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1、动态无功补偿装置控制系统技术使用说明书0TK.010.0808山东泰开电力电子有限公司2015年 11 月互联网络前 言本说明适用于山东泰开电力电子有限公司生产的第三代SVG集中式控制系统。本操作规范分为5个部分：第1部分：SVG概述第2部分：技术参数第3部分：SVG结构说明第4部分：装置操作说明第5部分：包装、运输及存储1 SVG概述山东泰开电力电子有限公司集中式控制装置，适用于泰开电力电子有限公司SVG动态无功补偿装置（Static Var Generator，静止无功发生器，以下简称SVG）。该系统运用快速调节算法，实现对无功的快速补偿，可有效抑制电压波动、闪变，并可减少电力系统中的谐波
2、、负序，提高功率因数，帮助用户改善电能质量，提高生产效率。 SVG的基本原理：电压源型逆变器（Voltage Sourced Converter，简称VSC）经过电抗器或者变压器并联在电网上，直接控制其交流侧电流的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。当采用直接电流控制时，直接对交流侧电流进行控制，不仅可以跟踪补偿冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。图1为SVG原理图，将系统看作一个电压源，SVG可以看作一个可控电压源，变压器可以等效成一个连接电抗器。表1给出了SVG三种运行模式的原理说明。SVG图1 SVG工作原理图运行模式波形和向量图
3、说明空载运行UI=USIL=0SVG不吸发无功容性运行UIUSIL为容性电流，可通过调节UI来连续控制SVG发出无功。感性运行UIUSIL为感性电流，SVG吸收的无功可以连续控制。表1 SVG的三种运行模式泰开电力电子有限公司生产的SVG装置主要由控制屏、连接电抗器、启动柜和功率柜等组成，其一次电路如图2所示。图2 SVG设备一次接线图串联电抗器的主要作用是将SVG与电网连接起来，实现能量的缓冲，同时减少SVG输出电流的谐波含量。控制屏主要由集中式控制单元和站控等组成。集中式控制单元中的测控主板上DSP1主要实现与单链节之间的数据传输，监视SVG各功率单元的工作状态，例如直流电容电压、链节状态
4、等。DSP2通过互感器板准确测量电力系统的电压、电流等参数，迅速计算出电力系统的无功电流，并在特定时刻向功率单元发触发编码，控制SVG的电流输出。站控通过Modbus传输直接与测控DSP1通信，将SVG所有运行信息进行打包封装和存储，为操作人员提供一个直观的查询界面。2 技术参数 2.1 工作环境条件a.环境温度：-5+40b.相对湿度：10%90%c.大气压力：86106kPa2.2 电源2.2.1 交流电源a.额定电压：220V，允许偏差-15%+10%b.频率：50Hz，允许偏差0.5Hzc.波形：正弦，波形畸变不大于5%2.2.2 直流电源 图3-1 屏体平面布置图a.额定电压：220
5、V b.允许偏差：-20%+10%c.纹波系数：不大于5%2.3 二次回路额定参数2.3.1 额定参数a.交流电流：5Ab.交流电压：100V c.频率：50Hz 2.3.2 功率消耗a.交流电流回路：当IN=5A 时，每相不大于1VA当IN=1A 时，每相不大于0.5VAb.交流电压回路：当额定电压时，每相不大于1VA2.3.3 过载能力a.交流电流回路：1.2倍额定电流，连续工作b.交流电压回路：1.2倍额定电压，连续工作c.直流电源回路：80%110%额定电压，连续工作 3 SVG结构说明 SVG控制系统主要包括：集中式控制单元、站控单元。控制屏与功率柜采用光纤连接，增强抗干扰能力，保证
6、控制系统可靠运行。屏体平面布置如图3-1所示。3.1 集中式控制单元集中式控制单元能够准确测量电力系统的电压、电流等参数，迅速计算出电力系统的无功，控制逆变器发出无功电流。装置采用双DSP + FPGA的先进架构，32位浮点型DSP作为主运算CPU， FPGA作为辅助运算芯片，采用14位高速同步采样模数转换器，保证了运算的迅速和结果的精确。通过面板的按键操作功能可以从液晶屏上查询SVG系统的一些实时数据，例如母线电压、总进线电流、SVG支路电流、系统功率因数等。集中式控制单元采用RS485通讯接口与站控、液晶进行通讯。集中式控制单元（后视）自左向右分别是电源插件、开入开出板、互感器板一、互感器
7、板二、主控板、光纤扩展板1、光纤扩展板2（备用）、光纤扩展板3、光纤扩展板4（备用）、光纤扩展板5、光纤扩展板6（备用），端子图如图3-2所示。 图3-2 SVG主控装置端子图3.2 SVG各板卡功能电源板型号为TK2004E-1225双电源，保证了整个装置的功率需求。电源板端子801/802为1#电源24V失电跳闸（常闭），端子804/805为2#电源24V失电跳闸（常闭），端子807/808为2#电源12V失电跳闸（常闭）。触点容量为交流250V/8A。开入开出板701-716端子为装置遥信信号输入端子，717-732端子为装置遥控输出端子。触点容量为交流250V/5A。 SVG通过互感器
8、板一采集三相同步电压和进线电压，经过矢量计算跟踪系统电压相位，作为SVG并网的相位基准；通过互感器板二采集霍尔传感器电流和进线电流实现SVG无功电流瞬时控制。各接口定义见如图3-3。 图3-3 集中式控制系统端子图SVG支路电流为霍尔传感器采集回路，通过实时采集A、C相电流，控制SVG电流输出。具体接线如图3-4（以开环电流互感器为例），采用屏蔽双绞线连接，双绞线屏蔽层在控制装置侧接地。霍尔电源与控制装置模拟地共地。图3-4 霍尔传感器接线图主控板DSP1：（与光纤扩展板1、光纤扩展板3、光纤扩展板5配合）a.负责监测链节运行数据，就地显示各个链节直流电压、链节状态。当链节直流电压、链节状态有
9、异常时能够迅速执行相应保护。b.采用232总线与站控进行实时通讯，能够把链节状态、系统电压、电流、SVG无功、SVG电流、故障SOE等数据上传到站控端。c.负责发送链节放电命令，实现链节均压。主控板DSP2：a.负责发送触发编码给链节，控制链节运行状态。b.负责对链节故障进行实时检测，执行瞬时保护。c.采集各模拟量进行控制运算，计算出SVG应发出的实时无功电流值，控制SVG无功输出。 3.4 光纤扩展板SVG光纤扩展板共6块，其中有3块备用，每块16路发射光纤和16路接收光纤通道。负责产生链节触发脉冲、检测故障电平；负责接收链节串行电压、产生放电脉冲。 图3-5 A相光纤扩展板接线图 图3-6
10、 B相光纤扩展板接线图 图3-7 C相光纤扩展板接线图 4. 装置操作说明第三代通用平台的液晶操作分为两种：一种为单色液晶面板，按键操作；另一种为彩色液晶屏，触摸操作。4.1 液晶面板操作：装置上电后液晶屏首先显示“装置信息”菜单，菜单页面上显示有产品名称、公司信息和版本型号，见图4-1。 图4-1 装置信息菜单 图4-2 主菜单按“确认”键后进入主菜单，主菜单共有12个子菜单，分别是“主控遥测”、“主控遥信”、“主控定值”、“主控系数”、“监控遥测”、“监控遥信”、“监控定值”、“监控系数”、“监控SOE”、“主控SOE”、“装置时间”和“装置版本”子菜单。另外，主菜单中还显示有装置运行相关
11、信息，如SVG电流、SVG无功、进线电流、进线电压等，主菜单界面如图4-2所示。在主菜单上通过上、下、左、右按键把光标定位到相应位置后，按“确认”键便可进入相应子菜单。4.1.1主控遥测在主菜单上选择“主控遥测”子菜单后按“确认”键，即可进入“主控遥测”菜单，共包含4页遥测信息，界面如图4-3、4-4、4-5、4-6所示。“主控遥测”菜单用于显示控制系统各项参数，如进线电流、进线电压、进线无功容量、进线功率因数、SVG支路电流、SVG无功容量、SVG三相直流电压等遥测值。主控遥测信息可通过上、下键来实现翻页查询。 图4-3 主控遥测菜单NO.1 图4-4 主控遥测菜单NO.2图4-3所示界面主
12、要显示系统进线相关信息，其中进线有功和进线无功的“+”代表容性，“-”代表感性。图4-4所示界面主要显示SVG相关信息，其中SVG无功功率、无功电流的“+”代表容性，“-”代表感性。Ib0为B相零漂，工程调试校霍尔时便于观察。 图4-5 主控遥测菜单NO.3 图4-6 主控遥测菜单NO.4图4-5所示界面主要显示一些系统运行相关系数信息，其中M1、M2、M3为内存变量，定值控制字为便于查看程序内部开关量的变量，可不予以关注。 图4-6所示界面主要显示装置运行时A、B、C三相各链节的实时直流电压，与“监控遥测”菜单中显示的各链节直流电压一致。 4.1.2 主控遥信“主控遥信”菜单用于显示控制系统
13、的相应开关量及装置运行状态信息，界面如图4-7所示，“”表示故障状态（或置位状态），“”表示正常状态（或未置位状态）。 图4-7 主控遥信菜单其中，开关状态各位定义如下：0-未定义，1-母线断路器，2-SVG支路断路器，3-SVG隔离，4-投入，5-自检，6-退出，7-充电旁路接触器位置，8-功率柜冷却风机失电信号，9-PT断线，A-F未作定义。故障状态STS1各位定义如下：0-SVG功率柜相电流瞬时值过流，1-SVG母线电压瞬时值过压闭锁，2- SVG母线电压瞬时值欠压闭锁，3-功率柜单相直流总电压瞬时值过压，4-SVG工作模式异常，5-备用，6-链节直流电压越限跳闸，7-单相直流总电压平均
14、值越限跳闸，8-功率柜过流跳闸/过负荷，9-直流电压越下限跳闸，A-相间瞬时直流总电压偏差越限闭锁，B-未知原因闭锁，C-风机故障闭锁，D-旁路接触器异常分闸闭锁，E-SVG母线过压（平均值）、F- SVG母线欠压（平均值）。其余状态位均未作定义，预留。AD状态指示是指AD采样板上的4块FPGA工作状态是否正常，暂时未用到，预留。4.1.3主控定值“主控定值”菜单用来查看和设置相关定值。在主菜单上选择“主控定值”菜单，按下确认键，出现要求输入密码界面，如图4-8所示。再次按下确认键，出现密码输入定位，再次按下确认键后便可输入密码（密码为0003），在输入的过程中可通过“”、“-”键进行数据设定，密码输入无误后按下确认键进入定值查看修改界面，界面如图4-9、4-10所示。 图4-8 主控定值菜单 图4-9 主控定值菜单NO.1当需要查看定值时，可通过上下键进行翻页查询；当需要修改定值时，按下“确认”键后出现光标，将光标定位于需要修改的参数项，再次按下“确认”键进行修改，在修改的过程中可
