一种静止无功发生器(SVG)的容量扩展方法和装置

技术与应用　一种静止无功发生器（ＳＶＧ）　的容量扩展方法和装置　郑建新　潘胜玉２　郭培囵　张庆舟　李雄伟　（１．辽宁意思德电气有限公司，辽宁鞍山　１１４０５１；２．鞍钢股份鲅角圈钢铁分公司，辽宁营口　１１５００７）　摘要本文介绍了一种可以快速实现静止无功发生器ＳＶＧ功率柜容量扩展的装置及方法。针　对目前国内、外厂商生产的ＳＶＧ功率柜，普遍存在着单体容量扩展困难等缺陷问题。为克服现有　功率柜容量扩展技术的不足，研发出可实现通过一套控制系统扩容为若干个功率柜所用，设计出　一种结构紧凑、功率柜体单元之间连线简便、容量便于扩展的基于高功率密度模块化的静止无功　发生器功率柜。为我国高压大容量无功补偿装置的发展开辟了新路，也为我国高压大容量电力电　子装备的研发提供了宝贵经验。　关键词：柔性交流输电；静止无功发生器；功率柜；容量扩展；双Ｈ桥功率单元；智能数据　采样系统；光纤分配驱动　Ｔｈｅ　Ｋｉｎｄ　ｏｆ　Ｓｔａｔｉｃ　Ｖａｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＳＶＧ）　Ｃａｐａｃｉｔｙ　Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ｚｈｅｎｇ　Ｊｉａｎｘｉｎｌ　Ｐａｎ　Ｓｈｅｎｇｙｕ２　Ｇｕｏ　Ｐｅｉｌｕｎｌ　Ｚｈａｎｇ　Ｑｉｎｇｚｈｏｕｌ　Ｌｉ　Ｘｉｏｎｇｗｅｉ｜　（１．Ｌｉａｏｎｉｎｇ　ＥＣＩＤ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＣＯ．，Ｌｔｄ，Ａｎｓｈａｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１　１４０５　１；　２．Ａｎｇａｎｇ　Ｓｔｅｅｌ　Ｂａｙｕｊｕａｎ　Ｓｔｅｅｌ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｙｉｎｇｋｏｕ，Ｌｉａｏｎｉｎｇｌ　１５００７）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｃａｎ　ｑｕｉｃｋｌｙ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｓｔａｔｉｃ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ＳＶＧ　ｐｏｗｅｒ　ｔａｎｋ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ．Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ　ｏｆ　ＳＶＧ　ｐｏｗｅｒ　ｃａｂｉｎｅｔ，Ｃｏｍｍｏｎ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｓｉｎｇｌｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｆｉｆｃｕｌｔ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｏ　ｏｖｅｒｃｏｍｅ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃａｐａｃｉｔｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｐｏｗｅｒ　ｃａｂｉｎｅｔ，Ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ａ　ｃｏｍｐａｃｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｐｏｗｅｒ　ｃａｂｉｎｅｔ　ｐｕｔ　ｏｎｅｓｅｌｆ　ｉｎ　ａｎｏｔｈｅｒ’Ｓ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｕｎｉｔｓ　ｉＳ　ｓｉｍｐｌｅ．Ｃａｐａｃｉｔｙ　ｔｏ　ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔａｔｉｃ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｈｉｇｈ　ｐｏｗｅｒ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｍｏｄｕｌａｒ　ｐｏｗｅｒ　ｃａｂｉｎｅｔ．Ｆｏｒ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌａｒｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ｈａｓ　ｏｐｅｎｅｄ　ｕｐ　ａ　ｎｅｗ　ｒｏａｄ，Ｆｏｒ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌａｒｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｐｏｗｅｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ａ　ｖａｌｕａｂｌｅ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ａｃ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｓｔａｔｉｃ　ｖａｒ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＳＶＧ）；ｐｏｗｅｒ　ｃａｂｉｎｅｔ；ｓｃａｌｉｎｇ；ｄｕａｌ　Ｈ　ｂｒｉｄｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｕｎｉｔｓ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｄａｔａ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ｄｒｉｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　柔性交流输电技术（ＦＡｃＴｓ）又称为基于电力电　ＦＡＣＴＳ领域的静止无功发生器（ＳＶＧ），就是基于电　子技术的灵活柔性交流输电系统，是由美国著名的电　力电子变换器技术并直接作用于输电系统的一些快速　力专家Ｎ．Ｇ．Ｈｉｎｇｏｒａｎｉ于１９８６年首次提出的。根据　控制设备的集合群。作为新一代ＦＡＣＴＳ领域的静止　ＩＥＥＥ及国际大电网会议（ＣＩＧＩ　）于１９９５年共同认　无功发生器（ＳＶＧ）设备，已被现代电力系统广泛应　定的定义是：　“一类以电力电子技术为基础并具有其　用于改善电网的电能质量［１．３】，通过与电力系统进行无　他静止控制器的交流输电设备，它们能增强可控能力　功功率交换，抑制系统电压波动、闪变和提高系统稳　并增大输电容量”。因此，柔性交流输电技术作为　定性等等方面，其推应用的速度更快。　２０１４￣３　电　技　ｆ　７５　图４　ＳＶＧ　１＋Ⅳ控制系统原理框图。　３）系统采样主要包括电压、电流采样，其中电　压采样取自电压互感器（ＰＴ）二次，电网的电压通　过电压互感器传到调理电路，功率柜的电压通过电　压互感器也传到调理电路；电流采样取自电流互感　器（ＣＴ）二次，电网供电的电流通过电流互感器传　到调理电路，功率柜的电流通过本身电流互感器也　传到调理电路见图５。　图５采样与控制原理框图。　４）信号调理单元主要包括隔离放大电路，其中　隔离放大电路包括输入端Ｂ１、Ｂ２和Ｂ３，转换电容　Ｃ１和Ｃ２，微电子数字单刀双掷开关ＫＣｌ１、ＫＣ１２、　ＫＣ２１和ＫＣ２２，选通信号ＧＬ，微电子数字开关的　控制信号ＤＯ、可编程增益放大电路等；可编程增益　放大电路包括精密集成运算放大器Ｕ２，可编程电阻　网络Ｕ３，增益测量电路Ｕ４，其中可编程电阻网络　Ｕ３由数字电位器ＳＤ１，ＳＤ２和ＳＤ３所组成，增益　测量电路Ｕ４包括数字开关Ｋ１、Ｋ２，标准电压Ｖｂ，　数字开关的控制信号Ｄ１。　技术与应用　信号调理单元原理框图如图６所示。　图６信号调理单元原理框图。　５）隔离放大电路信号由Ｂ１、Ｂ２和Ｂ３端输入，　与转换电容Ｃ１和Ｃ２并联，微电子数字单刀双掷开　关ＫＣｌ１、ＫＣ１２、ＫＣ２１和ＫＣ２２，在选通信号ＧＬ　和微电子数字开关的控制信号ＤＯ的控制下，先将　微电子数字单刀双掷开关ＫＣ１１、ＫＣ１２、ＫＣ２１和　ＫＣ２２，投入左边接收输入信号，并存在转换电容　Ｃ１和Ｃ２上，再将微电子数字单刀双掷开关ＫＣｌｌ、　ＫＣ１２、ＫＣ２１和ＫＣ２２投入右边，将电容Ｃ１和Ｃ２　上输入信号，再转给放大电路放大，如图７所示。　Ｌ１１　ＧＩ　Ｕ　２　Ｂ　Ｊ　．＿ｊ　ｆ　Ｋ（　１１　Ｃｌ＝＝　　Ｉ一　Ｂ２　Ｋｃ１２　Ｌ　ＫＣ２１　ＢＣ２：＝＝　３　Ｋｃ２２２　图７信号调理单元的隔离放大原理图。　这样实现了高可靠隔离和可变增益精确放大。　６）一种静止无功发生器的容量扩展方法（　］　在ＤＳＰ系统控制器控制下驱动相应的光纤驱动　分配器，光纤驱动分配器发出光纤触发信号，光纤触　发信号触发功率柜的各功率单元，各功率单元按次序　驱动Ａ、Ｂ、Ｃ三相功率单元；１＋Ⅳ个功率柜通过切　换柜的１＋Ⅳ个接触器与电网相连接，１个ＤＳＰ系统　控制器通过１＋Ⅳ个光纤驱动器分配到１＋Ⅳ个功率柜。　２　实施例　本实施例以两个功率柜为例，如图８至图ｌＩ所示，　２０１４ｔｇＪｌｇ　３￣辔　技镦Ｊ　７７