)行情況得出：(1)、通過編程，用PLC控制電容的投切量，使月平均功率因數(shù)達(dá)到0.90～0.95；(2)、未受到供電部門的電力罰款；(3)、月平均功率因數(shù)提高，提高了電能質(zhì)量，節(jié)約了用電。出口泵站水泵運(yùn)行與電容補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)的應(yīng)用研究課題結(jié)題報(bào)告立題依據(jù)和目的意義（一）.立題依據(jù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的拉動(dòng)下，中國(guó)電力需求增長(zhǎng)強(qiáng)勁，中國(guó)目前已經(jīng)成為世界電力生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),根據(jù)規(guī)劃預(yù)測(cè)，二○○五年，中國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到四點(diǎn)五至四點(diǎn)八億千瓦左右，全社會(huì)用電量將達(dá)到二點(diǎn)一萬億千瓦時(shí)左右；到二○一○年，裝機(jī)容量達(dá)到六點(diǎn)五億千瓦左右，全社會(huì)用電量將達(dá)到三萬億千瓦時(shí)。目前，中國(guó)總裝機(jī)容量和發(fā)電總量均居世界第二位。電能質(zhì)量超出標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對(duì)發(fā)電廠、電網(wǎng)、電力用戶產(chǎn)生不同類型的損害或負(fù)面影響，如何保證或提高電能質(zhì)量，是發(fā)、供、用電各級(jí)部門認(rèn)真思考的問題。采取何種措施與方法，要科學(xué)分析，合理選擇，以求最大的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)椋妷浩?、頻率偏差、三相不平衡度與電力系統(tǒng)密切相關(guān)；電壓閃變、諧波、三相不平衡度與用戶的電力負(fù)荷特性息息相關(guān)；電力系統(tǒng)與電力用戶之間又相互影響，所以各方要對(duì)電能質(zhì)量有一個(gè)客觀的認(rèn)識(shí)。由于無功功率的存在使得電網(wǎng)的功率因數(shù)下降、電壓降低、線路損耗增大、供電質(zhì)量降低，同時(shí)對(duì)用電設(shè)備運(yùn)行也會(huì)帶來不利的影響。無功功率補(bǔ)償裝置在供電系統(tǒng)中所承擔(dān)的作用是提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中，處在一個(gè)不可缺少的、非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。眾所周知，電力網(wǎng)絡(luò)中大多使用感性負(fù)載，電感性負(fù)載越大，則無功功率所占得比例就愈大。提高功率因數(shù)，除合理地選擇用電設(shè)備，提高自然功率數(shù)外，還廣泛采用并聯(lián)容性負(fù)載的方法來補(bǔ)償無功功率。傳統(tǒng)的方法是采用固定電容補(bǔ)償方法，它可使用于負(fù)載固定、無功功率相對(duì)穩(wěn)定的靜態(tài)用電裝置。隨著微機(jī)控制技術(shù)和半導(dǎo)體器件的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、控制，自動(dòng)切換補(bǔ)償電容，可以準(zhǔn)確、快速地實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，達(dá)到降低消耗、改善供電質(zhì)量之目的。（二）.目的意義目前上海供電系統(tǒng)為提高供電效率，提高電能質(zhì)量，仍在實(shí)行對(duì)用電戶實(shí)行功率因數(shù)考核，對(duì)功率因數(shù)不合格用電戶實(shí)行電量罰款，給用電戶造成一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。國(guó)內(nèi)用電戶有提高功率因數(shù)的要求，減少電力罰款，同時(shí)也提高電能質(zhì)量。與己、與社會(huì)都有利。課題對(duì)象、目的用途（一）.課題對(duì)象出口泵站的全部用電負(fù)荷由一座35kv／6kv總變電所供電，總變電所內(nèi)設(shè)35kv配電室、變壓器室、6kv電容器室、6kv配電室、控制室等。6Kv負(fù)荷由該變電所直接供電，380v／220v負(fù)荷由分設(shè)于泵房?jī)?nèi)和機(jī)修間的兩座6Kv／0.4kv分變電所供電。35kv高壓開關(guān)柜受電，6kv中壓開關(guān)柜饋電給6kv負(fù)荷，380v／220v開關(guān)柜饋電給低壓負(fù)荷。35kv／6Kv總變電所由二路35kv電源供電，采用雙電源雙變壓器方案，二者互為備用，備用率100％。主變壓器額定容量10000KVA，共2臺(tái)。出口泵站最大的單機(jī)負(fù)荷為1600HL－12A立式導(dǎo)葉式半調(diào)節(jié)混流泵，單機(jī)容量為900kw,額定電壓6ｋｖ，共安裝10臺(tái)，9用1備。出口泵站電容室分為二段，每段安裝6Kv75Kva電容1組，6Kv300Kva電容1組，6Kv600Kva電容2組，每段共1575Kva。二段共3150Kva。投切方式設(shè)有自動(dòng)（原自動(dòng)從未投入正常使用過，原因是無法準(zhǔn)確補(bǔ)償無功功率）、手動(dòng)，功率因數(shù)在0.80～0.85之間，不能滿足供電部門對(duì)用戶的功率因數(shù)考核要求（0.85），屢受供電部門罰款。（二）.目的用途本課題以出口泵站水泵運(yùn)行與電容補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)為對(duì)象，目的是：1、通過編程，用PLC控制電容的投切量，使月平均功率因數(shù)達(dá)到0.90～0.95；2、可減少供電部門每月數(shù)萬元的罰款。3、提高電能質(zhì)量，節(jié)約用電。設(shè)計(jì)依據(jù)和參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)依據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50227－95《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-95《工業(yè)自動(dòng)化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ93-86參考文獻(xiàn)《城市污水處理廠運(yùn)行控制與維護(hù)管理》《可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》陳在平2003《SYSMACCPM1A可編程序控制器》歐姆龍有限公司研究方法和技術(shù)路線（一）、研究方法本課題分三個(gè)技術(shù)階段展開第一階段為資料分析測(cè)試階段本階段主要是分析資料，合理組合電容的投切量。分析計(jì)算原裝置達(dá)到的功率因數(shù)值。分析出口泵站常用時(shí)段開泵臺(tái)數(shù)。計(jì)算出口泵站常用時(shí)段需補(bǔ)償?shù)碾娙萘亢徒M合方式。4.復(fù)核出口泵站高峰流量（運(yùn)行七臺(tái)泵以上）時(shí)段，由于無功補(bǔ)償不足，對(duì)出口泵站全月功率因數(shù)的影響。5.制定合理的控制方案。第二階段為PLC選型階段。本階段主要是選擇安全穩(wěn)定、性能可靠、維護(hù)方便、性價(jià)比較高的PLC。第三階段為組態(tài)、編程、調(diào)試階段。本階段主要是正確組態(tài)，編制PLC控制程序，調(diào)試控制設(shè)備和PLC控制程序。組態(tài)。編制梯形圖。安裝電氣控制設(shè)備?？傮w調(diào)試。（二）、技術(shù)路線歷史數(shù)據(jù)數(shù)理→確定控制方案→編程→調(diào)試→修改程序→再調(diào)試研究的具體方法、內(nèi)容分析計(jì)算原裝置達(dá)到的功率因數(shù)值出口泵站在未進(jìn)行任何無功補(bǔ)償時(shí)，功率因數(shù)為0.68，按原來每臺(tái)主泵300Kva進(jìn)行無功補(bǔ)償計(jì)算，功率因數(shù)為0.80，且未考慮對(duì)主變和其它感性負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償，故補(bǔ)償不夠。但重新組合無功補(bǔ)償量，3150Kva能滿足7臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行的補(bǔ)償。出口泵站在旱流時(shí)，一般只有3～4臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行，能滿足旱流時(shí)的無功補(bǔ)償，暴雨時(shí)不能滿足無功補(bǔ)償，但暴雨幾率較低，經(jīng)一月平衡后，能滿足供電部門對(duì)用戶的功率因數(shù)考核要求。分析出口泵站常用時(shí)段開泵臺(tái)數(shù)上海7～9月是臺(tái)風(fēng)暴雨季節(jié)，也是同時(shí)運(yùn)行6臺(tái)泵以上的幾率最高。今年8月“麥莎”臺(tái)風(fēng)尤為突出，特列舉出口泵站2005年8月同時(shí)運(yùn)行開泵臺(tái)數(shù)，見下表：上表可得出：同時(shí)運(yùn)行1～7臺(tái)比率為89.18％，8～9臺(tái)為10.82％。在其它季節(jié)同時(shí)運(yùn)行8～9臺(tái)比率更低，月平均功率因數(shù)應(yīng)能滿足供電部門的考核要求。出口泵站在旱流時(shí)，常用時(shí)段同時(shí)運(yùn)行3～5臺(tái)泵數(shù)。3150Kva能滿足月平均的無功補(bǔ)償。計(jì)算出口泵站常用時(shí)段需補(bǔ)償?shù)碾娙萘亢徒M合方式出口泵站共十臺(tái)泵，分為南北二段，每段五臺(tái)泵。每段配75Kva、300Kva電容各一組，600Kva電容二組，每段共1575Kva電容。按每臺(tái)泵300Kva補(bǔ)償，功率因數(shù)在0.8。重新組合投切電容量和組合方式見表1。表1投切電容量和組合方式開泵臺(tái)數(shù)(臺(tái))12345電容量和組合方式式（KVa）75+60075+300+660075+600+660075+300+6600+600075+300+6600+6000功率因數(shù)0.92～0.9930.87～0.8880.85～0.8860.83～0.8840.80～0.881表1采用數(shù)據(jù)說明：（1）.出口泵站在未進(jìn)行任何無功補(bǔ)償時(shí)，功率因數(shù)采用0.68；（2）.出口泵站除主泵外，其它功率按100KW計(jì)算；（3）.表1中功率因數(shù)是按每臺(tái)主泵900KW+其它功率0～100KW計(jì)算。從表1得出：（1）.過補(bǔ)償?shù)目赡茌^?。唬?）.同時(shí)運(yùn)行臺(tái)數(shù)越少，功率因數(shù)越高，最高為0.93；（3）.同時(shí)運(yùn)行4～5臺(tái)時(shí)，發(fā)生欠補(bǔ)償，功率因數(shù)最低為0.8。出口泵站在旱流時(shí)，同時(shí)運(yùn)行3～5臺(tái)泵較多，比率為63.31％，按同時(shí)運(yùn)行5臺(tái)泵計(jì)算，功率因數(shù)在0.87～0.88。按此計(jì)算，達(dá)到月平均功率因數(shù)0.9～0.95的幾率很小。但是，以上每臺(tái)主泵是按額定的有功功率計(jì)算，在實(shí)際中，主泵滿負(fù)荷運(yùn)行的幾率很小。若按主泵滿負(fù)荷的85％計(jì)，同時(shí)運(yùn)行5臺(tái)泵時(shí)，功率因數(shù)為0.89～0.9，那么，達(dá)到月平均功率因數(shù)0.9～0.95是有可能的。制定合理的補(bǔ)償控制方案（1）.控制方式考慮在特殊的情況下，能更好地進(jìn)行補(bǔ)償，采用手動(dòng)和自動(dòng)二種控制方式。（2）．均衡使用電容每段二組600Kva電容采用循環(huán)輪換投切，盡量使電容均衡使用，延長(zhǎng)電容的使用壽命。（3）.故障處理故障信號(hào)由電容柜發(fā)出。當(dāng)某組電容發(fā)生故障時(shí)，瞬時(shí)切斷該組電容的運(yùn)行，其它電容組仍可自動(dòng)控制。故障時(shí)，發(fā)出故障燈光信號(hào)。（4）.保護(hù)方案設(shè)有過流、欠壓、過壓、短路保護(hù)。（5）.避開投切峰值每組電容投切延時(shí)長(zhǎng)短各不相同，避開上一次投切引起的峰值。間隔不小于2秒。（6）.精簡(jiǎn)控制75Kva電容組設(shè)為長(zhǎng)投，采用手動(dòng)控制。在零臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)償主變和其它感性負(fù)載。PLC選型國(guó)外不同廠家、不同型號(hào)的可編程控制器紛紛擁入國(guó)內(nèi)自控市場(chǎng)。各家產(chǎn)品以其運(yùn)行速度快、編程簡(jiǎn)單、更改運(yùn)行方式方便、運(yùn)行可靠、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，很快在全國(guó)企業(yè)自控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。其中日本OMRON公司的可編程控制器由于價(jià)格相對(duì)較低，使用率更高。OMRON公司的CPM1A-20CDR-D是一體化組型的PC，CPU單元裝配20點(diǎn)I／O（12點(diǎn)輸入，8點(diǎn)輸出），屬小型PLC。CPM1A-20CDR-D可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)輸入輸出動(dòng)作的輸入濾波器功能，防止因輸入信號(hào)抖動(dòng)以及外部干擾而造成的誤動(dòng)作。CPM1A-20CDR-D由于采用快閃用OMRON公司的CX—PROGRAMMER軟件編制梯形圖。無電池內(nèi)存支持得以實(shí)現(xiàn)，使維護(hù)更簡(jiǎn)便。CPM1A-20CDR-D有快速響應(yīng)輸入輸出功能，最小脈沖0.2ms。有定時(shí)器、高速計(jì)數(shù)器、中斷、模擬設(shè)定電位器、自診斷等功能。CPM1A-20CDR-D能與計(jì)算機(jī)通訊，與上位鏈接通訊，設(shè)有RS—232C接口。CPM1A-20CDR-D高可靠性、豐富的I/O接口模塊、編程簡(jiǎn)單易學(xué)、安裝簡(jiǎn)單，維修方便、價(jià)格便宜。CPM1A-20CDR-D完全能適用出口泵站水泵運(yùn)行與電容補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)的控制要求。組態(tài)通訊軟件用OMRON公司的CX—SERVER，設(shè)置通訊端口、CPU、內(nèi)存等。編程軟件用OMRON公司的CX—PROGRAMMER，CPM1A-20CDR-D具有12點(diǎn)輸入，8點(diǎn)輸出，實(shí)際使用9點(diǎn)輸入，6點(diǎn)輸出，預(yù)留量達(dá)33％。組態(tài)見下圖：編制梯形圖(1).流程圖合合300kva電容組選分一組600kva電容組分別合二組600kva電容組分?jǐn)嗨须娙萁M合所有電容組分300kva電容組2組600運(yùn)行轉(zhuǎn)入自動(dòng)控制復(fù)位、預(yù)置0臺(tái)泵運(yùn)行5或4臺(tái)泵運(yùn)行3臺(tái)泵運(yùn)行2臺(tái)泵運(yùn)行1組600運(yùn)行合300kva電容組選合一組600kva電容組分300kva電容組選分一組600kva電容組分300kva電容組選合一組600kva電容組1臺(tái)泵運(yùn)行2組600運(yùn)行1組600運(yùn)行YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY(2).梯形圖編編制后離線仿仿真調(diào)試梯形圖編制后，制制作仿真裝置置，模擬泵各各種運(yùn)行組合合、電容柜故故障等，通過過仿真調(diào)試，修修改完善程序序，確保程序序的正確性和和可靠性。安裝電氣控制