SVG通用平台使用说明书1.docx
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SVG通用平台使用说明书1
动态无功补偿装置控制系统
技术使用说明书
0TK.010.0808
山东泰开电力电子有限公司
2015年11月
前言
本说明适用于山东泰开电力电子有限公司生产的第三代SVG集中式控制系统。
本操作规范分为5个部分:
——第1部分:
SVG概述
——第2部分:
技术参数
——第3部分:
SVG结构说明
——第4部分:
装置操作说明
——第5部分:
包装、运输及存储
1.SVG概述
山东泰开电力电子有限公司集中式控制装置,适用于泰开电力电子有限公司SVG动态无功补偿装置(StaticVarGenerator,静止无功发生器,以下简称SVG)。
该系统运用快速调节算法,实现对无功的快速补偿,可有效抑制电压波动、闪变,并可减少电力系统中的谐波、负序,提高功率因数,帮助用户改善电能质量,提高生产效率。
SVG的基本原理:
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,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。
SVG
图1SVG工作原理图
运行模式
波形和向量图
说明
空载运行
UI=US
IL=0
SVG不吸发无功
容性运行
UI>US
IL为容性电流,可通过调节UI来连续控制SVG发出无功。
感性运行
UI IL为感性电流,SVG吸收的无功可以连续控制。 表1SVG的三种运行模式 泰开电力电子有限公司生产的SVG装置主要由控制屏、连接电抗器、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。 控制屏主要由集中式控制单元和站控等组成。 集中式控制单元中的测控主板上DSP1主要实现与单链节之间的数据传输,监视SVG各功率单元的工作状态,例如直流电容电压、链节状态等。 DSP2通过互感器板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电流,并在特定时刻向功率单元发触发编码,控制SVG的电流输出。 站控通过Modbus传输直接与测控DSP1通信,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查询界面。 2.技术参数 2.1工作环境条件 a.环境温度: -5~+40℃ b.相对湿度: 10%~90% c.大气压力: 86~106kPa 2.2电源 2.2.1交流电源 a.额定电压: 220V,允许偏差-15%~+10% b.频率: 50Hz,允许偏差±0.5Hz c.波形: 正弦,波形畸变不大于5% 2.2.2直流电源图3-1屏体平面布置图 a.额定电压: 220V b.允许偏差: -20%~+10% c.纹波系数: 不大于5% 2.3二次回路额定参数 2.3.1额定参数 a.交流电流: 5A b.交流电压: 100V c.频率: 50Hz 2.3.2功率消耗 a.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 b.交流电压回路: 当额定电压时,每相不大于1VA 2.3.3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 3.SVG结构说明 SVG控制系统主要包括: 集中式控制单元、站控单元。 控制屏与功率柜采用光纤连接,增强抗干扰能力,保证控制系统可靠运行。 屏体平面布置如图3-1所示。 3.1集中式控制单元 集中式控制单元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,控制逆变器发出无功电流。 装置采用双DSP+FPGA的先进架构,32位浮点型DSP作为主运算CPU,FPGA作为辅助运算芯片,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。 通过面板的按键操作功能可以从液晶屏上查询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。 集中式控制单元采用RS485通讯接口与站控、液晶进行通讯。 集中式控制单元(后视)自左向右分别是电源插件、开入开出板、互感器板一、互感器板二、主控板、光纤扩展板1、光纤扩展板2(备用)、光纤扩展板3、光纤扩展板4(备用)、光纤扩展板5、光纤扩展板6(备用),端子图如图3-2所示。 图3-2SVG主控装置端子图 3.2SVG各板卡功能 电源板型号为TK2004E-1225双电源,保证了整个装置的功率需求。 电源板端子801/802为1#电源24V失电跳闸(常闭),端子804/805为2#电源24V失电跳闸(常闭),端子807/808为2#电源12V失电跳闸(常闭)。 触点容量为交流250V/8A。 开入开出板701-716端子为装置遥信信号输入端子,717-732端子为装置遥控输出端子。 触点容量为交流250V/5A。 SVG通过互感器板一采集三相同步电压和进线电压,经过矢量计算跟踪系统电压相位,作为SVG并网的相位基准;通过互感器板二采集霍尔传感器电流和进线电流实现SVG无功电流瞬时控制。 各接口定义见如图3-3。 图3-3集中式控制系统端子图 SVG支路电流为霍尔传感器采集回路,通过实时采集A、C相电流,控制SVG电流输出。 具体接线如图3-4(以开环电流互感器为例),采用屏蔽双绞线连接,双绞线屏蔽层在控制装置侧接地。 霍尔电源与控制装置模拟地共地。 图3-4霍尔传感器接线图 主控板DSP1: (与光纤扩展板1、光纤扩展板3、光纤扩展板5配合) a.负责监测链节运行数据,就地显示各个链节直流电压、链节状态。 当链节直流电压、链节状态有异常时能够迅速执行相应保护。 b.采用232总线与站控进行实时通讯,能够把链节状态、系统电压、电流、SVG无功、SVG电流、故障SOE等数据上传到站控端。 c.负责发送链节放电命令,实现链节均压。 主控板DSP2: a.负责发送触发编码给链节,控制链节运行状态。 b.负责对链节故障进行实时检测,执行瞬时保护。 c.采集各模拟量进行控制运算,计算出SVG应发出的实时无功电流值,控制SVG无功输出。 3.4光纤扩展板 SVG光纤扩展板共6块,其中有3块备用,每块16路发射光纤和16路接收光纤通道。 负责产生链节触发脉冲、检测故障电平;负责接收链节串行电压、产生放电脉冲。 图3-5A相光纤扩展板接线图 图3-6B相光纤扩展板接线图 图3-7C相光纤扩展板接线图 4.装置操作说明 第三代通用平台的液晶操作分为两种: 一种为单色液晶面板,按键操作;另一种为彩色液晶屏,触摸操作。 4.1液晶面板操作: 装置上电后液晶屏首先显示“装置信息”菜单,菜单页面上显示有产品名称、公司信息和版本型号,见图4-1。 图4-1装置信息菜单图4-2主菜单 按“确认”键后进入主菜单,主菜单共有12个子菜单,分别是“主控遥测”、“主控遥信”、“主控定值”、“主控系数”、“监控遥测”、“监控遥信”、“监控定值”、“监控系数”、“监控SOE”、“主控SOE”、“装置时间”和“装置版本”子菜单。 另外,主菜单中还显示有装置运行相关信息,如SVG电流、SVG无功、进线电流、进线电压等,主菜单界面如图4-2所示。 在主菜单上通过上、下、左、右按键把光标定位到相应位置后,按“确认”键便可进入相应子菜单。 4.1.1主控遥测 在主菜单上选择“主控遥测”子菜单后按“确认”键,即可进入“主控遥测”菜单,共包含4页遥测信息,界面如图4-3、4-4、4-5、4-6所示。 “主控遥测”菜单用于显示控制系统各项参数,如进线电流、进线电压、进线无功容量、进线功率因数、SVG支路电流、SVG无功容量、SVG三相直流电压等遥测值。 主控遥测信息可通过上、下键来实现翻页查询。 图4-3主控遥测菜单NO.1图4-4主控遥测菜单NO.2 图4-3所示界面主要显示系统进线相关信息,其中进线有功和进线无功的“+”代表容性,“-”代表感性。 图4-4所示界面主要显示SVG相关信息,其中SVG无功功率、无功电流的“+”代表容性,“-”代表感性。 Ib0为B相零漂,工程调试校霍尔时便于观察。 图4-5主控遥测菜单NO.3图4-6主控遥测菜单NO.4 图4-5所示界面主要显示一些系统运行相关系数信息,其中M1、M2、M3为内存变量,定值控制字为便于查看程序内部开关量的变量,可不予以关注。 图4-6所示界面主要显示装置运行时A、B、C三相各链节的实时直流电压,与“监控遥测”菜单中显示的各链节直流电压一致。 4.1.2主控遥信 “主控遥信”菜单用于显示控制系统的相应开关量及装置运行状态信息,界面如图4-7所示,“●”表示故障状态(或置位状态),“○”表示正常状态(或未置位状态)。 图4-7主控遥信菜单 其中,开关状态各位定义如下: 0-未定义,1-母线断路器,2-SVG支路断路器,3-SVG隔离,4-投入,5-自检,6-退出,7-充电旁路接触器位置,8-功率柜冷却风机失电信号,9-PT断线,A-F未作定义。 故障状态STS1各位定义如下: 0-SVG功率柜相电流瞬时值过流,1-SVG母线电压瞬时值过压闭锁,2-SVG母线电压瞬时值欠压闭锁,3-功率柜单相直流总电压瞬时值过压,4-SVG工作模式异常,5-备用,6-链节直流电压越限跳闸,7-单相直流总电压平均值越限跳闸,8-功率柜过流跳闸/过负荷,9-直流电压越下限跳闸,A-相间瞬时直流总电压偏差越限闭锁,B-未知原因闭锁,C-风机故障闭锁,D-旁路接触器异常分闸闭锁,E-SVG母线过压(平均值)、F-SVG母线欠压(平均值)。 其余状态位均未作定义,预留。 AD状态指示是指AD采样板上的4块FPGA工作状态是否正常,暂时未用到,预留。 4.1.3主控定值 “主控定值”菜单用来查看和设置相关定值。 在主菜单上选择“主控定值”菜单,按下确认键,出现要求输入密码界面,如图4-8所示。 再次按下确认键,出现密码输入定位,再次按下确认键后便可输入密码(密码为0003),在输入的过程中可通过“+”、“-”键进行数据设定,密码输入无误后按下确认键进入定值查看修改界面,界面如图4-9、4-10所示。 图4-8主控定值菜单图4-9主控定值菜单NO.1 当需要查看定值时,可通过上下键进行翻页查询;当需要修改定值时,按下“确认”键后出现光标,将光标定位于需要修改的参数项,再次按下“确认”键进行修改,在修改的过程中可通过“+”、“-”键进行数据设定,定值设定完成后按下“确认”键退出设定模式,将光标移到YES上按下“确认”键进行定值保存,若需要撤销保存,则将光标移动到NO上按下“确认”键取消定值保存。 在转换开关打至“投入”状态下,SVG可按以下几种模式运行: 模式 说明 定值设置 进线恒无功控制 “进线恒无功”控制模式: 以进线无功为控制目标,通过无功补偿使进线无功达到设定要求。 进线恒功率因数控制 以进线功率因数设定值为控制目标,进行无功补偿。 SVG恒无功控制 使SVG输出恒定的无功 需要AVC控制时可选择开 恒电压控制 “电压控制”模式: 使被控电压满足目标电压UR。 被控电压可选择“主高压侧电 压或主变低压侧电压” 协调控制 多套SVG协调运行 1、当在“进线恒无功”控制模式下运行时,将按照考核点进线无功进行控制,Q为考核点目标无功一次值,无功方向可选择容性或感性。 2、当在“SVG恒无功”控制模式下运行时,将按照整定值发出恒定无功,Q为目标无功一次值,无功方向可选择容性或感性。 AVC控制开启时,装置由AVC下发指令控制发出无功,模式也由AVC下发。 3、当在“恒电压控制”模式下运行时,将根据母线电压设定值进行控制。 注意,被控母线电压只能在主变高压侧电压和主变低压侧电压两者中选择一个。 其中,UH为电压上限设定值、UL为电压下限设定值。 4、协调控制: 多套SVG协调控制,若无协调控制要求,则设置为“关”。 5、电流斜坡控制: 用于调试时响应时间、容感阶跃等效果的测试控制,并非一种SVG运行模式,可通过设定合适的门槛值和步长来满足测试性能。 图4-10主控定值菜单NO.2 该页主要是控制系统相关保护定值的查看与设定。 其中,Ig为过负荷时的SVG支路电流动作值,Tg为保护延迟时间;Ug为SVG母线电压(35KV)过压保护动作值,Th为保护延迟时间;Uq为SVG母线电压(35KV)欠压保护动作值,Tl为保护延迟时间。 4.1.4主控系数 “主控系数”菜单主要用来设置一些校正参数,参数设置方法可参照“主控定值”菜单(此处输入密码为****),界面如图4-11、4-12所示。 “主控系数”菜单中数据需根据实际工况整定,一般比较固定,不可随意改动,如有需要必须由公司服务人员整定。 图4-11主控系数菜单图4-12主控系数菜单NO.1 “主控系数”菜单中各数的含义与设定值参见下表(均为十进制数据) 系数 系数设定范围 推荐设定值 含义 IcMax SVG三相支路峰值电流 IcompMax 补偿电流峰值 Limit_dc 有功电流峰值限幅值 UdcRef 直流电压给定目标值 Kp_Udc_Link 链节均压控制系数 Correct_Set 相位偏移校正值 KpUs 恒电压控制比例参数 Kpdc 直流电压调节器比例参数 Kidc 直流电压调节器积分参数 Kpi 电流调节器比例参数 Num 协调控制台数 Ser 协调控制本台SVG序号 KiIq 电流积分系数 SVG_CT SVGCT变比,需依据霍尔型号计算 SVG_PT SVGPT变比 JX_CT 进线CT变比 JX_PT 进线PT变比 Rate_Ica 无功偏差调整量 DC_inter 阶跃控制前馈量 DC_Kp 阶跃期间电压瞬时控制参数 XS1 调试人员查看内存变量 LRate_Comp SVG恒无功感性性补偿系数 CRate_Comp SVG恒无功容性性补偿系数 Limit_Q 最小容量限幅值 QPCC_Comp 进线无功补偿系数 4.1.5监控遥测 在主菜单上选择“监控遥测”子菜单后按“确认”键,即可进入“监控遥测”子菜单,界面如图4-13、4-14所示。 “监控遥测”菜单主要用于显示功率单元在运行过程中的各项状态信息,如A、B、C三相各链节直流电压、A、B、C三相各链节状态,链节驱动大板CPLD程序版本号等。 监控遥测信息可通过上、下键来实现翻页查询。 图4-13监控遥测菜单NO.1图4-14监控遥测菜单NO.2 该页显示的是装置运行时A、B、C三相各链节的直流电压,与“主控遥测”菜单中显示的各链节直流电压一致;状态位的定义说明参照监控SOE部分。 4.1.6监控遥信 “监控遥信”菜单也用于显示控制系统的相应开关量及装置运行状态信息,与“主控遥信”菜单中开关状态一致,界面如图4-15示。 “监控遥信”菜单中,“●”表示故障状态(或置位状态),“○”表示正常状态(或未置位状态),各位定义可参照“主控遥信”菜单中开关状态部分。 图4-15监控遥信菜单图4-16监控定值菜单 4.1.7监控定值 “监控定值”菜单用来查看和设置功率单元相关监控定值,界面如图4-16所示。 当需要查看定值时,可通过上下键进行翻页查询;当需要修改定值时,按下“确认”键后出现光标,将光标定位于需要修改的参数项,再次按下“确认”键进行修改,在修改的过程中可通过“+”、“-”键进行数据设定,定值设定完成后按下“确认”键,将光标移到YES上按下“确认”键进行定值保存,若需要撤销保存,则将光标移动到NO上按下“确认”键取消定值保存。 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,6KVSVG设置为8,10KVSVG设置为12。 回差值设定为满足放电条件的最小链节间电压差值,建议值为20V。 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“压差告警阈值”、“压差跳闸阈值”、“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,告警电压差建议值为100V,跳闸电压差建议值为700V。 故障阈值建议值为3,上电延时建议为6秒。 4.1.8监控系数 “监控系数”菜单保留未用。 4.1.9监控SOE “监控SOE”菜单用于显示监控SOE故障告警信息,包含时间、故障时系统状态等信息。 当在装置运行过程中出现告警信息时,会弹出SOE实时记录窗口,该窗口会显示出故障类型,按下退出键后该窗口消失。 在主菜单上选择“监控SOE”子菜单后按“确认”键,液晶屏首先显示“SOE历史记录信息”(共包含最新的32条记录,后一条记录晚于前一条记录,直至记满32条再次循环),选择要查看的SOE记录序号,按“确认”键,进入查看SOE记录内容,按上、下键实现翻页功能,按左、右键实现查看上一条或下一条SOE记录的功能,如图4-17所示。 图4-17SOE记录菜单图4-18SOE记录菜单NO.1 图4-19SOE记录菜单NO.2图4-20主控SOE记录菜单NO.1 其中,S1-S8的含义如下: S1-硬件过压、S2-温度继电器动作、S3-驱动模块故障(原S1)、S4-驱动模块故障(原S2)、S5-空位、S6-链节通讯故障、S7-IGBT1过温、S8-IGBT2过温 4.1.10主控SOE “主控SOE”菜单用于显示主控SOE故障告警信息(故障时的瞬时值),包含时间、故障时系统状态等信息(共记录32条,第一条为最新的故障记录)。 查看方式与“监控SOE”菜单相似,如图4-20所示。 4.1.11装置时间 图4-21装置时间菜单图4-22装置版本菜单 “装置时间”菜单用于显示和修改系统时间,修改方式与定值操作类似,进入时间菜单后液晶上显示当前日期、时间,如图4-21所示。 4.1.12装置版本 “装置版本”菜单中,可查看测控DSP1、测控DSP2、测控FPGA版本号;“AVR”面板单片机版本在复位后“装置信息”菜单中显示。 显示界面如图4-22所示。 注意事项及故障查看: (1)首先将各类板卡(主板、监控板、驱动大板等)对应刷上工程标准程序,然后将各菜单中参数设定好,查看“装置版本”菜单中各版本号。 (2)上电后,在自检状态下查看遥信状态是否正常以及“主控遥测”菜单中各遥测量是否显示正确,尤其是注意观察三相直流电压是否平衡,SVG电流是否正常(为1A或2A),三相各链节电压是否均匀。 (3)投入时,在SVG恒无功控制模式下先以小容量(额定容量的30%-50%)投入,投入后注意观察主控遥测菜单中各遥测量是否正常,待稳定后可调至需要的无功输出容量及运行模式。 (4)查看故障信息时,若故障类型为“链节故障告警(跳闸)”、”电压差告警(跳闸)“温度告警(跳闸)”、“链节过电压”等则查看”监控SOE信息“,若是其他故障类型则查看”主控SOE信息“。 4.2触摸屏操作: 装置上电后,触摸屏首先显示带有公司标识的开机画面,页面下方是有关设备电压等级的选项,操作人员可以根据实际情况在此处进行相关设置以后,点右侧按钮进入操作界面。 见图4-23。 触摸屏通讯地址默认为1,为确保触摸屏与DSP装置通讯正常,操作人员需要在装置程序首次下载完成以后,通过端子排短接的方式,将DSP装置开入开出板701(备用)和707(退出)对应的遥信信号同时置一下位,以恢复4个485端口通讯地址均为1的默认设置。 图4-23装置开机画面图4-24主要数据 主界面上方有提供相关功能模块切换的按钮,分别是“主要数据”、“遥测”、“遥信”、“参数”、“SOE记录”、“版本号”、“对时”、“联系我们”等8个操作按钮。 操作人员可以根据当前需要,在触摸屏进行相应的数据查看和设置。 4.2.1主要数据 该界面中包含6个系统主要遥测,7个主要遥信,以及当前通讯状态、运行模式等内容,如图4-24所示。 界面以表盘的形式形象的显示了“SVG电流”、“SVG无功”、“进线电流”、“进线无功”、“进线电压”、“进线功率因数”等6个值;显示了“投入”、“自检”、“退出”、“SVG隔离”、“母线断路器”、“SVG支路断路器”、“充电旁路接触器位置”等7个系统重要遥信;界面右上方显示当前装置与触摸屏的通讯状态、系统当前是否有告警信息(当系统内有告警信号时,有红色字块闪烁作为警示)、当前的运行模式等内容。 4.2.2遥测 遥测部分包含系统进线、SVG的各类遥测实时值以及各链节的实时电压值。 主控部分的遥测信息包括“进线电流”、“功率柜侧电流”、“进线电压”、“母线电压”、“前馈电压”、“CT/PT变比”、“有功/无功/功率因数”等近三十个实时测量值的显示,如图4-25、4-26。 其中进线有功、进线无功、SVG无功功率和无功电流的“+”代表容性,“-”代表感性。 M1、M2、M3为内存变量;Ib0为B相零漂,工程调试校霍尔时便于观察。 图4-25主控遥测图4-26主控遥测 图4-27、4-28界面连接的是三相链节直流电压的实时值,根据电压等级的不同,35KV的链节电压分3页显示,10KV的链节电压在同一页显示。 图4-2735KV链节直流电压图4-2810KV链节直流电压 4.2.3遥信 “遥信”部分主要用于显示两大部分内容: 控制系统的开关量及装置运行状态信息;所有链节当前的状态信息。 如图4-29、4-30、4-31、4-32所示。 红色“●”表示故障状态(置位状态),绿色“●”表示通讯正常且遥信正常状态(未置位状态);表格内为空时,表示当前无通讯或通讯异常状态。 图4-29开关状态列表图4-30故障状态列表 图4-3135KV链节状态列表图4-3210KV链节状态列表 4.2.4参数 参数部分包含“定值”、“系数”及“电流谐波”功能的相关参数查看及设置。 点击“参数”按钮,进入的是定值查看界面,通过上下翻页,可以对系数和谐波的相关参数进行查看。 查看页右侧的“设置”可以实现对应参数的修改,修改办法如下: 点击“设置”
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