专利名称：一种风电场静止无功补偿svc装置控制器检测系统的制作方法
技术领域：
—种风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统技术领域[0001]本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统。
背景技术：
[0002]作为提高电压质量、降低系统网损和提高系统电压稳定水平的重要手段，SVC无功补偿技术经过数十年的发展已广泛应用于输电系统。然而，一方面，SVC无功补偿技术种类繁多，不同厂家不同类型设备其实现原理和控制逻辑差异很大，相关的行业标准尚不完善；另一方面，随着大规模风电并网的发展，风电场并网点电压和功率容易大幅波动，但风电场动态无功控制相对于传统火电厂未能引起足够的重视，这些都显著增加了电网电压控制的难度。近年来，国内外均曾发生过多次因电压失控的风机大面积脱网事故，严重制约着风电场的发电能力。[0003]上述情况表明，为适应风电场无功电压控制的需求，有必要开展风电场SVC无功补偿装置的性能检测，以从机网协调运行的角度规范风电场动态无功补偿装置的性能。[0004]SVC(Static VAR Compensator)是一种静止无功补偿装置，由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。典型的静止无功补偿装置由一次设备及二次控制系统组成。[0005](I)SVC 一次设备:SVC —次设备接入系统中电容器提供固定的容性无功Qc，通过控制晶闸管的触发角，进而控制了补偿电抗器通过的电流，从而决定了补偿电抗器输出的感性无功QTCR的大小。SVC—次系统的主要参数包括:感性支路类型、感性支路配置容量、固定电容器支路配置容量等。[0006](2) SVC 二次控制系统:一个通用的TCR型SVC 二次控制系统主要由以下模块组成:测量系统，实现控制与保护相关电压、电流和功率信号的准确测量；恒电压或恒功率调节器，实现控制动态特性的调整；触发脉冲器，通过一个非线性变换将调节器输出的电纳转化成实际的触发角；同步系统，同步系统的目的是产生与系统电压基波分量相同步的参考脉冲；电流调差率Ksl，涉及SVC的稳态V-1特性，保证SVC运行的稳定性。[0007]此外，一个完善的SVC 二次控制系统还可能具备以下相关辅助性控制功能:电纳调节器，用来改变电压参考值从而使SVC的无功输出功率返回到预先设定的值；低电压方案，提供一种控制逻辑，用于在严重低电压的情况下闭锁SVC ;二次侧过电压限制器，确保SVC耦合变压的低压侧电压在SVC处于深度容性而电压调节器不起作用的非正常情况下，不超过设计的极限值。TCR的过电流限制器，在高电压期间，例如系统甩负荷时，限制TCR的电流以防止损坏晶闸管。TCR的平衡控制，在2次谐波电压畸变较大时，监视并限制TCR电抗器中的直流电流大小。[0008]静止无功补偿装置外特性现场试验，包括连续运行范围试验、电压控制方式下性能测试、母线无功潮流控制模式性能测、电压阶跃响应试验、固定电容器支路投切试验、辅助保护性控制功能等内容。由于该现场试验主要目的是获取SVC的输出外特性，无法检测SVC控制器的模型参数，验证其设计环节的合理性，因此该技术具有一定局限性。此外，现场试验标准在SVC的动态性能和谐振问题方面都有试验要求，然而受现场部分试验条件和试验方法限制，常常难以开展相关试验。[0009]随着大规模风电机组并入电网，风电对电网安全稳定运行的影响日益显现。自2011年以来，我国发生了多起风电机组大规模脱网事故。静止无功补偿装置(SVC)动态响应特性不满足相关技术规程要求，是造成风电机组低电压穿越通过后高电压脱网的重要原因之实用新型内容[0010]本实用新型实施例提供一种风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统，以检测静止无功补偿SVC控制器的性能。[0011]为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统，所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统包括:静止无功补偿SVC控制器、光电转换器和实时数字仿真仪RTDS，其中，所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统中的静止无功补偿SVC控制器，通过光电转换器与实时数字仿真仪RTDS相连，以形成闭环控制系统。[0012]可选的，在本实用新型一实施例中，所述实时数字仿真仪RTDS中包括:光纤转换数字输入GTDI卡，用于所述实时数字仿真仪RTDS接收到SVC控制器输出的光脉冲信号经过光电转换器转换成O 5V直流电平信号后，通过所述实时数字仿真仪RTDS内的所述光纤转换数字输入GTDI卡，将接收到的所述O 5V直流电平信号转换成“O”和“I”的数字控制信号。[0013]上述技术方案具有如下有益效果:因为采用所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统包括:静止无功补偿SVC控制器、光电转换器和实时数字仿真仪RTDS，其中，所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统中的静止无功补偿SVC控制器，通过光电转换器与实时数字仿真仪RTDS相连，以形成闭环控制系统的技术手段，所以达到了如下的技术效果:能够有效针对SVC控制器中的数字控制器模块，进行性能测试和参数测试，能够方便的检测厂家SVC控制器现场难以发现的隐藏缺陷，同时可用于开展适用于电力系统机稳定分析计算使用的SVC控制器模型确认。
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0015]图1为本实用新型实施例一种风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统组成结构示意图；[0016]图2为本实用新型应用实例一种风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统组成结构示意图；[0017]图3为本实用新型应用实例SVC控制器与RTDS系统连接后的SVC控制模型比对测试原理示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0019]如图1所示，为本实用新型实施例一种风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统组成结构示意图，所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统包括:svc控制器11、光电转换器12和RTDS13，其中，所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统中的SVC控制器11，通过光电转换器12与RTDS13相连，以形成闭环控制系统。[0020]可选的，如图2所示，为本实用新型应用实例一种风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统组成结构示意图，所述仪RTDS13中包括:GTDI卡131，用于所述RTDS13接收到SVC控制器11输出的光脉冲信号经过光电转换器12转换成O 5V直流电平信号后，通过所述RTDS13内的所述GTDI卡131，将接收到的所述O 5V直流电平信号转换成“O”和“I”的数字控制信号。所述数字控制信号可发送给可控晶闸管模型132。[0021]本实用新型上述技术方案具有如下有益效果:因为采用所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统包括:静止无功补偿SVC控制器、光电转换器和实时数字仿真仪RTDS，其中，所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统中的静止无功补偿SVC控制器，通过光电转换器与实时数字仿真仪RTDS相连，以形成闭环控制系统的技术手段，所以达到了如下的技术效果:能够有效针对SVC控制器中的数字控制器模块，进行性能测试和参数测试，能够方便的检测厂家SVC控制器现场难以发现的隐藏缺陷，同时可用于开展适用于电力系统机稳定分析计算使用的SVC控制器模型确认。[0022]本实用新型实施例SVC涉网性能检测的主体是SVC的数字控制器部分；试验中SVC控制器的输入模拟量来自RTDS，主要有来自TV(电压互感器)的风电厂主变高压侧电压二次信号、风电厂主变低压侧电压二次信号、来自TA (电流互感器)的风电厂主变高压侧电流二次信号、风电厂主变低压侧电流二次信号、风电厂35kV侧TCR(thyristorcontrolled reactor,晶闸管控制电抗器)角内电流二次信号；SVC控制器需把内部输出TCR晶闸管触发脉冲信号经六路光电转换器输出与RTDS (Real Time Digital Simulator,实时数字仿真仪)相连，就可形成闭环控制系统。[0023]由RTDS系统构成的典型风电厂接入系统模型，风电厂(包含典型双馈等值机、固定补偿电容器组FC、晶闸管控制电抗器TCR、厂用电负荷)经主变、220kV等值输电线路接入到220kV等值系统。RTDS仿真系统中设置了 K1-K3三个短路点，可根据试验需要在风电厂主变低压侧、风电厂主变高压侧和220kV输电线路远方设置短路工况。[0024]由RTDS输出给SVC控制器的模拟量全部为TV/TA 二次值，线电压额定100V、线电流额定1A，模型中TV/TA的变比可根据具体试验需要进行设定。[0025]如图3所示，为本实用新型应用实例SVC控制器与RTDS系统连接后的SVC控制模型比对测试原理示意图，其中，PT为光电转换器。SVC控制器输出六个通道的光脉冲信号至光电转换器，光电转换器将其转换成O 5V直流电平信号，并转送给RTDS内的GTDI (光纤转换数字输入，Gigabit Transceiver Digital Input)卡。GTDI卡将接收到的O 5V直流电平信号转换成“O”和“I”的数字控制信号，其中OV电平信号代表逻辑“0”，此时晶闸管不导通，5V电平信号代表逻辑“1”，并在晶闸管正向压降大于OV时导通。基于性能检测系统，在RTDS内部可构建SVC仿真控制器模型。当RTDS中SVC控制器模型和参数与制造厂提供的数据一致时，就可检验提供模型参数的可信度和合理性。[0026]采用上述建立的检测系统，可开展如下实际SVC控制器性能检测及模型仿真比较试验。[0027](I)性能检测试验包括以下项目[0028]基本控制方式，即电压控制方式及无功控制方式，包括无功功率控制方式、无功电流控制方式、功率因数控制方式等。[0029]其他控制方式，包括慢速无功调节功能、TCR直流电流控制、负序控制、手动调节方式等。[0030]调节单元的保护性控制功能，包括保护性控制、低电压控制功能、次级电压限制、TCR电流限制、TSC (Thyristor switched capacitor.,晶闸管投切电容)过电流保护性控制功能、TSC过电压保护性控制功能等。[0031]连续运行范围试验及额定无功容量确认试验、自动、手动无功调整和切换试验、阶跃响应和线性度试验、各辅助限制环节特性比较配合试验等。[0032](2)仿真比较包括以下试验项目[0033]电压控制方式模型及参数正确性检查与特性比较试验。[0034]无功控制方式，包括无功功率控制方式、无功电流控制方式、功率因数控制方式等模型及参数正确性检查与特性比较试。[0035]以上两种控制方式下参数改变时敏感度试验。[0036](3)各辅助限制环节特性比较试验，低电压方案。[0037]以某风电场SVC控制器性能检测为例，具体测试方案如下:[0038]①根据制造厂提供的原始资料计算整理试验基本数据[0039]进行SVC控制器性能检测应整理典型风电场接入系统的资料和数据，主要包括风电场接入点的系统等值模型及参数、风电场送出线路模型及参数、风电场主变模型及参数、风电场35kV侧固定补偿电容器组参数、风电场35kV侧晶闸管控制电抗器参数等。[0040]②某SVC控制器模型框图和基本参数[0041]该SVC控制器采用零无功控制方式，目标为风电场高压侧母线汇集点注入系统零无功[0042]③SVC控制器性能测试[0043]以高压侧零无功控制测试为例，说明通过系统侧投切电容器、电抗器等一次设备，开展控制器动作特性的检测。[0044]拉合电容器试验:[0045]试验工况1:风机出力:有功56丽，无功O;高压侧电压:221kV;低压侧电压:34.67kv ；SVC总输出:Q = 9Mvar ;TCR无功功率输出为一 8.5Mvar ;FC分支无功功率输出为18Mvar。[0046]上述工况下，系统高压侧两次投入1.1微法电容器对比试验。[0047]SVC控制器在完全相同工况和参数设置状态下进行相同的试验，两次实验结果出现较大差异；还出现在高压侧无功接近O时反向调节的现象。[0048]RTDS模型拟合确认试验:依照厂家提供的资料，在RTDS中搭建与之完全一致的恒无功控制模型，并进行相同的测试试验，通过动态响应的对比确认所提供模型的有效性。根据厂家提供的SVC装置原理模型，RTDS能够很好的仿真SVC装置的动态响应过程。但需要指出的是:试验中SVC装置模型的参数设置为Kp = 0.5Ti=0.02 ;而为了拟合其外特性，RTDS模型的参数设置为Kp = 0.083Ti=0.24。试验中根据厂家提供参数进行的仿真结果与装置特性相差很大，可见厂家提供的参数并不能直接应用于BPA (电力系统分析软件)仿真。[0049]本实用新型技术方案带来的有益效果:能够方便的检测厂家SVC控制器现场难以发现的隐藏缺陷，同时可用于开展适用于电力系统机稳定分析计算使用的SVC控制器模型确认。[0050]本领域技术人员还可以了解到本实用新型实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block),单元,和步骤可以通过电子硬件、电脑软件,或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability),上述的各种说明性部件(illustrative components),单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本实用新型实施例保护的范围。[0051]本实用新型实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。[0052]本实用新型实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、⑶-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。[0053]在一个或多个示例性的设计中，本实用新型实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPR0M、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。[0054]以上所述的具体实施方式
，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式
而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统，其特征在于，所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统包括:静止无功补偿SVC控制器、光电转换器和实时数字仿真仪RTDS，其中， 所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统中的静止无功补偿SVC控制器，通过光电转换器与实时数字仿真仪RTDS相连，以形成闭环控制系统。
2.如权利要求1所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统，其特征在于， 所述实时数字仿真仪RTDS中包括:光纤转换数字输入GTDI卡，用于所述实时数字仿真仪RTDS接收到SVC控制器输出的光脉冲信号经过光电转换器转换成O 5V直流电平信号后，通过所述实时数字仿真仪RTDS内的所述光纤转换数字输入GTDI卡，将接收到的所述O 5V直流电平信号转换成“O”和“ I ”的数字控制信号。
专利摘要本实用新型实施例提供一种风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统，所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统包括静止无功补偿SVC控制器、光电转换器和实时数字仿真仪RTDS，其中，所述风电场静止无功补偿SVC装置控制器检测系统中的静止无功补偿SVC控制器，通过光电转换器与实时数字仿真仪RTDS相连，以形成闭环控制系统。本实用新型实施例达到了如下的技术效果能够有效针对SVC控制器中的数字控制器模块，进行性能测试和参数测试，能够方便的检测厂家SVC控制器现场难以发现的隐藏缺陷，同时可用于开展适用于电力系统机稳定分析计算使用的SVC控制器模型确认。
文档编号G05B23/02GK202995455SQ201320012769
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者吴涛, 谢欢, 蓸天植, 金海峰, 李善颖, 罗玮 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司, 冀北电力有限公司电力科学研究院, 国家电网公司