在輸配電網(wǎng)中，新能源的大量接入，大容量的電力電子設(shè)備等非線性負(fù)荷和沖擊負(fù)荷的廣泛應(yīng)用，帶來了嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，使用FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，可以顯著地改善負(fù)荷與公共電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電能質(zhì)量，例如提高功率因數(shù)、克服三相不平衡、消除電壓閃變和電壓波動(dòng)、抑止諧波污染等。
FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，于2013年被發(fā)改委列為重大技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目；2014年榮獲賽爾傳媒 “電能質(zhì)量品牌”獎(jiǎng)項(xiàng)；2015年，35kV直掛式FGSVG裝置被科技部列為火炬計(jì)劃產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目，獲科技部中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項(xiàng)目資助；2017年獲山東省優(yōu)秀節(jié)能成果獎(jiǎng)； 2018年再次榮獲“光能杯”CREC“年度光伏電站優(yōu)質(zhì)部件企業(yè)”獎(jiǎng)。2018年新風(fēng)光百兆級(jí)高壓水冷SVG成功通過中國電科院型式試驗(yàn)檢測驗(yàn)收。
35kV水冷直掛FGSVG系列產(chǎn)品采用現(xiàn)代電力電子、自動(dòng)化、微電子及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，采用先進(jìn)的瞬時(shí)無功功率理論和基于同步坐標(biāo)變換的功率解耦算法，以設(shè)定的無功性質(zhì)及大小、功率因數(shù)、電網(wǎng)電壓等為控制目標(biāo)運(yùn)行，動(dòng)態(tài)的跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化調(diào)節(jié)無功輸出，并能實(shí)現(xiàn)曲線設(shè)定運(yùn)行，提升電網(wǎng)質(zhì)量。
易操作、高性能、高可靠性的FGSVG系列產(chǎn)品為滿足用戶對(duì)提高輸配電電網(wǎng)的功率因數(shù)、治理諧波、補(bǔ)償負(fù)序電流的迫切需求做出相應(yīng)設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn)：
● 快速響應(yīng)，先人一步：全系列采用瞬時(shí)無功理論，控制器響應(yīng)時(shí)間≤1ms，全功率響應(yīng)時(shí)間≤5ms，特別適合于無功響應(yīng)時(shí)間要求嚴(yán)格的場合，如軋鋼、煉鋼、提升類以及沖擊性負(fù)荷。
● 負(fù)序抑制，平衡系統(tǒng)：配電網(wǎng)中存在大量的三相不平衡負(fù)載，典型的如電力機(jī)車牽引負(fù)荷和交流電弧爐等。同時(shí)線路、變壓器等輸配電設(shè)備三相阻抗的不平衡也會(huì)導(dǎo)致電壓的不平衡問題產(chǎn)生。SVG能夠快速的補(bǔ)償由于負(fù)載不平衡所產(chǎn)生的負(fù)序電流，始終保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡，大大提高了供用電的電能質(zhì)量。
● 模式多樣，隨心所欲：具有多種運(yùn)行模式，滿足用戶多種需求，運(yùn)行模式有：恒裝置無功功率模式、恒考核點(diǎn)無功功率模式、恒考核點(diǎn)功率因數(shù)模式、恒考核點(diǎn)電壓模式、負(fù)序補(bǔ)償模式，可在線轉(zhuǎn)換運(yùn)行模式，也可按照客戶需求編制運(yùn)行曲線。
● 諧波治理，保證安全：裝置可有效補(bǔ)償13次及以下諧波，補(bǔ)償率最多可達(dá)92%，從而有效避免了保護(hù)及安全自動(dòng)裝置誤動(dòng)作；有效避免了電容器模組諧波及諧波電流放大，使電容器過負(fù)荷或過電壓，甚至燒毀；解決了增加變壓器損耗，引起變壓器發(fā)熱，以及導(dǎo)致電力設(shè)備發(fā)熱，電機(jī)力矩不穩(wěn)甚至損壞的問題；避免了加速電力設(shè)備絕緣老化，易擊穿和降低電弧爐生產(chǎn)效率，增加損耗以及干擾通訊信號(hào)問題。
● 遠(yuǎn)距送電，減損穩(wěn)壓：在長距離輸電線路上安裝SVG裝置，不但可以在正常運(yùn)行狀態(tài)下補(bǔ)償線路的無功損耗，抬高線路電壓，提高有效輸電容量，而且還可以在系統(tǒng)故障情況下提供及時(shí)的無功調(diào)節(jié)，阻尼系統(tǒng)振蕩，提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性。
● 精準(zhǔn)補(bǔ)償，變罰為獎(jiǎng)：很多現(xiàn)場因考核點(diǎn)功率因數(shù)低于供電局要求，勢必產(chǎn)生力調(diào)電費(fèi)罰款。SVG可根據(jù)考核點(diǎn)設(shè)置的功率因數(shù)目標(biāo)值，實(shí)時(shí)無級(jí)調(diào)節(jié)裝置補(bǔ)償?shù)臒o功功率，使考核點(diǎn)的功率因數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定的目標(biāo)值，杜絕因功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)而被罰款或者過度補(bǔ)償造成的電網(wǎng)不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生，也杜絕了因過補(bǔ)、欠補(bǔ)帶來的經(jīng)濟(jì)損失。
● 保護(hù)齊全，使用無憂：保護(hù)策略包括器件級(jí)保護(hù)、裝置級(jí)保護(hù)和系統(tǒng)級(jí)保護(hù)三級(jí)。器件級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限不超過10us，在發(fā)現(xiàn)器件過流、過壓或驅(qū)動(dòng)信號(hào)異常時(shí)，能夠迅速實(shí)施保護(hù)。裝置級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為0.5-1ms，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裝置有過載、直流電壓過高等異常工況時(shí)，便實(shí)施保護(hù)。系統(tǒng)級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為5-2000ms，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)失壓、系統(tǒng)電壓過高、冷卻系統(tǒng)故障等異常工況時(shí)，便實(shí)施保護(hù)。
● 全程錄波，智能分析：主控系統(tǒng)不僅實(shí)時(shí)監(jiān)測輸入電流、電壓，輸出電流、電壓，并實(shí)現(xiàn)其波形的顯示，還可對(duì)每相電壓、電流進(jìn)行諧波分析，有助于用戶掌握設(shè)備的各種電量參數(shù)。
● 黑匣記錄，精準(zhǔn)診斷：設(shè)備具有自動(dòng)記錄運(yùn)行狀態(tài)和顯示的功能，可查看保護(hù)前后共計(jì)200個(gè)點(diǎn)（100ms）的電流、電壓、運(yùn)行頻率，方便日常維護(hù)及快速異常診斷。
● 接口豐富，即插即用：具有以太網(wǎng)、RS485、CAN、高速光纖等通訊接口，支持MODBUS_ RTU、 ProfiBUS、電力CDT91規(guī)約、IEC61850- 103/104、CANOPEN協(xié)議用戶自定義等通訊規(guī)約，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，無人值守。
● 模塊設(shè)計(jì)，簡便快捷：功率單元、供電電源、主控系統(tǒng)、二次配線等采用模塊化設(shè)計(jì)，便于規(guī)模化生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝與維護(hù)。
● 安規(guī)在線，確保安全：全系風(fēng)冷設(shè)備外部殼體完全按照安全規(guī)范設(shè)計(jì)，具有在線操作、易維護(hù)特點(diǎn)，在設(shè)備帶電運(yùn)行時(shí)，無需停機(jī)停電，運(yùn)維人員可以直接進(jìn)行更換進(jìn)風(fēng)窗過濾棉、就地操作、就地查看運(yùn)行數(shù)據(jù)等操作。
● 提前預(yù)警，運(yùn)行無憂：主控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測并顯示每個(gè)功率單元的溫度，當(dāng)多個(gè)單元溫度超過設(shè)定警值時(shí)，給出聲光報(bào)警，提示用戶及時(shí)處理，以免出現(xiàn)散熱風(fēng)機(jī)跳閘、濾網(wǎng)堵塞等問題。
● 多機(jī)協(xié)同，擴(kuò)容無憂：SVG具有多個(gè)裝置并聯(lián)運(yùn)行的接口，可滿足現(xiàn)場：1）現(xiàn)有補(bǔ)償容量不夠，擴(kuò)容增加設(shè)備時(shí)，多臺(tái)SVG設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行，通過主從控制方式，使多套設(shè)備協(xié)同補(bǔ)償，宛如一套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容無憂； 2）正常運(yùn)行方式時(shí)：每臺(tái)SVG單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，故障運(yùn)行方式時(shí)：多機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)為并聯(lián)運(yùn)行模式，協(xié)同補(bǔ)償。
● 高低穿越，極端無懼：在用戶主電源電壓瞬時(shí)跌落、瞬時(shí)升高、廠用電網(wǎng)大負(fù)荷切換時(shí)，在國標(biāo)允許的范圍內(nèi)，電網(wǎng)恢復(fù)后SVG可快速的自動(dòng)正常運(yùn)行，無需人員操作，增強(qiáng)電網(wǎng)適應(yīng)性，可適應(yīng)不同深度的U0（100%-0%）電網(wǎng)跌落。
● 電壓閃變，波動(dòng)可抑：在負(fù)荷急劇變化時(shí)，易產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變現(xiàn)象，比如電弧爐、軋機(jī)、氧氣站透平空壓機(jī)組等。SVG能夠根據(jù)電網(wǎng)電壓變化情況，快速的提供變化的無功電流，以補(bǔ)償負(fù)荷變化引起的電壓波動(dòng)和閃變現(xiàn)象。
● 雙源供電，穩(wěn)定可靠：控制電源采用380VAC、2200VAC或220VDC兩種電壓制式供電，并且兩種電源互為在線式熱備；若一路電源出現(xiàn)停電時(shí)，另一路可以無縫切換，繼續(xù)為控制電源供電，同時(shí)通過繼電保護(hù)電路報(bào)警和HMI（人機(jī)界面）顯示哪一路出現(xiàn)停電。
● 柜體防擾，電磁兼容：整機(jī)柜體采用抗干擾設(shè)計(jì)，通過相關(guān)機(jī)構(gòu)檢測了靜電放電抗擾度試驗(yàn)、浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)、射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn)、電快速脈沖群抗擾度試驗(yàn)等EMC試驗(yàn)。
● 防塵防水 IP65：針對(duì)現(xiàn)場粉塵特別多，特別是導(dǎo)電粉塵較多，以及濕度水汽、鹽霧特別多的場合，我司特別研制了IP65防護(hù)等級(jí)的設(shè)備供客戶選擇。
FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置由控制柜、功率柜、電抗器組成?？刂乒裰饕刂葡洹⒍慰刂七壿嬰娐?，其中控制箱通過光纖連接到功率單元。在功率柜里有三相功率單元，根據(jù)電網(wǎng)電壓等級(jí)不同，每相由若干個(gè)功率單元串聯(lián)組成，最后通過電抗器接入電網(wǎng)。
功率單元采用級(jí)聯(lián)式H橋電路結(jié)構(gòu)，功率單元串聯(lián)，輸出疊加成高壓，通過電抗器接入電網(wǎng)；功率單元模塊化設(shè)計(jì)，各單元可以互換。
FGSVG控制系統(tǒng)采集電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)，采用瞬時(shí)無功控制理論，快速計(jì)算出各功率單元的電流指令，并通過光纖傳給各功率單元。功率柜每相由若干個(gè)功率單元串聯(lián)，采用載波移相技術(shù)，各單元輸出電壓疊加，形成多電平高壓輸出，通過電抗器連接到電網(wǎng)，輸出可控的無功電流。
在交流電路中，電壓和電流的相位有三種情況，當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)純電阻特性時(shí)，電壓和電流相位相同；當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電感特性時(shí)，電壓相位超前電流相位；當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電容特性時(shí)，電壓相位滯后電流相位。FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置基本原理就是將可控H橋電路通過電抗器并聯(lián)到電網(wǎng)上，適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式電路輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其輸出電流，使該電路吸收或者發(fā)出滿足電網(wǎng)需求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?，如下表所示?/span>
1．低電壓穿越技術(shù)
FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)設(shè)計(jì)了全性能低電壓穿越技術(shù)。無論三相短路故障、相間短路故障，還是低穿到90%或20%，F(xiàn)GSVG都可以提供額定的容性電流。對(duì)于不平衡低穿，新風(fēng)光提出了雙鎖相環(huán)、雙pq控制理論。
2017年我公司高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置通過電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心全面測試。并網(wǎng)點(diǎn)A相電壓不變，B、C電壓瞬間跌落至20%，維持2s ，然后2s上升至額定，1min內(nèi)重復(fù)三次，測試數(shù)據(jù)如下圖，測試結(jié)果符合要求。
2．諧波補(bǔ)償技術(shù)
在中頻爐、電解鋁等工礦企業(yè)，由于大功率、非線性負(fù)載的接入，導(dǎo)致低頻次電流諧波注入電網(wǎng)，嚴(yán)重時(shí)影響其它設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。我公司SVG采用離散傅氏變換的快速算法、瞬時(shí)無功理論算法，開發(fā)出了具有諧波補(bǔ)償功能的高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。由于SVG載波頻率較低（可提高運(yùn)行效率），治理25次及以下頻次的諧波，諧波頻次越低補(bǔ)償率越高。
3．負(fù)序補(bǔ)償技術(shù)
電力系統(tǒng)中存在大量的不平衡負(fù)荷及一些單相大容量負(fù)荷，例如電氣化鐵路。這些負(fù)荷產(chǎn)生的負(fù)序、無功電流造成大量的電能損失，威脅著電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
我公司生產(chǎn)的角型鏈?zhǔn)絊VG，是一種理想的補(bǔ)償治理方法，響應(yīng)速度快，可進(jìn)行無功、負(fù)序綜合治理。通過對(duì)補(bǔ)償電路的相量圖進(jìn)行幾何分析，求解得到負(fù)序補(bǔ)償所需要的相電流相量，進(jìn)而根據(jù)瞬時(shí)無功功率理論，推導(dǎo)出dq/△變換矩陣，可得到角型鏈?zhǔn)絊VG負(fù)序補(bǔ)償所需的相電流指令信號(hào)。
4．多機(jī)并聯(lián)協(xié)調(diào)控制技術(shù)
隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增加，電力系統(tǒng)對(duì)無功補(bǔ)償裝置的容量需求也不斷增加，由于目前受IGBT技術(shù)和用戶分工期投運(yùn)的制約，在現(xiàn)場會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)SVG設(shè)備并聯(lián)在用一段母線運(yùn)行，這就需要SVG設(shè)備能夠并聯(lián)運(yùn)行，需要并聯(lián)運(yùn)行各SVG可以自動(dòng)功率平衡。
我公司發(fā)明了一種簡單、高效的SVG并聯(lián)運(yùn)行環(huán)形光纖控制系統(tǒng)。并聯(lián)運(yùn)行的SVG控制器通過光纖連接成環(huán)，并聯(lián)臺(tái)數(shù)不受控制器光纖接口個(gè)數(shù)的限制。環(huán)內(nèi)可以使用不同功率等級(jí)的SVG，并自動(dòng)平衡無功功率輸出，合理的利用各SVG出力。環(huán)內(nèi)的任何一臺(tái)SVG都可以設(shè)置為主機(jī)，從機(jī)故障不影響其它SVG設(shè)備運(yùn)行。
5．PT、CT接線自動(dòng)分析技術(shù)
在現(xiàn)場，SVG通過現(xiàn)場的PT和CT，采集系統(tǒng)電壓和電流信號(hào)，PT接線直接影響SVG鎖相、并網(wǎng)，CT接線直接影響SVG對(duì)考核點(diǎn)無功、功率因數(shù)的計(jì)算。
我公司SVG具有PT、CT接線自動(dòng)分析功能，使并網(wǎng)調(diào)試變得非常簡單、高效。
6．控制系統(tǒng)自檢技術(shù)
FGSVG系列高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，控制系統(tǒng)采用多片DSP+FPGA技術(shù)，控制系統(tǒng)復(fù)雜。為了整機(jī)可靠運(yùn)行，使用DSP對(duì)控制箱內(nèi)線路板進(jìn)行上電自檢，假如控制箱內(nèi)的線路板有問題，可以快速定位問題點(diǎn)，提高工作效率和產(chǎn)品智能化水平。
7．串行光纖通信技術(shù)
為了強(qiáng)電與弱電之間進(jìn)行隔離，SVG控制器與各功率單元之間通過光纖連接。目前SVG控制器與功率單元之間的典型光纖連接方式是每個(gè)功率單元通過兩根光纖連接到SVG控制器。
我公司發(fā)明了一種串行光纖通信技術(shù)，并已經(jīng)申請(qǐng)專利。SVG控制器與功率單元通過光纖連接成多個(gè)串行光纖通信回路，使SVG控制器的光纖接口數(shù)量和光纖的數(shù)量顯著減少，提高生產(chǎn)效率并降低故障率。
8．跟蹤響應(yīng)速度快
FGSVG系列高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，通過南京電科院、武高所等第三方測試單位的測試，響應(yīng)時(shí)間小于5ms。
跟蹤響應(yīng)時(shí)間（突減）測量波形（上:系統(tǒng) 中:負(fù)載下:試品）
● 額定工作電壓：35kV；
● 額定容量：±5～±200Mvar；
● 輸出無功范圍：感性額定無功到容性額定無功范圍內(nèi)連續(xù)變化；
● 響應(yīng)時(shí)間：≤5ms；
● 過載能力：1.2倍過載1min；
● 輸出電壓總諧波畸變率（并網(wǎng)前）：≤5%；
● 輸出電流總諧波畸變率THD：≤3%；
● 系統(tǒng)電壓不平衡保護(hù)，整定范圍：4%～10%；
● 效率：額定運(yùn)行工況≥99.2%；
● 運(yùn)行溫度：－20℃～+40℃；
● 貯存溫度：－40℃～+65℃；
● 人機(jī)界面：采用中英文可設(shè)置的彩色觸摸屏顯示；
● 相對(duì)濕度：月平均值不大于90﹪（25℃），無凝露；
● 冷卻方式：水冷；
● 安裝方式：戶內(nèi)、集裝箱（可選）；
● 海拔高度：﹤2000m（高于2000m需定制）；
● 地震烈度：≤8度。
FGSVG系列產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于石油化工、電力系統(tǒng)、冶金、電氣化鐵路、城市建設(shè)等行業(yè)中，為各種異步電動(dòng)機(jī)、提升機(jī)、變壓器、晶閘管變流器、變頻器、感應(yīng)爐、中頻爐、電弧爐、電阻爐、石英熔煉爐、電力機(jī)車、起重機(jī)、沖壓機(jī)、吊車、電梯、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、照明設(shè)備、電梯、電焊機(jī)、等設(shè)備提供高質(zhì)量、高可靠性的無功補(bǔ)償及濾波的解決方案。
FGSVG系列產(chǎn)品可以增強(qiáng)電力傳輸能力、減小電能損耗、補(bǔ)償無功功率、治理諧波、抑制閃變、穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、平衡三相系統(tǒng)、改變系統(tǒng)的阻尼特性、提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
注：容量（Mvar）表示從感性無功到容性無功動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的額定最大調(diào)節(jié)容量。例如C2.0/10，表示：直掛式10kV、容量為±2Mvar的裝置。能夠在+2000kvar（感性）到-2000kvar（容性）范圍內(nèi)對(duì)無功進(jìn)行連續(xù)平滑調(diào)節(jié)。
