(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610676374.4
(22)申请日 2016.08.16
(71)申请人 株洲变流技术国家工程研究中心有
限公司
地址 412001 湖南省株洲市石峰区时代路
169号
(72)发明人 曹洋 唐建宇 仇乐兵 罗仁俊
林丽 徐万良 刘永丽 陈孟君
陶洪亮 涂绍平 田哲 文亮
王智成
(74)专利代理机构 湖南兆弘专利事务所(普通
合伙) 43008
代理人 周长清 胡君
(51)Int.Cl.
H02J 3/18(2006.01)
H02J 13/00(2006.01)
(54)发明名称一种实现SVG装置多机并联运行的系统及其控制方法(57)摘要本发明公开一种实现SVG装置多机并联运行的系统及其控制方法，该系统包括多台SVG装置，每台SVG装置配置有一对分别用于接收、发送光信号的光纤端口，各台SVG装置之间为通过光纤端口依次串联且首尾两台SVG装置相互连接的环形拓扑结构以构成光纤环网，各台SVG装置中主机通过光纤环网传输控制指令至其余从机，控制输出所需补偿的无功功率；该控制方法由配置为主机的SVG装置实时根据所需补偿的功率确定一个用于无 功分配的统一分配系数，各SVG装置根据统一分配系数以及额定输出容量进行功率补偿。本发明能够实现多台SVG装置快速协同运行，且具有结构简单、抗干扰能力强、系统的运行稳
定性以及冗余度高等优点。权利要求书2页 说明书7页 附图1页CN 106229996 A 2016.12.14
C N 106229996
A
1.一种实现SVG装置多机并联运行的系统，其特征在于包括多台SVG装置，每台所述SVG 装置配置有一对分别用于接收、发送光信号的光纤端口，各台所述SVG装置之间为通过所述光纤端口依次串联且首尾两台SVG装置相互连接的环形拓扑结构以构成光纤环网，各台所述SVG装置中，配置为主机的SVG装置通过所述光纤环网传输控制指令至其余配置为从机的SVG装置，以及配置为从机的SVG装置通过所述光纤环网上传状态信息，控制输出所需补偿的无功功率。
2.根据权利要求1所述的实现SVG装置多机并联运行的系统，其特征在于：所述SVG装置的控制系统包括用于控制无功功率输出的主控制板以及分别与所述主控制板连接的数据量采集板、模拟量采集板、SVG变流器，所述光纤端口设置在所述主控制板上，配置为主机的所述SVG装置中模拟量采集板分别接入电力系统公共连接点的电压信号和电流信号。
3.根据权利要求1或2所述的实现SVG装置多机并联运行的系统，其特征在于：至少两台所述SVG装置与用于采集电力系统公共连接点电压信号的电压互感器PT和用于采集电力系统公共连接点电流信号的电流互感器CT连接。
4.利用权利要求1～3中任意一项所述系统的控制方法，其特征在于，步骤包括：
1)配置任意一台能够采集到电力系统公共连接点的电压、电流信号的所述SVG装置为主机、其余SVG装置为从机；
2)所述步骤1)中配置为主机的SVG装置实时根据电力系统公共连接点的控制目标值计算所需补偿功率，由所需补偿功率确定一个用于无功分配的统一分配系数，并作为控制指令通过所述光纤环网传输至各台配置为从机的SVG装置；
3)各台SVG装置根据所述统一分配系数以及额定输出无功容量计算各自所需补偿的功率，各台SVG装置按照各自计算得到的功率控制执行功率补偿。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述统一分配系数为无功功率标幺值Q ref-pu，其中-1.0≤Q ref-pu≤1.0，且Q ref-pu＝1.0对应SVG装置的最大容性无功功率、Q ref-pu＝-1.0对应SVG装置的最大感性无功功率。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述步骤3)中各台SVG装置所需补偿的功率具体为作为统一分配系数的所述无功功率标幺值Q ref-pu与SVG装置的额定输出无功容量之间的乘积。
7.根据权利要求5或6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤2)中具体通过PI调节算法实时根据电力系统公共连接点的控制目标值以及反馈值计算所需补偿功率的无功功率标幺值Q ref-pu并作为所述统一分配系数，以对电力系统公共连接点的控制目标值进行调节。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述由PI调节算法计算所需补偿功率的无功功率标幺值Q ref-pu的具体步骤为：将控制目标的预设值作为PI调节器的输入、电力系统公共连接点的控制目标的实际值作为PI调节器的反馈量输入，所述PI调节器执行PI调节后得到所需补偿功率的无功功率标幺值Q ref-pu输出。
9.根据权利要求4～6中任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述步骤3)后还包括故障时SVG装置切换步骤，具体步骤为：实时监测系统中各台SVG装置的故障状态，当存在SVG装置发生故障时，判断是否是SVG装置的控制系统发生故障，如果是，断开故障SVG装置的连接，并将与所述故障SVG装置连接的两个SVG装置进行连接以将故障SVG装置从光纤环网中移除；否则保持当前运行状态。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述故障时SVG装置切换步骤中，如果判断到SVG装置的控制系统发生故障时，判断故障SVG装置是否配置为主机，如果是，则将故障SVG装置从光纤环网
中移除后，重新配置一台能够采集到电力系统公共连接点的电压、电流信号的SVG装置为主机、其余SVG装置为从机。
一种实现SVG装置多机并联运行的系统及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种实现SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)装置多机并联运行的系统及其控制方法。
背景技术
[0002]无功补偿装置作为电力电子领域中重要的装置之一，经常需要面临进行扩容的情况，如企业随着效益的提升需要增加产能，使得负载功率会相应增加，这时需要对既有的电力线路进行扩容以改造升级，而若负载功率增加及进行线路扩容，无功补偿装置则需要扩容才能满足要求；另外，随着目前风电、光伏等新能源发电行业的迅速发展，大量风电、光伏电站并入电网，而部分风电、光伏电站是分期建设，后期如需增加发电容量，也需要无功补偿装置进行扩容。为实现无功补偿装置扩容，如果将原有的无功补偿装置废弃而重新购买更大容量的装置，则原有装置利用率将大大降低，经济上也会遭受损失。因此为了提高原有装置的利用率及经济效益，最优方案就是在后期增加相应补偿容量的无功补偿装置，由多台装置并联运行实现扩容。
[0003]静止无功发生器SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)装置由于在响应速度、稳定电网电压、降低系统损耗、增加传输能力、提高瞬变电压极限、降低谐波和减少占地面积等多方面具有优越的性能，目前已广泛的应用于各行各业，因此实现SVG装置并联运行对于需要扩容的企业、新能源发电等行业都具有重要意义。实现多台SVG装置并联的设计中主要包括以下两方面内容：一是SVG装置多机并联的方式，二是并联SVG装置的无功分配方法。目前实现SVG装置并联的方案中，主要存在两种并联方式，一种是采用通信的方式将多台SVG装置连接起来，通信的方式主要为485总线通信、CAN总线、以太网通信以及光纤通信等，无功分配方法则通常都是由主机计算所需补偿的无功功率，然后通过一定的分配算法计算每台SVG所需输出的无功指令，经通信的方式传送到每台SVG装置控制执行；另外一种是各台SVG装置之间并不建立通信连接，无功分配时由每台SVG装置各自计算所需补偿的无功功率，通过一定的算法计算所需输出的无功功率。
[0004]上述实现SVG装置并联运行的方案中，采用485接口通信、CAN总线时，其通信速度较慢且抗干扰能力较弱；采用以太网通信虽然通信速度较快，但在高压强电磁场环境下易受干扰、实时性差；采用光纤通信的方案通信速度快且抗干扰能力强，但目前基于光纤通信的SVG装置并联方案中通常是由主机与从机、从机与从机之间都需要光纤连接，因而并联台数越多，所需的光纤路数也就越多，使得连接方式复杂、信息处理量大且互联通信系统复杂，即便采用一对多的连接形式进行光纤通信，即由主机连接各从机、从机之间互相不建立连接，但当主机发生故障时，从机无法切换为主机，这时整个系统都无法
工作，系统的冗余性差。对于无功分配方式，采用通信方式连接的SVG并联方式中通常需要判断投入的SVG装置数量，或判断投入SVG装置的数量和各台SVG装置的容量后，计算分流系数后才能得出各SVG装置的无功指令，其无功分配方式复杂；而在各台SVG装置不建立通信连接的并联方式中，无功分配时则需要各台SVG装置分别采集母线的电压电流信号来计算所需补偿功率，由
于各台SVG装置的AD采样及跟踪调节并不同步，计算出的无功会有差别，在负载快速变化时很有可能导致各装置的补偿的无功内耗，因而这类无功分配方式还会造成母线无功震荡。
发明内容
[0005]本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、能够实现快速协同运行且抗干扰能力强、系统的运行稳定性以及冗余度高的实现SVG装置多机并联运行的系统及其控制方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
[0007]一种实现SVG装置多机并联运行的系统，包括多台SVG装置，每台所述SVG装置配置有一对分别用于接收、发送光信号的光纤端口，各台所述SVG装置之间为通过所述光纤端口依次串联且首尾两台SVG装置相互连接的环形拓扑结构以构成光纤环网，各台所述SVG装置中配置为主机的SVG装置通过所述光纤环网传输控制指令至其余配置为从机的SVG装置，控制输出所需补偿的无功功率。
[0008]作为本发明系统的进一步改进：所述SVG装置的控制系统包括用于控制无功功率输出的主控制板以及分别与所述主控制板连接的数据量采集板、模拟量采集板、SVG变流器，所述光纤端口设置在所述主控制板上，配置为主机的所述SVG装置中模拟量采集板分别接入电力系统公共连接点的电压信号和电流信号。
[0009]作为本发明系统的进一步改进：至少两台所述SVG装置与用于采集电力系统公共连接点电压信号的电压互感器PT和用于采集电力系统公共连接点电流信号的电流互感器CT连接。
[0010]本发明进一步提供利用上述系统的控制方法，步骤包括：
[0011]1)配置任意一台能够采集到电力系统公共连接点的电压、电流信号的所述SVG装置为主机、其余SVG装置为从机；
[0012]2)所述步骤1)中配置为主机的SVG装置实时根据电力系统公共连接点的控制目标值计算所需补偿功率，由所需补偿功率确定一个用于无功分配的统一分配系数，并作为控制指令通过所述光纤环网传输至各台配置为从机的SVG装置；
[0013]3)各台SVG装置根据所述统一分配系数以及额定输出无功容量计算各自所需补偿的功率，各台SVG装置按照各自计算得到的功率控制执行功率补偿。
[0014]作为本发明控制方法的进一步改进：所述统一分配系数为无功功率标幺值Q ref-pu，其中-1.0≤Q ref-pu≤1.0，且Q ref-pu＝1.0对应SVG装置的最大容性无功功率、Q ref-pu＝-1.0对应SVG装置的最大感性无功功率。
[0015]作为本发明控制方法的进一步改进：所述步骤3)中各台SVG装置所需补偿的功率具体为作为统一分配系数的所述无功功率标幺值Q ref-pu与SVG装置的额定输出无功容量之间的乘积。
[0016]作为本发明控制方法的进一步改进：所述步骤2)中具体通过PI调节算法实时根据电力系统公共连接点的控制目标值以及反馈值计算所需补偿功率的无功功率标幺值Q ref-pu 并作为所述统一分配系数，以对电力系统公共连接点的控制目标值进行调节。
[0017]作为本发明控制方法的进一步改进：所述由PI调节算法计算所需补偿功率的无功功率标幺值的具体步骤为：将控制目标的预设值作为PI调节器的输入、电力系统公共连接
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