專利名稱：無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)用的高壓無功補(bǔ)償裝置，尤其涉及一種能夠不用啟動回路來實(shí)現(xiàn)安全并網(wǎng)的無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器。
背景技術(shù)：
隨著大功率電力電子變流裝置的廣泛使用，使得諧波和無功問題引起人們越來越多的關(guān)注。目前，做為高壓無功補(bǔ)償裝置之一的高壓靜止同步補(bǔ)償裝置(STATC0M)以其所具有的優(yōu)越性能已經(jīng)成為柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)的一個重要組成部分，同屬于靜止同步補(bǔ)償裝置的最新產(chǎn)品高壓靜止無功發(fā)生器(SVG)以其更加優(yōu)越的性能，顯示了動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向。因?yàn)楦邏红o止無功發(fā)生器(SVG)要與系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，所以實(shí)現(xiàn)高壓靜止無功發(fā)生器與系統(tǒng)的快速、自動并網(wǎng)，就顯得十分重要。常規(guī)高壓靜止無功發(fā)生器并網(wǎng)時，需要一個專門的啟動回路，用以檢測高壓靜止無功發(fā)生器本系統(tǒng)與供電系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，經(jīng)過調(diào)整后才能將高壓靜止無功發(fā)生器并入電網(wǎng)，整個并網(wǎng)過程不僅設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作過程復(fù)雜，并且體積龐大，并網(wǎng)時間長，自動化程度低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有高壓靜止無功發(fā)生器在并網(wǎng)方面存在的缺陷，提供了一種無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器。解決上述技術(shù)問題所采取的具體技術(shù)措施是一種無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器，其特征在于由一次開關(guān)柜1、連接電抗器柜2、功率單元柜3和控制系統(tǒng)裝置4構(gòu)成，其中一次開關(guān)柜1中裝有主開關(guān)1-1、控制開關(guān)1-2和系統(tǒng)接口 1-3 ；連接電抗器柜2中裝有限流電阻2-1、連接電抗器2-2 ；功率單元柜3中裝有逆變器3-1、直流側(cè)電容3-2 ；主開關(guān)1-1的靜觸頭和控制開關(guān)1-2的靜觸頭并聯(lián)后與控制系統(tǒng)裝置4的一端構(gòu)成系統(tǒng)接口 1-3，控制開關(guān)1-2的動觸頭與限流電阻2-1的輸入端連接，限流電阻2-1的輸出端與主開關(guān)1-1的動觸頭并聯(lián)后接至連接電抗器2-2的輸入端，連接電抗器2-2的輸出端與逆變器3-1連接，逆變器3-1外接直流側(cè)電容3-2。本實(shí)用新型的積極效果本實(shí)用新型針對IOkV及35kV高壓靜止無功發(fā)生器的安全和自動并網(wǎng)，設(shè)計(jì)了一種無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器，用以克服現(xiàn)有高壓靜止無功發(fā)生器在并網(wǎng)方面存在的缺陷。本實(shí)用新型取消了專門的啟動回路，增設(shè)了限流電阻和作為并網(wǎng)輔助開關(guān)用的控制開關(guān)，將傳統(tǒng)的啟動回路改由限流電阻、控制開關(guān)和控制系統(tǒng)裝置來完成。并網(wǎng)完成后，限流電阻被主開關(guān)自動短接，高壓靜止無功發(fā)生器進(jìn)入工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了高壓靜止無功發(fā)生器與系統(tǒng)的安全、快速、自動并網(wǎng)。本實(shí)用新型并網(wǎng)操作簡單， 并網(wǎng)時間短，自動化程度高。

圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[0008]圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的并網(wǎng)程序流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，由一次開關(guān)柜1、連接電抗器柜2、功率單元柜3和控制系統(tǒng)裝置4構(gòu)成，其中一次開關(guān)柜1中裝有主開關(guān)1-1、 控制開關(guān)1-2和系統(tǒng)接口 1-3 ；連接電抗器柜2中裝有限流電阻2-1、連接電抗器2-2 ；功率單元柜3中裝有逆變器3-1、直流側(cè)電容3-2。一次開關(guān)柜1、連接電抗器柜2、功率單元柜 3和控制系統(tǒng)裝置4之間的連接關(guān)系如圖2所示主開關(guān)1-1的靜觸頭和控制開關(guān)1-2的靜觸頭并聯(lián)后與控制系統(tǒng)裝置4的一端構(gòu)成系統(tǒng)接口 1-3，控制開關(guān)1-2的動觸頭與限流電阻2-1的輸入端連接，限流電阻2-1的輸出端與主開關(guān)1-1的動觸頭并聯(lián)后接至連接電抗器2-2的輸入端，連接電抗器2-2的輸出端與逆變器3-1連接，逆變器3-1外接直流側(cè)電容3-2。通過系統(tǒng)接口 1-3將電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)傳給高壓靜止無功發(fā)生器的控制系統(tǒng)裝置4，由控制系統(tǒng)裝置4控制與調(diào)整高壓靜止無功發(fā)生器的工作狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)出或吸收無功功率對電網(wǎng)負(fù)載進(jìn)行無功補(bǔ)償。圖3為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖中可知，控制系統(tǒng)由通信、數(shù)據(jù)處理、執(zhí)行、顯示等主要部分組成。每單元4根通信光纖將各單元電路的工作數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(FPGA和DSP)，并將經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的數(shù)據(jù)傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)可編程控制器 PLC,可編程控制器PLC再將數(shù)據(jù)傳遞給觸摸屏顯示系統(tǒng)，用以顯示靜止無功發(fā)生器系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，完成了數(shù)據(jù)的上傳任務(wù)。數(shù)據(jù)傳遞的主要路徑是單元電路一光纖傳遞一數(shù)據(jù)處理(FPGA和DSP)—可編程控制器PLC —觸摸屏。觸摸屏不僅具有讀取信息的功能， 還有發(fā)出控制指令的功能。由觸摸屏發(fā)出的人工指令，按著可編程控制器PLC—數(shù)據(jù)處理 (FPGA和DSP)—光纖傳遞一單元電路的數(shù)據(jù)傳遞路徑，控制或調(diào)整單元電路的工作狀態(tài)， 完成數(shù)據(jù)的下傳任務(wù)。可見，整個控制系統(tǒng)是一個可逆的數(shù)據(jù)傳遞通道。在高壓靜止無功發(fā)生器運(yùn)行過程中，控制系統(tǒng)按照控制程序，對高壓靜止無功發(fā)生器的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時檢測、調(diào)整與控制，是高壓靜止無功發(fā)生器的控制中樞。本控制系統(tǒng)裝置所采用的主控元件有DSP — TMS320F2812PGFA、FPGA — EP2C50F484C8N、PLC — S7— 200 和維綸 M8104 觸摸屏。控制系統(tǒng)不僅擔(dān)負(fù)著高壓靜止無功發(fā)生器工作過程中各項(xiàng)參數(shù)的檢測與控制，保證高壓靜止無功發(fā)生器系統(tǒng)正常工作，在高壓靜止無功發(fā)生器啟動并網(wǎng)過程中，又擔(dān)負(fù)著檢測與自動并網(wǎng)的任務(wù)。并網(wǎng)操作程序及方法如圖4所示(1)無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器的系統(tǒng)接口 1-3與供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，啟動并網(wǎng)操作程序；(2)程序進(jìn)入啟動低壓控制電源程序，使無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器的控制系統(tǒng)裝置4進(jìn)入工作狀態(tài)，并使有關(guān)設(shè)備有效復(fù)位，控制系統(tǒng)裝置4進(jìn)入預(yù)并網(wǎng)狀態(tài)程序；(3)程序發(fā)出動作指令，在觸摸屏上由人工或自動發(fā)出并網(wǎng)指令，在控制系統(tǒng)裝置 4合閘指令作用下，進(jìn)入開關(guān)閉合程序，限流電阻2-1的控制開關(guān)1-2吸合，通過限流電阻2-1將無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器并入系統(tǒng)，無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器的直流側(cè)電容3-2開始充電，充電電壓為600V 650V ；(4)進(jìn)入控制系統(tǒng)裝置4對無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器進(jìn)行狀態(tài)自檢程序，判斷是否可以進(jìn)行并網(wǎng)操作，如有故障，控制系統(tǒng)裝置4將發(fā)出故障報(bào)警，停止并網(wǎng)，如無故障，系統(tǒng)自動進(jìn)入并網(wǎng)程序；(5)進(jìn)入系統(tǒng)起振程序，當(dāng)電容電壓達(dá)到600V 650V時，觸發(fā)系統(tǒng)起振，控制系統(tǒng)裝置4自動調(diào)整無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器的輸出幅值和相位，使其符合并網(wǎng)要求，預(yù)并網(wǎng)結(jié)束；(6)預(yù)并網(wǎng)程序結(jié)束以后，通過控制系統(tǒng)裝置4發(fā)出合閘指令，主開關(guān)1-1吸合；(7)主開關(guān)1-1吸合以后，無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器的直流側(cè)電容3-2被進(jìn)一步充電至1000V左右，控制系統(tǒng)裝置4根據(jù)補(bǔ)償要求，自動調(diào)整觸發(fā)脈沖寬度，輸出適合電網(wǎng)要求的無功功率，對電網(wǎng)負(fù)載進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，并網(wǎng)程序結(jié)束。上述并網(wǎng)過程中的所有參數(shù)檢測、參數(shù)計(jì)算、指令收發(fā)、相位調(diào)整等均由控制系統(tǒng)裝置4的控制程序自動完成的，所以實(shí)現(xiàn)了快速、安全并網(wǎng)。本實(shí)用新型中，取消了專門的啟動回路，增設(shè)了限流電阻2-1和做為并網(wǎng)輔助開關(guān)用的控制開關(guān)1-2，將傳統(tǒng)的啟動回路改由限流電阻2-1、控制開關(guān)1-2和控制系統(tǒng)裝置4來完成。并網(wǎng)完成后，限流電阻2-1被主開關(guān)1-1自動短接，高壓靜止無功發(fā)生器進(jìn)入工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了安全、快速、自動并網(wǎng)。并網(wǎng)時，要進(jìn)行兩次并網(wǎng)操作，第一次并網(wǎng)是通過限流電阻2-1的控制開關(guān)1-2實(shí)現(xiàn)的，其目的是為了調(diào)整相角和幅值并確保并網(wǎng)安全；第二次并網(wǎng)是通過主開關(guān)1-1實(shí)現(xiàn)的，其目的是為了將高壓靜止無功發(fā)生器并入電網(wǎng)，對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。并網(wǎng)時，先關(guān)閉限流電阻 2-1的控制開關(guān)1-2，利用限流電阻2-1的限流、降壓的作用，為控制系統(tǒng)進(jìn)入并網(wǎng)程序提供充裕的檢測時間，也有利于高壓靜止無功發(fā)生器系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的安全，自檢結(jié)束以后，主開關(guān)1-1自動吸合，限流電阻2-1被短接，高壓靜止無功發(fā)生器進(jìn)入全壓工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了無啟動回路快速、自動并網(wǎng)。并網(wǎng)過程可以由自動控制實(shí)現(xiàn)或者由手動控制實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1. 一種無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器，其特征在于由一次開關(guān)柜(1)、連接電抗器柜O)、功率單元柜(3)和控制系統(tǒng)裝置(4)構(gòu)成，其中一次開關(guān)柜(1)中裝有主開關(guān) (1-1)、控制開關(guān)(1-2)和系統(tǒng)接口 (1-3)；連接電抗器柜(2)中裝有限流電阻(2-1)、連接電抗器(2-2);功率單元柜(3)中裝有逆變器(3-1)、直流側(cè)電容(3-2)；主開關(guān)(1-1)的靜觸頭和控制開關(guān)(1-2)的靜觸頭并聯(lián)后與控制系統(tǒng)裝置(4)的一端構(gòu)成系統(tǒng)接口(1-3)，控制開關(guān)(1-2)的動觸頭與限流電阻的輸入端連接，限流電阻的輸出端與主開關(guān)(1-1)的動觸頭并聯(lián)后接至連接電抗器(2-2)的輸入端，連接電抗器(2-2)的輸出端與逆變器(3-1)連接，逆變器(3-1)外接直流側(cè)電容(3-2)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種能夠不用啟動回路來實(shí)現(xiàn)安全并網(wǎng)的無啟動回路的高壓靜止無功發(fā)生器。其具體結(jié)構(gòu)為主開關(guān)的靜觸頭和控制開關(guān)的靜觸頭并聯(lián)后與控制系統(tǒng)裝置的一端構(gòu)成系統(tǒng)接口，控制開關(guān)的動觸頭與限流電阻的輸入端連接，限流電阻的輸出端與主開關(guān)的動觸頭并聯(lián)后接至連接電抗器的輸入端，連接電抗器的輸出端與逆變器連接，逆變器外接直流側(cè)電容。本實(shí)用新型中，取消了專門的啟動回路，增設(shè)了限流電阻和并網(wǎng)輔助開關(guān)，將傳統(tǒng)的啟動回路改由限流電阻、輔助開關(guān)和控制裝置來完成，并網(wǎng)完成后，限流電阻被主開關(guān)自動短接，本實(shí)用新型進(jìn)入工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了安全、快速、自動并網(wǎng)。
文檔編號H02J3/38GK201966622SQ20112006465
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者鞏志強(qiáng), 張科, 胡森 申請人:丹東欣泰電氣股份有限公司