1、SVG動態無功補償裝置技術使用說明書0TK.466.8130山東泰開電力電子有限公司2011年07月技術使用說明書SVG動態無功補償裝置共 21頁第 21 頁目 錄一、 概述2二、 使用環境2三、 型號含義3四、 工作原理及組成3五、 控制系統使用說明5六、 安裝及使用18七、 運輸及存儲20一、 概述山東泰開電力電子有限公司生產的靜止無功發生器（Static Var Generator，靜止無功發生器，以下簡稱SVG裝置）廣泛應用于高壓交直流輸變電系統和冶金、電氣化鐵路等工業、交通配電網中，其主要作用是改善供配電網運行條件、提高輸配電系統的可靠性、抑制系統電壓波動、減少諧波電流對電網造成的污

2、染、提高系統的功率因數。無功功率的存在，使得電力輸配電系統和重工業應用領域面臨著各種各樣的問題和挑戰。電力輸配電面臨電壓波動、低功率因數以及電壓失穩等問題；重工業應用，特別是快速、沖擊性負荷，可能導致供電網絡的電壓不平衡、電壓波動和閃變等電能質量問題，動態無功功率的補償能夠解決這些問題。SVG動態無功補償裝置，又稱STATCOM（Static Var Compensator）或SVC+，是目前無功功率控制領域內的最佳方案。相對于傳統的調相機、電容器、電抗器、以晶閘管控制電抗器TCR為主要代表的傳統SVC等方式，SVG有著無可比擬的優勢：l 能夠提供從感性到容性的連續、平滑、動態、快速的無功功率

3、補償；l 不僅不產生諧波，而且能在補償無功功率的同時動態補償諧波，而SVC中的TCR在補償無功功率同時產生大量諧波；l 占地面積小，是同容量傳統SVC的1/3到1/2，集成度高，移動方便；l 電流源特性，輸出無功電流不受母線電壓影響，SVC是阻抗型特性，輸出電流隨母線電壓線性降低；l 對系統參數不敏感，安全性與穩定性好，而SVC易隨系統或裝置參數變化而發生諧振或諧波電壓放大，影響系統安全；l 運行損耗為同容量SVC的一半左右，節能降耗效果顯著；l 能夠短時補償有功功率；SVG是新一代靜止無功補償器產品，是無功補償領域最新技術應用的代表。SVG并聯于電網中，相當于一個可變的無功電流源，其無功電流

4、可以靈活控制，自動補償系統所需的無功功率，國際上又稱作靜止補償器，由于功能強、占地面積小，安裝方便，亦有公司相對傳統SVC而言稱作SVC-Light或SVC-Plus。二、 使用環境1. 額定電壓：6kV、10kV，35kV；2. 頻率：50Hz；3. 冷卻方式：強迫風冷；4. 海拔高度：不超過1000m，如果海拔高度超過1000m，訂貨時需加以說明；5. 環境溫度：-4040；6. 地震烈度：USIL為容性電流SVG發出容性無功感性運行UIUSIL為感性電流SVG發出感性無功山東泰開電力電子有限公司生產的SVG裝置主要由連接電抗器、控制屏、啟動柜和功率柜等組成，其一次電路如圖2所示。圖2 S

5、VG設備一次接線圖串聯電抗器的主要作用是將SVG與電網連接起來實現能量的緩沖。SVG控制系統主要包括：SVG調節裝置1臺、SVG同步裝置1臺、SVG觸發裝置3臺、SVG監控裝置3臺，另外還包括24V直流電源、轉換開關和空氣開關等。所有部件安裝于一面屏內，各裝置間的關鍵信號采用光纖連接，從而保證了其可靠的抗干擾能力。SVG調節裝置能夠準確測量電力系統的電壓、電流等參數，迅速計算出電力系統的無功，進而計算出逆變輸出電壓移相角。SVG同步裝置采集系統母線電壓信號，然后對此信號進行多階濾波處理，濾除電壓中的高次諧波和直流分量成分，然后對所剩基波進行方波變換，從而得到與母線電壓基波相位一致的方波信號（同

6、步信號）。監控裝置負責監視SVG各鏈節的工作狀態。觸發裝置負責接收調節裝置傳來的SVG控制命令并將觸發信號編碼后下發給各鏈節。站控將SVG所有運行信息進行打包封裝和存儲，為操作人員提供一個直觀的界面。SVG的啟動柜主要由限流電阻和旁路接觸器組成。SVG上級斷路器合閘前，旁路接觸器分閘，串聯電抗、限流電阻和功率柜串聯在一起。SVG正常運行時，旁路接觸器合閘，限流電阻被接觸器旁路。SVG功率柜由鏈節串聯組成。鏈節采用優質進口IGBT模塊組成單相H橋逆變電路，直流支撐電容采用優質薄膜直流電容器，電容器具有紋波電流大、耐壓能力強，壽命長等特點。五、 控制系統使用說明1. 概述山東泰開電力電子有限公司生

7、產的靜止無功發生器控制系統，適用于電壓等級為6KV10KV的SVG裝置的自動調節與監控。本系統采用組屏安裝方式，可以完成對SVG的全面監控。該系統運用快速調節算法，實現對無功的快速補償，可有效抑制電壓波動、閃變，并可減少電力系統中的諧波、負序，提高功率因數。從而起到改善電能質量，提高生產效率的作用。2. 主要技術參數2.1 工作環境條件a.相對濕度：10%90%b.大氣壓力：86106kPa2.2 電源2.2.1 交流電源a.額定電壓：220V，允許偏差-15%+10%b.頻率：50Hz，允許偏差0.5Hzc.波形：正弦，波形畸變不大于5%2.2.2 直流電源a.額定電壓：220Vb.允許偏差

8、：-20%+10%c.紋波系數：不大于5%2.3 二次回路額定參數2.3.1 額定參數a.交流電流：5Ab.交流電壓：100Vc.頻率：50Hz2.3.2 功率消耗a.交流電流回路：當IN=5A 時，每相不大于1VA當IN=1A 時，每相不大于0.5VAb.交流電壓回路：當額定電壓時，每相不大于1VA3. 結構說明SVG控制系統主要包括：SVG調節裝置1臺、SVG同步裝置1臺、SVG觸發裝置3臺、SVG監控裝置3臺，另外還包括24V直流電源、轉換開關和空氣開關等。所有部件安裝于一面屏內，各裝置間的關鍵信號采用光纖連接，從而保證了其可靠的抗干擾能力。屏體平面布置如圖3-1所示。 圖3-1 平面布

9、置圖3.1 SVG調節裝置3.1.1 功能簡述SVG調節裝置能夠準確測量電力系統的電壓、電流等參數，迅速計算出電力系統的無功，進而計算出逆變輸出電壓移相角，并在特定時刻向SVG觸發裝置發控制信息。SVG調節裝置使用32位DSP作為主運算CPU，采用14位高速同步采樣模數轉換器，保證了運算的迅速和結果的精確。SVG調節裝置機箱為6U高19/3英寸寬標準機箱，其前面板如圖3-2所示。圖3-2 SVG調節裝置前面板SVG調節裝置面板上半部分為顯示部分，包括液晶和發光二極管；下半部分為功能按鍵,通過操作功能按鍵可以從液晶上查詢SVG系統的一些實時數據，例如母線電壓、總進線電流、SVG支路電流、系統功率

10、因數等。SVG調節裝置共有4個子功能模塊，分別是電源插件、主插件、互感器插件和顯示板，其間通過底板聯系。其中，前三個模塊采用插件形式插于底板后方。顯示板在底板正前方，通過電纜排線與底板相連接。SVG調節裝置采用RS485通訊接口與站控進行通訊，通過此接口能夠把SVG系統部分相關參數上傳到站控，便于站控顯示，并且能夠響應站控對時等命令。SVG調節裝置端子圖如圖3-3所示，其中201212號端子為光纖接口，其他端子為電氣連接端子，其中端子圖中空白處表示此端子未使用。圖3-3 SVG調節裝置端子圖模擬量輸入通過端子101124來實現，共配置了12路模擬信號輸入，常規配置為3路電壓信號和9路電流信號。

11、其中119124也可以更改為電壓輸入端子，用于實現6路電壓和6路電流的模擬量輸入配置，可根據工程實際需要進行靈活更改。SVG調節裝置通過測量系統三相電流、三相電壓計算出電力系統的無功，進而計算出逆變電壓移相角，通過光發射口（201、202、203、204、205、206）向觸發裝置發送控制命令。端子207212為光接收口，其中端口207209用于接收由監控裝置發送的鏈節電壓。端口210212用于接收由同步裝置發送的同步信號。端子213、214為RS485通訊接口，負責與站控進行通訊。端子215、216為CANBUS通訊接口，此通訊接口為預留功能。端子401408為8路開入量輸入端子，端子409

12、為開入量公共地輸入端子。端子415416為裝置失電告警無源常閉節點，Umax250V，Imax3A。端子419、421為裝置電源端子，端子424為屏蔽地接入端子。3.1.2 操作說明裝置上電后液晶首先顯示“裝置信息”菜單，裝置信息菜單顯示產品編號、裝置名稱和版本信息組成，見圖3-4。按“退出”鍵后進入主菜單，主菜單共有9個子菜單，分別是“遙測”、“定值”、“狀態”、“記錄”、“內存”、“遙控”、“系數”、“版本”和“時間”子菜單，如圖3-5所示。在主菜單上把光標停到相應位置后，按“確認”鍵，可進入相應子菜單。 圖3-4 裝置信息菜單 圖3-5 主菜單在主菜單上選擇“遙測”子菜單后按“確認”鍵，

13、即可進入“遙測”菜單，遙測菜單如圖3-6。“遙測”菜單用于顯示1#進線電流、2#進線電流、SVG支路電流、綜合負載電流、系統電壓、功率和功率因數等遙測值。遙測信息可通過“”“”鍵來實現翻頁。“定值”菜單用來設置和查看定值。在主菜單上選擇“定值”子菜單后按“確認”鍵，首先顯示定值“模式選擇”菜單，包括兩種操作模式：分別是：“查看”和“修改”模式，如圖3-7。選擇“查看”模式可以查看定值內容。選擇“修改”模式，提示輸入密碼，界面如圖3-8，把光標移動到圖上數字“00”位置，按“”“-”鍵，可以修改密碼，改好密碼后，按“確認”鍵，進入定值修改界面，定值修改界面如圖3-9圖3-11。光標移動到圖示數字

14、“0.000”位置后，按“”、“-”鍵，可以對定值進行修改；光標移動到“ON”中的“”位置后，按“”、“-”鍵，可以設定定值所對應功能的投入或退出，ON表示功能投入，OFF表示功能退出。修改完成后按“退出”鍵，液晶提示是否要保存定值，通過“”、“”鍵進行選擇，選擇“YES”對定值進行保存，選擇“NO”則放棄保存定值。 圖3-6 遙測菜單 圖3-7 定值“模式選擇”菜單 圖3-8 密碼輸入菜單 圖3-9 定值修改菜單1/5圖3-9中，min為移相角下限，max為移相角上限，Mr為逆變電壓調制比，Qref為無功功率回差值。移相角的可輸入范圍在0.0008.000之間。實際的輸入值要根據調試數據設定

15、。無功方向決定總進線的無功流向，當無功方向為“”時，總進線無功呈容性Qref；當無功方向為“”時，總進線無功呈感性Qref。 圖3-10 密碼輸入菜單2/5 圖3-11 定值修改菜單3/5圖3-10中，-manual為手動觸發移相角，Mr為逆變電壓調制比。圖3-11中，Igfh為過電流時的電流互感器二次側電流動作值，Tgfh為保護時間延遲值。“狀態”菜單用于顯示調節裝置各遙信狀態，“0”表示遙信無，“1”表示遙信有。“記錄”菜單用于顯示SOE故障告警信息，包含時間、故障時系統狀態等信息。在主菜單上選擇“記錄”子菜單后按“確認”鍵，液晶首先顯示“SOE記錄編號選擇菜單”，選擇相應記錄號，按“確認

16、”鍵，進入SOE信息菜單。“內存”菜單、 “遙控”菜單、“版本”菜單為調試菜單，正常運行時無需查看或配置。“系數”菜單用來設置裝置地址號（通訊用）和一些校正系數，其操作方式與“定值”菜單類似，正常運行時無需修改。圖3-12中，U為移相角調節步長限幅值，T為調節響應時間，I1為乘系數，I2為除系數，P為采集窗口的周波個數，Q為加速調節的無功門檻值，J0為保護動作后的閉鎖角度，STN為調節裝置通訊地址。圖3-12 系數菜單“時間”菜單用于顯示和修改系統時間，與定值類似同樣分為“顯示”模式和“修改”模式，操作方式也與定值類似。進入時間菜單后液晶上顯示當前日期、時間。3.2 SVG同步裝置SVG同步裝

17、置采集系統母線電壓信號，然后對此信號進行多階濾波處理，濾除電壓中的高次諧波和直流分量成分，然后對所剩基波進行方波變換，從而得到與母線電壓基波相位一致的方波信號（同步信號）。圖3-13 SVG同步裝置前面板同步信號為其它SVG裝置提供基準信號。SVG同步裝置機箱為6U高19/3英寸寬標準機箱，其前面板如圖3-13所示。SVG同步裝置無需人機交互部分，前面板采用盲板結構。同步裝置共設有3個子功能模塊，分別是電源插件、主插件和互感器插件，其間通過底板聯系。其中主插件包含了模擬濾波、整形、數字邏輯處理和光發射器驅動等功能。SVG同步裝置的結構采用與SVG調節裝置一致的后插拔形式。SVG同步裝置端子圖如

18、圖3-14所示，其中端子201212為光發射端子。其他端子為電氣連接端子。端子101106為模擬量輸入端子，系統電壓由此輸入。端子201212為同步信號光輸出端子，用于向其它模塊提供同步信號。端子201203為調節裝置提供同步信號。端子204206為觸發裝置提供同步信號,其余端子預留。電源插件端子說明請參照SVG調節裝置。SVG同步裝置共配置了12路光發射端口，每個端口采用單獨的驅動電路，配合可編程邏輯芯片，可以對光發射端口進行靈活配置。 圖3-14 SVG同步裝置端子圖3.3 SVG觸發裝置SVG觸發裝置主要負責產生觸發脈沖編碼信號。SVG觸發裝置同其他裝置一樣采用6U高19/3英寸寬的標準

19、機箱，前面板除了印字不同外與SVG同步裝置前面板一致，參見圖3-15。SVG觸發裝置共設4個子功能模塊，分別是電源插件、主插件、擴展插件一和擴展插件二。主插件負責同步信號和觸發命令的接收及編碼，擴展插件一負責給各鏈節的IBGT驅動板發送觸發編碼，擴展插件二負責檢測各鏈節的IGBT驅動板回傳故障信號。SVG觸發裝置的端子圖如圖3-16所示。其中端子101112、201206、301312為光纖接口，其他端子為電氣連結端子。端子301312為光發射端口，用于發送脈沖編碼給鏈節IGBT驅動板。圖3-15 SVG觸發裝置前面板圖3-16 SVG觸發裝置端子圖端口101112為光接收端口，用于檢測鏈節I

20、GBT驅動板回傳的故障信號。端口201202為光發射端口，端口203206為光接收端口。端口203用于接收同步信號，端口204205用于接收調節裝置的觸發命令，端口202、206用于觸發裝置相間閉鎖。電源插件端子說明請參照SVG調節裝置。SVG觸發裝置接收來自SVG調節裝置的控制命令后，根據接收的移相角和調制比，產生相應的逆變輸出脈沖編碼，脈沖編碼采用固定編碼格式。IGBT驅動板接收到來自觸發裝置的脈沖編碼后，解碼產生IGBT觸發信號,控制相應IGBT的開通和關斷。為更好的保護鏈節，IGBT驅動板連續5ms接收不到脈沖信號或持續兩拍接收低電平，都將主動閉鎖IGBT觸發。驅動板觸發模塊或逆變輸出

21、發生故障,都將產生故障回報給觸發裝置，觸發裝置閉鎖觸發信號輸出，并通過端口202和206閉鎖其它兩相觸發裝置。3.4 SVG監控裝置3.4.1 功能簡述SVG監控裝置采用單片機作為主控制器，輔以FPGA進行相應邏輯處理及功能擴展，FPGA并行擴展12路串口通訊，通過實時的數據通訊，對各鏈節的運行狀態進行全面監控，SVG監控裝置主要執行以下功能：a.負責對鏈節狀態檢測，就地顯示各個鏈節狀態，當鏈節有異常時能夠迅速執行相應保護。b.負責對鏈節運行數據監測，就地顯示各個鏈節直流電壓、鏈節溫度。當鏈節直流電壓、鏈節溫度有異常時能夠迅速執行相應保護。c.采用485總線與站控進行實時通訊，能夠把鏈節狀態、

22、數據、故障SOE等上傳到站控端。SVG監控裝置采用6U高19/3英寸寬的標準機箱，前面板見圖3-17。SVG監控裝置共設5個子功能模塊，分別是電源插件、主插件、擴展插件一、擴展插件二和顯示板，其間通過底板相連。主插件負責同步信號接收、邏輯處理和通訊等核心功能，擴展插件負責接收來自驅動板的通訊信號。SVG監控裝置的端子圖如圖3-18所示。其中，101112、201206、301312為光傳輸端子，其他端子為電氣連結端子。端子101112為光接收端口，301312為光發射端口，實現和12個鏈節的實時通訊，完成對鏈節電壓、溫度、狀態信息的檢測。端子201為光發射端口，用于向SVG調節單元發送鏈節電容

23、電壓。端子202為光發射備用端口。203206為光接收備用端口。電源插件端子說明請參照SVG調節裝置。圖3-17 SVG監控裝置前面板圖3-18 SVG監控裝置端子圖3.4.2 操作說明裝置上電后液晶首先顯示“裝置信息”菜單，裝置信息菜單顯示裝置名稱和版本信息，見圖3-19。按“確認”鍵后進入主菜單，主菜單共有9個子菜單，分別是“遙測”、“定值”、“狀態”、“記錄”、“內存”、“遙控”、“系數”、“版本”和“時間”子菜單，如圖3-20所示。在主菜單上把光標停到相應位置后，按“確認”鍵，可進入相應子菜單。 圖3-19 裝置信息菜單 圖3-20 主菜單“遙測”菜單用來顯示鏈節的運行信息，“遙測”菜

24、單如圖3-21所示，共4頁，依次是鏈節電容電壓、鏈節溫度、正輸出電壓、負輸出電壓。 圖3-21 遙測菜單 圖3-22 定值選擇模式菜單“定值”菜單用來設置和查看定值。在主菜單上選擇“定值”子菜單后按“確認”鍵，首先顯示定值“模式選擇”菜單，包括兩種操作模式：分別是：“查看”和“修改”模式，如圖3-22。具體操作參照SVG調節裝置，定值修改界面如圖3-23圖3-25。修改完成后光標移至YES位置，按“確認”鍵保存定值。 圖3-23 定制修改界面1 圖3-24 定制修改界面2圖3-23中，當放電模式在“自動”模式下，放電功能開啟。鏈節數根據實際鏈節串聯數設定，回差值設定為為滿足放電條件的最小鏈節間

25、電壓差值。圖3-24圖3-25中，放電方式分為“最小值”和“平均值”模式。在按“最小值”模式下，以最低的一個鏈節電容電壓為基準,所有與此基準的壓差大于“回差值”的鏈節均放電。在“平均值”模式下，以所有鏈節電容電壓的平均值為基準,所有與此基準的壓差大于“回差值”的鏈節均放電。可以通過修改定值中的“告警溫度”、“跳閘溫度”、“告警電壓差”、“跳閘電壓差”,來設定合適的保護參數。其中告警、跳閘電壓差定義為電容電壓最低和最高的鏈節間電容電壓的差值。 圖3-25 定制修改界面3 圖3-26 狀態界面“狀態”菜單用于顯示鏈節的當前狀態。如圖3-26所示，圖中“”表示故障，“”正常。各故障狀態位定義如下：S

26、1:驅動模塊1故障 S2:驅動模塊2故障 S3:電容過電壓標志S4:逆變輸出端1故障 S5:逆變輸出端2故障S6:溫度繼電器動作S7:備用 S8:鏈節通訊故障 圖3-27 記錄界面 圖3-28 控制界面“記錄”菜單用于查詢SOE故障告警信息，包含系統故障時的時間、狀態、運行數據等信息。在主菜單上選擇“記錄”子菜單后按“確認”鍵，進入SOE“記錄界面”,如圖3-27，然后選擇編號查詢歷史SOE信息。“控制”菜單用于手動發送控制命令。包括電壓校正、鏈節解鎖、鏈節閉鎖、鏈節旁路。如圖3-28。注:電壓校正除在必要的專用實驗中進行外，其它任何時間嚴禁執行!“系數”菜單用來設置裝置地址號（通訊用），其操

27、作方式與“定值”菜單類似，正常運行時無需修改。“時間”菜單用于顯示和修改系統時間，與定值類似同樣分為“顯示”模式和“修改”模式，操作方式也與定值類似。進入時間菜單后液晶上顯示當前日期、時間。4. 控制系統運行方式SVG控制系統共有3種工作方式，分別是：“投入”、“自檢”、“退出”。工作方式切換通過SVG控制屏前板所設置轉換開關完成。在“投入”模式下，SVG控制系統所有裝置均正常工作，能夠實現鏈節的正常觸發、監測和SOE記錄。在“自檢”模式下，SVG調節裝置、SVG同步裝置、SVG監控裝置正常工作；SVG觸發裝置不發送觸發信號。此模式不對鏈節進行觸發，主要用于對鏈節的上電檢測和SOE記錄。在“退

28、出”模式下，SVG同步裝置、SVG調節裝置正常工作； SVG觸發裝置停止工作，SVG監控裝置只對鏈節進行檢測，但不記錄SOE。六、 SVG的安裝及使用1. SVG安裝說明功率柜就位后，應首先安裝風道，將風道固定后再對功率柜底座進行焊接。防止固定底座后造成風道無法安裝到位的情況。鏈節進行安裝時要撕掉外殼的塑料保護薄膜。鏈節在推入功率柜時要平穩用力，在進入軌道末端時要求試探用力，并觀察后邊的絕緣密封隔板是否能套進鏈節的散熱口，如不能則對絕緣隔板進行修理整改，保證絕緣隔板不受力。功率柜在全部安裝完畢后，要檢查絕緣隔板的固定絕緣塑料螺栓是否齊全，如果出現斷掉的情況，則需重新安裝螺栓固定。功率柜后門及側

29、板用密封膠進行密封，最后將鏈節的連接銅排全部安裝到位。 2. SVG操作說明SVG上級斷路器合閘前，應首先檢查控制屏上各控制單元、站控工作是否正常，有無告警信息，其次檢查SVG功率柜散熱用的風機運轉是否良好。如果存在故障，應排除故障后再將SVG上級斷路器合閘。為了減小SVG上級斷路器合閘時對系統的沖擊，SVG上級斷路器合閘前應保證旁路接觸器分閘。SVG上級斷路器合閘后，要通過監控裝置觀察SVG各相鏈節電壓是否正常、各相鏈節間的電壓是否平衡，如有異常應及時將斷路器分閘。SVG投入運行詳細操作順序見表二。表二 SVG投入操作順序操作順序是否正常1、確認SVG隔離開關在合位，接地刀在分位；2、確認控制屏上各裝置運行正常，面板指示燈無告警指示，在站控通訊圖中確認所有通訊正常；3、確認啟動柜內旁路接觸器分閘；4、確認SVG轉換開關處于“自檢”狀態；5、合SVG斷路器，通過監控裝置觀察SVG鏈節電壓，各相監控裝置無告警指示；6、將SVG轉換開關打到“投入”狀態，通過監控裝置觀察SVG鏈節電壓，運行5秒后將SVG轉換開關打到“自檢”狀態，各相監控裝置無告警指示；7、合啟動柜內旁路接觸器；8、打開啟動柜內風機9、將SVG轉換開關打到“投入”狀態；SVG退出運行時，首先將轉換開