风电场SVG系统运行规程.doc

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1、风电场SVG系统运行规程1. 适用范围1. 1.10 本规程适用于中国水电顾问集团风电张北有限公司坝头风电场SVG系统的运行和维护管理。2. 引用标准国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）厂家资料及相关技术说明书3. SVG系统的技术规范系统装设-4+22Mvar大功率可关断电力电子器件组成的逆变器为其核心部分的SVG静止无功发生器成套装置实现既能补偿容性无功22Mvar，又能补偿感性无功4Mvar。3.1主要技术参数工作环境条件：a、相对湿度：10%90% b、大气压力：86106kPa交流电源：额定电压：220V，允许偏差-15%+10%频率：50Hz，允许偏差0.5Hz波形：正弦，波形

2、畸变不大于5%直流电源：a、额定电压：220Vb、允许偏差：-20%+10%c、波纹系数：不大于5%二次回路额定参数：交流电源5A 交流电压：100V 频率：50Hz功率消耗：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0.5VA交流电压回路：当额定电压时，每相不大于1VA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4. SVG工作原理SVG的基本原理：将电压源型逆变器（Voltage Sourced Converter，简称VSC），经过电抗器或者变压器并联在

3、电网上，通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位，或者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。图1 SVG工作原理图表一 SVG的三种运行模式泰开电力电子有限公司生产的SVG装置主要由连接电抗器、控制屏、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

4、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。 5. SVG控制系统组成SVG控制系统主要包括：调节装置1台、同步装置1台、监控装置3台、触发装置3台里另外还包括24V直流电源、转换开关和空气开关等。所有部件安装于一面屏内，各装置的关键信号采用光纤连接，从而保证了其可靠的抗干扰能力。屏体平面布置如图3-1所示。SVG调节装置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，进而计算出逆变输出电压移相角，并在特定时刻向SVG触发装置发控制信息。SVG同步装置采集系统母线电压信号，然后对此信号进行多阶滤波处理，滤除电压中的高次谐波和直流分

5、量成分，然后对所剩基波进行方波变换，从而得到与母线电压基波相位一致的方波信号（同步信号）。监控装置负责监视SVG各链节的工作状态。触发装置负责接收调节装置传来的SVG工作移相角并将触发信号编码后下发给各链节。站控将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界面。SVG的启动柜主要由限流电阻和旁路接触器组成。SVG上级断路器合闸前，旁路接触器分闸，串联电抗、限流电阻和功率柜串联在一起。SVG正常运行时，旁路接触器合闸，限流电阻被接触器旁路。SVG功率柜由链节串联组成，链节采用优质进口IGBT模块组成单相H桥逆变电路，直流支撑电容采用优质薄膜直流电容器，电容器具有纹波电流大，耐

6、压能力强，寿命长等特点。 6. SVG调节装置6.1 功能简述SVG调节装置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，进而计算出逆变输出电压移相角，并在特定时刻向 31平面布置图SVG触发装置发控制信息。SVG调节装置使用32位DSP作为主运算CPU，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。SVG 调节装置机箱为6U高19/3英寸宽标 准机箱，其前面板如图3-2所示。图3-2 SVG调节装置前面板SVG调节装置面板上半部分为显示部分，包括液晶和发光二极管；下半部分为功能按键,通过操作功能按键可以从液晶上查询SVG系统的一些实时数据，例如母线电压、

7、总进线电流、SVG支路电流、系统功率因数等。SVG调节装置共有4个子功能模块，分别是电源插件、主插件、互感器插件和显示板，其间通过底板联系。其中，前三个模块采用插件形式插于底板后方。显示板在底板正前方，通过电缆排线与底板相连接。SVG调节装置采用RS485通讯接口与站控进行通讯，通过此接口能够把SVG系统部分相关参数上传到站控，便于站控显示。并且能够响应站控对时等命令。SVG调节装置端子图如图3-3所示，其中201212号端子为光纤接口，其他端子为电气连接端子，其中端子图中空白处表示此端子未使用。图3-3 SVG调节装置端子图模拟量输入通过端子101124来实现，共配置了12路模拟信号输入，常

8、规配置为3路电压信号和9路电流信号。其中119124也可以更改为电压输入端子，用于实现6路电压和6路电流的模拟量输入配置，可根据工程实际需要进行灵活更改。SVG调节装置通过测量系统三相电流、三相电压计算出电力系统的无功，进而计算出逆变电压移相角，通过光发射口（201、202、203、204、205、206）向触发装置发送控制命令。端子207212为光接收口，其中端口207209用于接收由监控装置发送的链节电压。端口210212用于接收由同步装置发送的同步信号。端子213、214为RS485通讯接口，负责与站控进行通讯。端子215、216为CANBUS通讯接口，此通讯接口为预留功能。端子4014

9、08为8路开入量输入端子，端子409为开入量公共地输入端子。端子415416为装置失电告警无源常闭节点（预留），Umax250V，Imax3A。端子419、421为装置电源端子，端子424为屏蔽地接入端子。6.2 操作说明装置上电后液晶首先显示“装置信息”菜单，装置信息菜单显示产品编号、装置名称和版本信息组成，见图3-4。按“退出”键后进入主菜单，主菜单共有9个子菜单，分别是“遥测”、“定值”、“状态”、“记录”、“内存”、“遥控”、“系数”、“版本”和“时间”子菜单，如图3-5所示。在主菜单上把光标停到相应位置后，按“确认”键，可进入相应子菜单。图3-4 装置信息菜单 图3-5 主菜单在主菜

10、单上选择“遥测”子菜单后按“确认”键，即可进入“遥测”菜单，遥测菜单如图3-6。“遥测”菜单用于显示1#进线电流、2#进线电流、SVG支路电流、综合负载电流、系统电压、功率和功率因数等遥测值。遥测信息可通过“” “”键来实现翻页。“定值”菜单用来设置和查看定值。在主菜单上选择“定值”子菜单后按“确认”键，首先显示定值“模式选择”菜单，包括两种操作模式：分别是：“查看”和“修改”模式，如图3-7。选择“查看”模式可以查看定值内容。选择“修改”模式，提示输入密码，界面如图3-8，把光标移动到图上数字“00”位置，按“”“-”键，可以修改密码，改好密码后，按“确认”键，进入定值修改界面，定值修改界面

11、如图3-9图3-11。光标移动到图示数字“0.000”位置后，按“”、“-”键，可以对定值进行修改；光标移动到“ON”中的“”位置后，按“”、“-”键，可以设定定值所对应功能的投入或退出，ON表示功能投入，OFF表示功能退出。修改完成后按“退出”键，液晶提示是否要保存定值，通过“”、“”键进行选择，选择“YES”对定值进行保存，选择“NO”则放弃保存定值。图3-6 遥测菜单 图3-7 定值“模式选择”菜单图3-8 密码输入菜单 图3-9 定值修改菜单1/5图3-9中，min为移相角下限，max为移相角上限，Mr为逆变电压调制比，Qref为无功功率回差值。移相角的可输入范围在0.0008.000

12、之间。实际的输入值要根据调试数据设定。无功方向决定总进线的无功流向，当无功方向为“”时，总进线无功呈容性Qref；当无功方向为“”时，总进线无功呈感性Qref。 图3-10 密码输入菜单2/5 图3-11 定值修改菜单3/5图3-10中，-manual为手动触发移相角，Mr为逆变电压调制比。 图3-11中，Igfh为过电流时的电流互感器二次侧电流动作值，Tgfh为保护时间延迟值。“状态”菜单用于显示调节装置各遥信状态，“0”表示遥信无，“1”表示遥信有。“记录”菜单用于显示SOE故障告警信息，包含时间、故障时系统状态等信息。在主菜单上选择“记录”子菜单后按“确认”键，液晶首先显示“SOE记录编

13、号选择菜单”，选择相应记录号，按“确认”键，进入SOE信息菜单。“内存”菜单、 “遥控”菜单、“版本”菜单为调试菜单，正常运行时无需查看或配置。“系数”菜单用来设置装置地址号（通讯用）和一些校正系数，其操作方式与“定值”菜单类似，正常运行时无需修改。图3-12中，U为移相角调节步长限幅值，T为调节响应时间，I1为乘系数，I2为除系数，P为采集窗口的周波个数，Q为加速调节的无功门槛值，J0为保护动作后的闭锁角度，STN为调节装置通讯地址。图3-12 系数菜单“时间”菜单用于显示和修改系统时间，与定值类似同样分为“显示”模式和“修改”模式，操作方式也与定值类似。进入时间菜单后液晶上显示当前日期、时

14、间。7. SVG同步装置SVG同步装置采集系统母线电压信号，然后对此信号进行多阶滤波处理，滤除电压中的高次谐波和直流分量成分，然后对所剩基波进行方波变换，从而得到与母线电压基波相位一致的方波信号（同步信号）。图3-13 SVG同步装置前面板同步信号为其它SVG装置提供基准信号。SVG同步装置机箱为6U高19/3英寸宽标准机箱，其前面板如图3-13所示。SVG同步装置无需人机交互部分，前面板采用盲板结构。同步装置共设有3个子功能模块，分别是电源插件、主插件和互感器插件，其间通过底板联系。其中主插件包含了模拟滤波、整形、数字逻辑处理和光发射器驱动等功能。SVG同步装置的结构采用与SVG调节装置一致

15、的后插拔形式。SVG同步装置端子图如图3-14所示，其中端子201212为光发射端子。其他端子为电气连接端子。端子101106为模拟量输入端子，系统电压由此输入。端子201212为同步信号光输出端子，用于向其它模块提供同步信号。端子201203为调节装置提供同步信号。端子204206为触发装置提供同步信号,其余端子预留。电源插件端子说明请参照SVG调节装置。SVG同步装置共配置了12路光发射端口，每个端口采用单独的驱动电路，配合可编程逻辑芯片，可以对光发射端口进行灵活配置。 图3-14 SVG同步装置端子图8. SVG触发装置SVG触发装置主要负责产生触发脉冲编码信号。SVG触发装置同其他装置

16、一样采用6U高19/3英寸宽的标准机箱，前面板除了印字不同外与SVG同步装置前面板一致，参见图3-15。SVG触发装置共设4个子功能模块，分别是电源插件、主插件、扩展插件一和扩展插件二。主插件负责同步信号和触发命令的接收及编码，扩展插件一负责给各链节的IBGT驱动板发送触发编码，扩展插件二负责检测各链节的IGBT驱动板回传故障信号。SVG触发装置的端子图如图3-16所示。其中端子101112、201206、301312为光纤接口，其他端子为电气连结端子。端子301312为光发射端口，用于发送脉冲编码给链节IGBT驱动板。图3-15 SVG触发装置前面图3-16 SVG触发装置端子图端口1011

17、12为光接收端口，用于检测链节IGBT驱动板回传的故障信号。端口201202为光发射端口，端口203206为光接收端口。端口203用于接收同步信号，端口204205用于接收调节装置的触发命令，端口202、206用于触发装置相间闭锁。电源插件端子说明请参照SVG调节装置。SVG触发装置接收来自SVG调节装置的控制命令后，根据接收的移相角和调制比，产生相应的逆变输出脉冲编码，脉冲编码采用固定编码格式。IGBT驱动板接收到来自触发装置的脉冲编码后，解码产生IGBT触发信号,控制相应IGBT的开通和关断。为更好的保护链节，IGBT驱动板连续5ms接收不到脉冲信号或持续两拍接收低电平，都将主动闭锁IGB

18、T触发。驱动板触发模块或逆变输出发生故障,都将产生故障回报给触发装置，触发装置闭锁触发信号输出，并通过端口202和206闭锁其它两相触发装置。 9. SVG监控装置9.1 功能简述SVG监控装置采用单片机作为主控制器，辅以FPGA进行相应逻辑处理及功能扩展，FPGA并行扩展12路串口通讯，通过实时的数据通讯，对各链节的运行状态进行全面监控，SVG监控装置主要执行以下功能：a.负责对链节状态检测，就地显示各个链节状态，当链节有异常时能够迅速执行相应保护。b.负责对链节运行数据监测，就地显示各个链节直流电压、链节温度。当链节直流电压、链节温度有异常时能够迅速执行相应保护。c.采用485总线与站控进

19、行实时通讯，能够把链节状态、数据、故障SOE等上传到站控端。SVG监控装置采用6U高19/3英寸宽的标准机箱，前面板见图3-17。SVG监控装置共设5个子功能模块，分别是电源插件、主插件、扩展插件一、扩展插件二和显示板，其间通过底板相连。主插件负责同步信号接收、逻辑处理和通讯等核心功能，扩展插件负责接收来自驱动板的通讯信号。SVG监控装置的端子图如图3-18所示。其中，101112、201206、301312为光传输端子，其他端子为电气连结端子。端子101112为光接收端口，301312为光发射端口，实现和12个链节的实时通讯，完成对链节电压、温度、状态信息的检测。端子201为光发射端口，用于

20、向SVG调节单元发送链节电容电压。端子202为光发射备用端口。203206为光接收备用端口。电源插件端子说明请参照SVG调节装置。图3-17 SVG监控装置前面板图3-18 SVG监控装置端子图9.2 操作说明装置上电后液晶首先显示“装置信息”菜单，装置信息菜单显示装置名称和版本信息，见图3-19。按“确认”键后进入主菜单，主菜单共有9个子菜单，分别是“遥测”、“定值”、“状态”、“记录”、“内存”、“遥控”、“系数”、“版本”和“时间”子菜单，如图3-20所示。在主菜单上把光标停到相应位置后，按“确认”键，可进入相应子菜单。图3-19 装置信息菜单 图3-20 主菜单“遥测”菜单用来显示链节

21、的运行信息，“遥测”菜单如图3-21所示，共4页，依次是链节电容电压、链节温度、正输出电压、负输出电压。 图3-21 遥测菜单 图3-22 定值选择模式菜单“定值”菜单用来设置和查看定值。在主菜单上选择“定值”子菜单后按“确认”键，首先显示定值“模式选择”菜单，包括两种操作模式：分别是：“查看”和“修改”模式，如图3-22。具体操作参照SVG调节装置，定值修改界面如图3-23图3-25。修改完成后光标移至YES位置，按“确认”键保存定值。图3-23 定制修改界面1 图3-24 定制修改界面2图3-23中，当放电模式在“自动”模式下，放电功能开启。链节数根据实际链节串联数设定，回差值设定为为满足

22、放电条件的最小链节间电压差值。图3-24图3-25中，放电方式分为“最小值”和“平均值”模式。在按“最小值”模式下，以最低的一个链节电容电压为基准,所有与此基准的压差大于“回差值”的链节均放电。在“平均值”模式下，以所有链节电容电压的平均值为基准,所有与此基准的压差大于“回差值”的链节均放电。可以通过修改定值中的“告警温度”、“跳闸温度”、“告警电压差”、“跳闸电压差”,来设定合适的保护参数。其中告警、跳闸电压差定义为电容电压最低和最高的链节间电容电压的差值。图3-25 定制修改界面3 图3-26 状态界面“状态”菜单用于显示链节的当前状态。如图3-26所示，图中“”表示故障，“”正常。各故障

23、状态位定义如下：S1:驱动模块1故障 S2:驱动模块2故障 S3:电容过电压标志S4:逆变输出端1故障 S5:逆变输出端2故障 S6:温度继电器动作S7:备用 S8:链节通讯故障图3-27 记录界面 图3-28 控制界面“记录”菜单用于查询SOE故障告警信息，包含系统故障时的时间、状态、运行数据等信息。在主菜单上选择“记录”子菜单后按“确认”键，进入SOE“记录界面”,如图3-27，然后选择编号查询历史SOE信息。“控制”菜单用于手动发送控制命令。包括电压校正、链节解锁、链节闭锁、链节旁路。如图3-28。注:电压校正除在必要的专用实验中进行外，其它任何时间严禁执行!“系数”菜单用来设置装置地址

24、号（通讯用），其操作方式与“定值”菜单类似，正常运行时无需修改。“时间”菜单用于显示和修改系统时间，与定值类似同样分为“显示”模式和“修改”模式，操作方式也与定值类似。进入时间菜单后液晶上显示当前日期、时间。10. 控制系统运行方式SVG控制系统共有3种工作方式，分别是：“投入”、“自检”、“退出”。工作方式切换通过SVG控制屏前板所设置转换开关完成。在“投入”模式下，SVG控制系统所有装置均正常工作，能够实现链节的正常触发、监测和SOE记录。在“自检”模式下，SVG调节装置、SVG同步装置、SVG监控装置正常工作；SVG触发装置不发送触发信号。此模式不对链节进行触发，主要用于对链节的上电检测

25、和SOE记录。在“退出”模式下，SVG同步装置、SVG调节装置正常工作； SVG触发装置停止工作，SVG监控装置只对链节进行检测，但不记录SOE。11. SVG控制系统基本操作SVG上级断路器合闸前，应首先检查控制屏上各控制单元、站控工作是否正常，有无告警信息，其次检查STVG功率柜散热用的风机运转是否良好。如果存在故障，应排除故障后再将VG上级断路器合闸。为了减小SVG上级断路器合闸时对系统的冲击，SVG上级断路器合闸前应保证旁路接触器分闸。SVG上级断路器合闸后，要通过监控装置观察SVG各相链节电压是否正常、各相链节间的电压是否平衡，如有异常应及时将断路器分闸。SVG投入运行详细操作顺序见

26、表二。表二 SVG投入操作顺序操作顺序是否正常1、确认SVG隔离开关在合位，接地刀在分位；2、确认控制屏上各装置运行正常，面板指示灯无告警指示，在站控通讯图中确认所有通讯正常；3、确认启动柜内旁路接触器分闸；4、确认控制屏“转换开关”在“自检”状态；5、合SVG断路器，通过监控装置观察SVG链节电压，各相监控装置无告警指示；6、将控制屏SVG转换开关打到“投入”状态，通过监控装置观察SVG链节电压，运行5秒后将SVG转换开关打到“自检”状态，各相监控装置无告警指示；7、合启动柜内旁路接触器；8、打开启动柜内风机9、将SVG转换开关打到“投入”状态；设备正常运行。SVG退出运行操作顺序SVG退出

27、运行时，首先将转换开关打到“自检”状态，使SVG的输出电流为零，然后再断开断路器。如果转换开关处于“运行”状态便分开上级断路器，由于SVG的输出电流不为零，连接电抗器中的电流会对链节造成冲击。SVG退出运行详细操作顺序见表三。表三 SVG退出运行操作顺序操作顺序是否正常1、将SVG转换开关打到“自检”状态；2、断开SVG断路器3、关闭SVG风机；4、确认启动柜内KM旁路接触器分闸；5、打开SVG隔离开关、合隔离开关接地刀12. SVG日常维护虽然SVG启动柜柜体、功率柜柜体接地处于地电位，但是SVG运行时，启动柜内的限流电阻和旁路接触器、功率柜内的各链节均为高电位。因此SVG运行时，严禁打开启

28、动柜柜门以及功率柜柜门，避免发生事故。如需对启动柜、功率柜内的部件进行检修，须断开SVG上级断路器并拉开上级隔离后方可进行。SVG运行时，由于SVG风机抽风的原因导致容易将灰尘吸入SVG功率柜，因此应定期更换SVG功率柜门的防尘过滤棉以及定期清扫功率柜内链节上的灰尘。为了减少灰尘对SVG的影响，应经常打扫动态无功补偿室。注意：使用链节上的把手搬运链节时，不要直接搬链节的出线排，以免损伤链节里面的IGBT模块。13. SVG常见故障及解决方法在SVG上级断路器合闸前，如果站控装置发现有异常存在，如站控与各控制单元通讯异常或者旁路接触器出于合闸位等，将无法通过远方控制对断路器进行合闸操作，此时应排

29、除故障后再进行断路器合闸操作。站控装置是否允许断路器合闸可以通过观察控制屏允许合闸继电器指示灯进行判断，（该继电器在控制屏后右侧端子排靠下位置）如果指示灯亮则表示站控允许断路器远方合闸，反之则表示站控不允许断路器远方合闸。SVG在运行中如果出现故障发生过电流现象，则调节装置会将SVG闭锁，以免对链节造成损坏。故障排除后，应按调节装置“复归”键复归调节装置，解除闭锁，否则调节装置将一直闭锁SVG。SVG在使用中的常见故障及解决方法见表四。表四 SVG常见故障及解决方法常见故障可能原因解决方法SVG断路器合闸不成功，主控屏允许合闸继电器指示灯未亮；1、SVG主控屏站控装置是否运行正常；2、站控通讯

30、图中主控屏各单元与站控间通讯状态是否正常；3、SVG主控屏转换开关是否处于“自检”位置；4、SVG退出运行断路器断开后，断路器再次合闸的时间间隔小于5分钟；1、重启SVG站控装置；2、检查主控屏各单元与站控间通讯线是否接插牢固；3、主控屏转换开关打到“自检”位置；4、等断路器再次合闸时间大于5分钟或重启SVG站控装置；SVG投入后无电流1、SVG主控屏转换开关不在“投入”位置；2、SVG启动柜旁路接触器不在合闸位置；3、调节装置告警指示灯亮，未按“复归”键解锁；1、将SVG转换开关打到“投入”位置2、启动柜内旁路接触器合闸；3、按“复归”键复归调节装置，解除闭锁；SVG保护装置报SVG断路器“偷跳”1、SVG主控屏调节、监控装置与站控装置通讯中断；2、SVG运行中主控屏监控装置检测到链节故障；1、检查主控屏各单元与站控间通讯线是否接插牢固；2、联系维修，查找链节故障原因，消除链节故障；SVG运行中电流消失1、调节装置告警指示灯亮；1、按“复归”键复归调节装置，若故障还存在，退出SVG，联系维修。