1、摘 要I本科毕业论文（20 届）电力电容器试验系统设计所在学院 专业班级 自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘 要II摘 要为了准确高效的进行电容器试验，该系统由 PLC 进行数据高速处理且采用组态王进行电压、电流等的信息实时监控。本设备有电压、电流传感器各两个，负责采集电压、电流；采用 YJK-1 无励磁分接开关调节可调电抗器的档位，采用高压电容电桥测量介损值和电容值等，采用局放仪测取放电量。在电脑界面中，设定耐压值，然后点击开始试验，设置无励磁开关-响铃启动电感将最小升小电压 200V 左右电感增加，再点击开始耐压，则出现调谐画面，选择是否保存电感升得时间，再次点击
2、开始耐压按钮，开始升压耐压，然后自动降压停止。若同一型号的产品再作此试验，则可以选择试品编号，重复试验，开始试验，-响铃启动，点击开始耐压，手动调谐，再开始如上。耐压结束后选择是否合格，保存数据。电容对地耐压试验，选择试品编号，设定耐压值，开始试验，试验结束后选择试验是否合格，保存数据。电容局放试验（不用在面板上设定耐压时间） ，设定各种红色字体的要求值，选择试品编号，开始试验，试验结束后选择是否合格，保存数据。电容介损试验，设定额定电压值，选择试品编号，开始试验，结束试验后，保存数据。可重复试验（不用从电感 0 开始了） 。电容对地局放试验，选择试品编号，开始试验，保存数据，结束试验。电抗器
3、对地耐压试验，设定耐压值，选择试品编号，开始试验，结束试验后，保存数据。打印报表，选择要导入的数据，查询全部( 或条件查询)，选择要导出的数据的行，导出数据，打印试验报告，选择打印预览，调整一下页边距，打印报表即可。关键词：电力电容器 可编程控制器 人机界面 组态王 AbstractIIIAbstractIn order to test capacitor accurately and efficiently, this device by the PLC high-speed data processing and configuration king such as voltage, cu
4、rrent real-time monitoring. This device has two each of the voltage and current sensor, is responsible for the collection voltage, current; using YJK-1 circuit tap to adjust the adjustable reactor stalls; high voltage capacitance bridge to measure the value of the dielectric loss and capacitance val
5、ues; using PD instrument measured take the discharge capacity.In computer interface, set pressure value, and then click Start test,;set excitation switch - Bell - Start - will be the smallest inductance - liter small voltage 200V or so - the inductance increase,then Click Start pressure, the tuner s
6、creen appears ,and Choose whether to save the inductance rise time, Click again to start the pressure button,start boost pressure,then automatically step-down stop.The same type of products for this test, you can select the number of the test sample then repeat the test, began to experiment with - r
7、ing - start, click Start pressure, manual tuning, and then start the above.After pressure ending , choose whether or not qualified, to save data.Capacitance on the voltage withstand test, select the number of test items, the set pressure value, began to experiment with. After the test, select the te
8、st is qualified, save the data.Capacitive discharge test (not on the panel to set the pressure time). Set the required value of the red font, select the number of test items, and began to experiment with. After the test, select the test is qualified, save the data.Capacitor dielectric loss set the v
9、alue of the rated voltage, select the number of test items, and began to experiment with, save the data after the end of the test. Repeatable test (without inductance 0).Capacitance on the Board to discharge test, select the number of test items began to experiment with, save the data, the end of te
10、st.AbstractIVThe reactor pressure test set pressure value, select the number of test items began to experiment with the end of the test, save the data.Print a report, select the data you want to import, query all (or a criteria query). Select the rows you want to export data, export data. Print the
11、test report, select Print Preview, adjust the page margins then print the report.Keywords: power capacitor; PLC; HMI ; Kingview目 录V目 录摘 要.IAbstract.II目 录.IV第一章 前言.11.1 课题背景.11.2 课题主要任务.2第二章 系统设计原理与设备选定.42.1 试验方法的确定.42.2 设计原理.42.3 硬件电路.52.4 仪器选定.62.4.1 设备名称.62.4.2 设备参数7第三章 PLC 和 HMI 基础.133.1 可编程控制器的组
12、成和工作原理.133.2 可编程控制器的分类及特点.143.3 可编程软件 Step7 概述.153.4 Step7 简单介绍.153.5 人机界面的产品的组成及工作原理.153.6 人机界面产品的特点.16第四章 系统试验方案.174.1 电容器极间耐压试验 .174.1.1 试验要求.17目 录VI4.1.2 试验方法.184.1.3 试验接线图.184.1.4 极间耐压试验.204.1.5 极间介损试验.214.1.6 极间局放试验.234.1.7 试验结果.254.2 电容器对地耐压试验284.2.1 试验要求.284.2.2 试验接线图.284.2.3 对地耐压试验.304.2.4
13、对地局放试验.314.2.5 试验结果.32总 结 .35参考文献.36致 谢.37第一章 前 言- 1 -第一章 前言 1.1 课题背景近年来，国内外对电力电容器的研究进行了广泛、深入的研究，特别是随着计算机技术的发展，研究取得了很大的发展，研制的试验系统其性能、控制效果好,可广泛应用于电容器及企业相关设备的技术改造服务。在工业自动化领域内,PLC（可编程控制器）以其功能强大抗干扰能力强、编程简单、 、可靠性高、性价比高、能耗低、体积小等特点被广泛用于现代工业的自动控制之中。当前的工业控制中,常常选用可编程控制器作为现场的控制设备,用于数据逻辑判断、采集与处理、输出控制；而上位机则是利用 H
14、MI 软件来完成流程和参数的显示,实现监控、工业控制状态、管理、分析和存储等功能 。这种监控系统充分利用了 PLC 和计算机各自的特点,得到了广泛的应用。在这种方式的基础上设计了一套电力电容器试验系统。以基于 PLC 的下位机和完成 HMI 功能的上位机相结合,构建成测试电容器的自动控制。可编程控制器不仅具有以往继电器控制系统的控制功能，并且能扩展输入输出模块，特别是可以扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体，实现闭环控制、智能控制、多控制、闭环控制功能一体的综合控制。现代可编程控制器以功能强、集成度高、抗干扰能力强、工作稳定、组态灵活受到普遍欢迎
15、，在工业的现代化改造中发挥日益重要要的作用此外，随着工业自动化水平的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求越来越高，人机界面（HMI）的出现正好满足了用户这一需求。人机界面可以对控制系统进行全面监控，包括信息处理、参数监测、在线优化、数据记录、报警提示等功能，从而使控制系统变得简单易懂、操作人性化，深受广大用户的欢迎。人机界面在自动控制领域的作用日益显著。人机界面正成为引领工业生产制造走向成功的重要因素，因为这些系统越来越多的用于监控生产过程，让过程变得更加简洁、准确和快速。人机界面的解释就是“使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个接口” 。举个例第一章 前 言- 2 -子来说，在一座工厂里
16、面，我们要搜集工厂各个区域的湿度、温度以及工厂中机器的状态等等的信息透过一台主控器监视并记录这些参数，并在一些意外状况发生的时候能够加以处理。这便是一个很典型的 SCADA/HMI 的运用。电力电容器英文名称 power capacitor 。用于电工设备和电力系统的电容器。任意两块金属导体，在它们中间用绝缘介质隔开，便构成一个电容器。电容器电容的大小，由其两极板间几何尺寸和绝缘介质的特性来决定。当电容器在交流电压下使用时，常以其无功功率表示电容器的容量，单位为千乏或乏。电力电容器的的检测至关重要，本毕业设计旨在设计出检测系统，能够方便的检测出电力电容器是否合格。该电容器综合试验控制系统由计算
17、机控制系统和 PLC 控制柜组合而成。在计算机中打开 PLC 软件，编写梯形图控制程序并与计算机控制系统建立通信。计算机控制系统调用可编程控制器中的控制程序管理 PLC 中信号的输入输出，再与组态王连接起来，构造出所对应的信号模块，掌握现场的所有数据，控制现场设备的一举一动，完善整个系统，最终在组态王中显现试验的整个工作流程，记录所需数据。1.2 课题主要任务计算机控制系统调用 PLC 的梯形图控制程序。PLC 实现实时性要求较高的控制,计算分析和试验结果图形化显示用计算机来实现。这样的系统结构能充分发挥计算机和 PLC 的优点，实现高实时性控制和友好的人机界面。为了准确高效的进行电容器试验，
18、此设备由 PLC 进行数据高速处理且采用组态王进行电压、电流等的信息实时监控。本设备有电压、电流传感器各两个，负责采集电压、电流；采用 YJK-1 无励磁分接开关调节可调电抗器的档位，采用高压电容电桥测量介损值和电容值等，采用局放仪测取放电量。电容器容量 100-800Kvar；额定电压 3-24KV；试验电压为额定电压的 2.15 倍下的电容器对地耐压和局放试验。工作环境要求：空气相对湿度90%(20)，环境温度为-25+40，海拔高度1000m，最大日温差为 25。第一章 前 言- 3 -使用环境：户内、无导电尘埃、无火花、污垢及其它爆炸性介质、不含腐蚀金属和绝缘的气体。电源电压波形为实际
19、正弦波，波形畸变率3%,具有良好的接地系统，接地电阻0.5 。第二章 系统设计原理与设备选定- 4 -第二章 系统设计原理与设备选定2.1 试验方法的确定电力电容器极间交流耐压试验需要很大容量的试验装置，下面比较两种可能的方法。常规方法:它用较大容量的试验变压器结合补偿电抗器试验。在试验大电容量的电容器时，要并联较多的电抗器，且难以避免一定的“脱谐度” ，所需试验电源的容量较大，灵活性不够。谐振耐压试验系统:谐振耐压试验的显著优越性是：（1）降低试验电源的容量至被试设备总无功功率的 1/Q，Q 为谐振系统的品质因素，一般40。（2）试验电压正弦波形畸变度（0.51.0）%。（3）试验设备的总体
20、积、总重量远小于常规设备（约 1/51/10 ） ，利于现场应用。（4）试品击穿时系统失谐，试品损坏小。谐振耐压可根据实际情况可作串联谐振、并联谐振、串并联谐振、复合谐振等多种接线布置，从而实现对多种规格的试品耐压。因此，综合各种因素，本设计对所测试的电容器采用谐振耐压的方法。2.2 设计原理电容器综合试验控制台由硬件和软件组合而成。硬件部件包括计算机操作台和 PLC 控制柜， PLC、继电器、传感器等控制器件安装在控制柜内部，通过通讯电缆与计算机操作台相连。试验现场内的三相感应调压器、柱式调压器、电压互感器、电流互感器、开关等设备连接到控制柜，与内部的控制器件一一相连，构成一个完整的控制回路；而软件部分采用 S7-200 可编程控制器(PLC)和组态王 6.53，S7-200 可编程控制器编写梯形图控制程序并与组态王建立通信桥梁，在组态王中建立的控制画面与试验现场之间的指令传送均通过 PLC 传递。
