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SVC 静止无功补偿系统

SVC 静止无功补偿系统. 项目介绍. SVC 的应用可以分为两个方面：系统补偿和负荷补偿。 作为系统补偿时，它的作用有：维持输电线路上节点的电压，减小线路上因为功率流动变化造成的电压波动，并提高输电线路有功功率的传输容量和电网的静态稳定性。 作为负荷补偿时，它的作用有：抑制负荷变化（如大型电动机、炼钢厂的电弧炉等）造成的电压波动和闪变；补偿负荷所需要的无功电流，改善功率因数，优化电网的能量流动。 在全世界输电系统中已有总装机容量超过 100,000MVar 的大约 700 台装置投入运行。. 1. 2. 二、 SVC 控制 系统的原理与结构

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SVC 静止无功补偿系统

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  1. SVC静止无功补偿系统 项目介绍

  2. SVC的应用可以分为两个方面：系统补偿和负荷补偿。 作为系统补偿时，它的作用有：维持输电线路上节点的电压，减小线路上因为功率流动变化造成的电压波动，并提高输电线路有功功率的传输容量和电网的静态稳定性。 作为负荷补偿时，它的作用有：抑制负荷变化（如大型电动机、炼钢厂的电弧炉等）造成的电压波动和闪变；补偿负荷所需要的无功电流，改善功率因数，优化电网的能量流动。 在全世界输电系统中已有总装机容量超过100,000MVar的大约700台装置投入运行。 1 2

  3. 二、SVC控制系统的原理与结构 2.1 SVC系统概述 SVC系统的结构框图见图2.1。下面我们分别加以说明。 图2.1 SVC系统的功能框图

  4. 根据我国中小型SVC具有广阔的市场，同时天威集团在变压器制造上的优势，所以决定SVC无功补偿系统样机采用晶闸管控制高阻抗变压器（TCT）方式，变压器由三个单相组成△/△形式，额定电压为400V/800V，容量为120Kvar。 为检验控制器能否实现设计的功能，并在实现的基础上改进控制器的响应特性和可靠性，按SVC无功补偿技术标准做了试验。其主电路如下：

  5. 图2.2 SVC样机系统试验的接线原理图

  6. 二.控制器结构原理由于对于各种冲击负荷而言同等补偿效果条件下，响应速度和所需补偿器的容量近似成正比，因此补偿装置具有快的响应速度即意味可以采用较小的变流器，从而节约投资。但晶闸管的平均响应速度和反馈回路的时间决定了响应速度。二.控制器结构原理由于对于各种冲击负荷而言同等补偿效果条件下，响应速度和所需补偿器的容量近似成正比，因此补偿装置具有快的响应速度即意味可以采用较小的变流器，从而节约投资。但晶闸管的平均响应速度和反馈回路的时间决定了响应速度。

  7. SIMADYN-D控制系统输出入接口

  8. SIMADYN-D控制系统控制原理采用了基于瞬时无功的理论，分别将负荷无功电流和补偿器无功电流作为输入通过瞬时无功计算得到负荷无功和补偿器无功，利用前馈环节和反馈PI调节达到高精度和快速响应的目的。SIMADYN-D控制系统控制原理采用了基于瞬时无功的理论，分别将负荷无功电流和补偿器无功电流作为输入通过瞬时无功计算得到负荷无功和补偿器无功，利用前馈环节和反馈PI调节达到高精度和快速响应的目的。

  9. SIMADYN-D控制系统控制原理

  10. SIMADYN-D控制系统控制原理

  11. 仿真结构图：EMTP的具有图形界面和电力电子器件与装置模型的仿真结构图：EMTP的具有图形界面和电力电子器件与装置模型的 版本－EMTDC

  12. SYMADYN－D结构与控制器仿真原理图

  13. 控制系统以PLC为中心，采用一个西门子S7—200。动补PLC控制具有系统抗干扰性好、运行安全、工作稳定可靠，编程直观简单，便于用户掌握等特点。在PLC输出部分有触发电路和显示电路，输入有功无功计算和保护电路。控制系统以PLC为中心，采用一个西门子S7—200。动补PLC控制具有系统抗干扰性好、运行安全、工作稳定可靠，编程直观简单，便于用户掌握等特点。在PLC输出部分有触发电路和显示电路，输入有功无功计算和保护电路。

  14. 采用德国SIEMENS公司的SIMADYN-D控制系统 • 采用德国SIEMENS公司的SIMADYN-D控制系统在目前国内是一个广泛被接受的实践； • 全数字化控制 • 响应速度快 • 控制精度高 • 但价格较高，约130万，但硬件仅30万，主要是软件

  15. 内存模块（MM3型）

  16. 控制系统性能

  17. EB11输入输出模块

  18. IT41数字/模拟输入模块

  19. IO模块 EA12模拟输入模块

  20. IT42数字/模拟输入模块

  21. ITDC 6脉冲逆变控制模块

  22. SS52通讯模块等

  23. 2.2 TWSVC无功补偿系统监控屏 1配置:TWSVC主电路采用了TCT的结构。 2 补偿原理： 典型的静止无功补偿器在控制下既可以产生也可以吸收无功功率，固定电容器加滤波装置使系统略呈容性，控制系统根据计算的无功量控制晶闸管的导通角，实现快速，连续调节电感，向系统投入感性负荷，使系统为纯阻性或略呈感性。滤波器根据系统情况，设计滤掉可控电抗系统产生的3、5、7、11等次谐波及系统中原有的各次谐波。

  24. 2.2.1 控制器工作原理 通过AD采集板采集负载侧的三相电压和电流，运用瞬时无功理论进行计算，采用PI调节得出需补偿的无功量，转化为所需的电纳值，通过查表的方式取得晶闸管的触发角度。把结果通过光耦或光纤传输给触发板，依靠脉冲变压器触发晶闸管，实现无功功率的可控补偿。

  25. 2.2.2 DSP控制板的结构和功能 图2.3 TMS320LF2407型控制板硬件原理框图

  26. ◆设过流保护、过压保护、欠压保护；开入量保护有：变压器保护、冷却系统故障保护、电容器保护、晶闸管阀过流保护、缺相保护等。◆设过流保护、过压保护、欠压保护；开入量保护有：变压器保护、冷却系统故障保护、电容器保护、晶闸管阀过流保护、缺相保护等。 ◆过流保护：电流超过额定电流的10%时，装置点亮相应指示灯，并加5°触发角；超过30%时，30s后发保护性触发脉冲，并通过开出量发出信号。 ◆过压、欠压保护：三相电压有效值超过整定的过压、欠压值时，控制装置点亮相应指示灯，并通过开出量发报警信号；三相电压有效值超过额定电压20%时，控制装置发保护性触发脉冲，并通过开出量发出信号。 ◆开入量：保护触点闭合，装置点亮相应指示灯，并封锁触发脉冲。 ◆具有频率自动跟踪功能，当输入电压的频率变化时，相应调整触发脉冲宽度，以保证正负半周准确触发。 ◆显示：采用液晶显示系统电压、电流、有功、无功等量有效值。 ◆整定值：可设置手动触发角。 ◆具有串口通讯功能。

  27. 2.3 TCR脉冲发生板电路 TCR脉冲发生板的作用是根据DSP板输出的方波信号调制成高频脉冲，控制TCR主电路里晶闸管的导通角度，从而改变接入系统的等效电抗。SVC作负荷补偿时，为补偿负荷的不平衡，TCR必须具有分相调节的能力；为能消除TCT中的直流分量，正负半波必须分别控制；六组晶闸管可有不同的导通角，因此，必须具有六组独立的触发电路。

  28. 2.4 TSC无功补偿控制器 2.4.1 主要用途： 适用于交流50Hz，额定电压400V无功补偿系统。接触器型适用于对补偿速度不要求太快的场合；晶闸管型中我们由于采用了自主开发的晶闸管端电压过零的触发技术，对系统和电容无冲击，克服了常规电压或电流过零触发所不可避免的充电电流冲击，所以可适用于需要频繁快速补偿的场合。而由于结构上采用了晶闸管8421控制方式，更适合于补偿级数多容量大的系统。

  29. 2.4.2 工作原理： • 每周期采样32点，采用傅里叶算法计算电压、电流、功率因数；利用公式 计算无功功率。 • 2.4.3技术特点： • 抗干扰能力强，通过IECIII级干扰试验。 • 可在较强谐波含量工况下，精确计算基波的电流、电压 、 无功，有功及功率因数。 • 采用高性能单片机，集成度高，成本低，可靠性高 。 • 循环投切电容器，提高电容器使用寿命。 • 8421投切特点：可在只控制4回路电容器情况下，完成15级分级投切。精度高，操作方便。

  30. TSC无功补偿126kvar试验样机 TSC无功补偿350kvar工业样机 晶闸管过零投入电容时电压波形

  31. 2.5光纤传输 控制装置为了防止触发信号种传输过程中受到干扰，通常采用光耦隔离，或光纤传输。 2.6晶闸管阀的保护 当晶闸管接通或断开电流时，将会在晶闸管两端产生周期性的电压跃变，为了阻尼电压跃变及线路上的暂态电压，晶闸管阀均配有由电容器及电阻或非线性电阻构成的保护元件。另外晶闸管设有过电压保护、过电流保护、过负荷保护等。 2.7晶闸管阀的冷却装置 晶闸管元件的冷却方式较多，但主要有下列几种：水冷、油冷、风冷及热管冷却。

  32. 实验室样机的性能试验 • 为了验证所设计的120kVar TCT样机系统的工作原理和性能参照IEEE标准和相应国标制定的技术条件进行了试验。 • 3.1样机SVC主要技术指标 ◆ 额定工作电源电压：220V ◆ 额定输入电压模拟量：380V或100V ◆ 额定输入电流模拟量：1A或5A ◆ 连接点额定电压：0.38kV-220kV ◆ 额定补偿容量：50Kvar-10Mvar ◆ 电压测量精度：不大于1%

  33. ◆ 电流测量精度：不大于2.5% ◆ 有功测量精度：不大于5% ◆ 无功测量精度：不大于5% ◆ 控制系统动态响应时间小于10ms ◆ 模拟输入16路 ◆ 隔离开关量输入16路，空接点方式输入 ◆ 隔离开关量输出12路，空接点方式输出 ◆ 绝缘性能：绝缘电阻和介质强度符合国家检验标准 ◆ 抗电磁干扰性能：符合IEC255-22标准

  34. 响应时间说明： 控制响应，扰动响应，系统响应，调节时间

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