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4Mvar0

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：220V

b、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(VoltageSourced

Converter,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STATCOM控制屏

同步

系统的电压、电流等参数，迅速计算装置

g(PU)

出电力系统的无功，进而计算出逆变

监

控

监

控

监

控

捌

置

装

置

装

置

输出电压移相角，并在特定时刻向SVGUDSD⑶D

触发装置发控制信息。SVG同步装置

采集系统母线电压信号，然后对此信一体化工作站

号进行多阶滤波处理，滤除电压中的

疑盘［n

高次谐波和直流分量成分，然后对所

触发触发触发

装置装置装置

(IV)(2V)(3V)

IIIIIIIII1II

山东泰开电力电子有限公司

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。

电源插件继电器插件主插件互感器插件

401YX1301YK1201C0M1A101UA

402YX2302YKN202C0M1B102

403YX3303YK2203C0M2A103UB

404YX4304YKN204C0M2B104

405YX5305205C0M3A105UC

406YX6306206C0M3B106

407YX7307207DATE-VA107IA-1#

408YX8308208DATE-VB108IN-1#

409YXN309209DATE-VC109IB-1#

410310210PU1110IN-1#

411311211PU2111IC-1#

412312212PU3112IN-1#

413313213485A113IA-2#

414314211485B111IN-2#

415315215115IB-2#

416316216116IN-2#

417117IC-2#

418118IN-2#

419+220119la

420120In

421-220121lb

422122In

423123Ic

424PG124In

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211214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=3Ao

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

“t”“I”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“O0N”中的“O”位置后，按“+”、

“-”键，可以设定定值所对应功能的投入或退出，0N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“一”、“一”键进行选

择，选择“YES”对定值进行保存，选择“N0”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，①min为移相角下限，①max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“一”

时，总进线无功呈感性Qref。

图3-10密码输入菜单2/5图3Tl定值

修改菜单3/5

图3-10中，0-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S0E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，H为乘系数，12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

ZjSo

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。

电源插件主插件互感器插件

401201PU1101UA

402202PU2102

403203PU3103UB

404204PU4104

405205PU5105UC

406206PU6106

407207107

408208108

409209109

410210110

411211111

412212112

413113

414114

415115

416116

417117

418118

419+220119

420120

421-220121

422122

423123

424PG124

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

3-15o

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

电源插件扩展插件1主插件扩展插件2

401YX1301LINK01-01201101LINK01-03

102YX2302LINK02-01202PIN102LINK02-03

403YX3303L1NK03-01203PU103LINK03-03

404YX4304LINK04-01204COMA104LINK04-03

105YX5305LINK05-01205COMB105LINK05-03

406YX6306LINK06-01206POUT106LINK06-03

107YX7307L1NK07-01207107LINK07-03

408一YX8308LINK08-01208108LINK08-03

409YXN309LINK09-01209109LINK09-03

410310LINK10-01210110LINK10-03

111311LINK11-01111LINK11-03

1412312LINK12-01112LINK12-03

~413~

414

-115

416

417

418

419+220

42r

421-220

422

423

424

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S0E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3T7。

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377SVG监控装置前面板

电源插件扩展插件1主插件扩展插件2

401YX1301LINK01-04201DATE-V101LIXK01-06

402YX2302LINK02-04202102LIXK02-06

403YX3303LINK03-04203103LIXK03-06

404YX4304LINK04-04204104LIXK04-06

405YX5305LINK05-04205105LIXK05-06

406YX6306LINK06-04206106LIXK06-06

-107YX7307LINK07-04207107LIXK07-06

408YX8308LINK08-04208108LIXK08-06

409YXN309LINK09-04209109LIXK09-06

410310LINK10-04210110LIXK10-06

411311LINK11-04111LINK11-06

412312LINK12-04112LIXK12-06

413

414

415

416

417

418

419+220

420

■121-220

422

423

424

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3T9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，“O”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S0E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S0E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S0E。

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±

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□

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