基于SOPC的煤礦電力無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

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1、煤礦現(xiàn)代化2012年第5期總第110期基于SOPC的煤礦電力無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)王文林。陳燁z(1．晉煤集團(tuán)寺河礦，山西晉城048205；2．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，江蘇徐州221008)摘要本文分析了煤礦電力無(wú)功補(bǔ)償．本文在研究了煤礦電力無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的原理和硬件設(shè)計(jì)，對(duì)補(bǔ)償信號(hào)的檢測(cè)原理上，論述了煤礦供電線路數(shù)學(xué)模型，無(wú)功補(bǔ)償裝置的原理和無(wú)功補(bǔ)償信號(hào)的提取算法、信號(hào)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及工作原理；論述了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。與現(xiàn)有的煤礦無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)比，具有比較好的性?xún)r(jià)比和極好的推廣應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞

2、無(wú)功補(bǔ)償；SOPC；FPGA中圖分類(lèi)號(hào)：TM7l4．3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1009—0797(2012)05—005l一041前言5wn==面1‘隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)家對(duì)煤礦供電質(zhì)量和供電的安全性、可靠性及供電效率提iR<、／導(dǎo)出越來(lái)越高的要求。進(jìn)一步降低電網(wǎng)損耗、提高電壓其特征為：質(zhì)量及供電可靠性，從而實(shí)現(xiàn)煤礦社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)(1)導(dǎo)納：效益雙豐收，是煤礦企業(yè)現(xiàn)代化管理的核心內(nèi)容。在麗RR=(S)電力系統(tǒng)輸送電能的過(guò)程中，無(wú)功功率不足，將使系統(tǒng)中輸送的總電流增加、使變壓器的出力減少、供

3、電線路及系統(tǒng)設(shè)備有功功率損耗增大、線路末端電壓阻抗：景(Q)下降；而對(duì)于煤礦電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，過(guò)多地從電網(wǎng)中吸取無(wú)功，不僅使電網(wǎng)電能質(zhì)量下降，也影響自身的用電和(2)申．流：設(shè)i：I0生產(chǎn)，使煤礦效益下降，甚至招致罰款。因此，為了減少無(wú)功的損失和避免其在電網(wǎng)中的不當(dāng)流動(dòng)，必須諧振時(shí)電壓：3o===Is0V，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。無(wú)功補(bǔ)償最好的方式是就地補(bǔ)償。采用并聯(lián)電ii~=0oYl=面LIsLOIY1l一1容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償是一種投資少、施工簡(jiǎn)單、見(jiàn)效快的補(bǔ)償方式，它可以很方便地就地控制電容投切，以ico=0oY=Is

4、l_01YzI手減少線損，消除無(wú)功饋乏給系統(tǒng)帶來(lái)的負(fù)面影響。另外，負(fù)荷諧波較大時(shí)，將損害普通補(bǔ)償設(shè)備的開(kāi)關(guān)和相量圖：電容。裝置在諧波含量超高時(shí)，有針對(duì)性地配置濾波器，從而能夠有效濾除諧波、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、提高補(bǔ)償效果和電能質(zhì)量。2煤礦供電線路數(shù)學(xué)模型如圖1所示。圖2矢量圖由于LC／R很大，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)兩端的電壓很高，C電流也很大，其接觸器觸頭很可能因此而被燒損。事實(shí)證明，3次燒損的接觸器都是304#，是控制同一臺(tái)圖1等效電路電動(dòng)機(jī)的接觸器。因此，我們推測(cè)，該電動(dòng)機(jī)的電磁R、L串聯(lián)電路是實(shí)際電動(dòng)機(jī)的電路模型。

5、其中參數(shù)恰好與所投人的電容器產(chǎn)生了諧振，過(guò)大的電Is是電壓型電源的等效電流。在此情況下，發(fā)生并聯(lián)流造成了接觸器燒損。為了避免此類(lèi)事故的發(fā)生，必諧振的條件為：須采取防止諧振的措施?！?l·煤礦現(xiàn)代化2012年第5期總第110期率、無(wú)功功率、視在功率和平均功率因數(shù)。3無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)將的表達(dá)式展開(kāi)，有：3．1功率與功率因數(shù)的測(cè)量S=(JACi．A+【『BcrB不對(duì)稱(chēng)三相電路的數(shù)字化功率測(cè)量是一件極其復(fù)雜的工作，必須高度重視。在三相三線制電路中，=UAc(COSuAc+jsinUAc)IAcosIsinIA

6、)+UBc不論是否對(duì)稱(chēng)，三相功率可以使用兩個(gè)功率表進(jìn)行(COSuBc+jsinUBc)IBcos．jsinm)測(cè)量，稱(chēng)為二瓦計(jì)法，其接線方式如圖3所示。=(UAcCOSu^cIAc0sIA+UAcsinuAcIAsinIA)+j(UAcsinuBCIAcosIA—UAcCOSUACIAsinIA)+(UBcc0sUACIBCOSlA+UBcsin4)UACIBsinlA)+j三●一相(UBcSintrscIBCOS負(fù)載IA-UBccosUACIBsinIA)=(UAcR水IAR+UAcx木IA)()+j

7、(UAcR水IAR+UAcx木IA)()+圖3二瓦特法(UBcRIRR+UBO(1日)()+j(UBcRIBR十U呱*IBx)可以證明，圖中兩個(gè)功率表讀數(shù)的代數(shù)和為三=【(UAcRIml+UAcxIAX)+(UBCR*I豫+UB0(IBx)】+j相三線制中右側(cè)電路吸收的平均功率。設(shè)兩個(gè)功率[(UAcR術(shù)IUAcx術(shù)IAx)+(UBcR半IBR十UBO【木IBx)]表的讀數(shù)分別用P。、P表示，根據(jù)功率表的工作原因此，有功功率和無(wú)功功率分別可以通過(guò)電壓、理，有：電流的實(shí)部、虛部進(jìn)行計(jì)算：P=(UAcR木IA

8、R+UAcx卑l(fā)Ax)+(UBcR宰IBR+U豐IRx)PI=Re[I)iA]Q=(uAcR木IAR+UAcx木IA)()+(UBcR斗=I腿+uBcx術(shù)IBx)從復(fù)視在功率的推導(dǎo)公式中繼續(xù)運(yùn)用三角函數(shù)P2=Re[UBcIB]的積化和差公式可得：P=Re[S]=UAcIACOS(u。。一I)+UBclBCoS所以：P1+P2=Re[1JACi*A+LIBci(Ubc-m)(1)因?yàn)椋骸綣觚=tlA-tlQ=Im[S]=UAcIAsin(UA