风电场SVG系统运行规程

风电场SVG系统运行规程1.适用范围本规程适用于中国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：86~106kPa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（VoltageSourcedConverter，简称VSC），经过电抗器或者变压器并联在电网上，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1SVG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2SVG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。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3—1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3-2SVG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、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201～212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3-3SVG调节装置端子图模拟量输入通过端子101～124来实现，共配置了12路模拟信号输入，常规配置为3路电压信号和9路电流信号。其中119～124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207～212为光接收口，其中端口207～209用于接收由监控装置发送的链节电压。端口210～212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401～408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415～416为装置失电告警无源常闭节点（预留），Umax＝250V，Imax＝3A。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，Φmin为移相角下限，Φmax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0.000～8.000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，Φ-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3-13SVG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调节装置一致的后插拔形式。SVG同步装置端子图如图3-14所示，其中端子201～212为光发射端子。其他端子为电气连接端子。端子101～106为模拟量输入端子，系统电压由此输入。端子201～212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201～203为调节装置提供同步信号。端子204～206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3-14SVG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101～112、201～206、301～312为光纤接口，其他端子为电气连结端子。端子301～312为光发射端口，用于发送脉冲编码给链节IGBT驱动板。图3-15SVG触发装置前面图3-16SVG触发装置端子图端口101～112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201～202为光发射端口，端口203～206为光接收端口。端口203用于接收同步信号，端口204～205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IGBT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，101～112、201～206、301～312为光传输端子，其他端子为电气连结端子。端子101～112为光接收端口，301～312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。203～206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3-17SVG监控装置前面板图3-18SVG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