CN103840473A - 一种双套svc协调控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力***静止无功补偿装置SVC的控制装置，具体涉及一种双套SVC协调控制装置。该控制装置包括测量单元、电压调节器、分配单元、同步***、保护单元、开关量输入单元、开关量输出单元和阀基电子单元；测量单元分别与电压调节器和保护单元连接；电压调节器与分配单元连接；保护单元分别与分配单元和开关量输出单元连接；分配单元分别与开关量输入单元、开关量输出单元和阀基电子单元连接；同步***与阀基电子单元连接；阀基电子单元与晶闸管控制电抗器TCR连接；该控制装置采用一个控制***实现双套SVC的协调控制，实现同一变电站内两台主变下TCR的协调控制及增益优化，各段母线下的多组并联容性支路或感性支路的循环投退和容抗互锁逻辑。

Description

一种双套SVC协调控制装置

技术领域

本发明涉及一种电力***静止无功补偿装置SVC的控制装置，具体涉及一种双套SVC协调控制装置。

背景技术

静止无功补偿器（SVC）在电力***中得到越来越广泛的应用，主要用途为稳定电网电压及提供必要的无功补偿。如果SVC所联区域的短路电流水平较低，独立控制的SVC装置之间会有较明显的相互作用，导致了电网不稳定因素。

变电站内的两台主变压器低压侧一般为分列运行母线，在各段母线上分别装设一套SVC装置，每套SVC控制范围包括主变下晶闸管控制电抗器(TCR)、滤波支路、并容支路、并抗支路。两套SVC的控制目标为高压侧或中压侧电压，两台主变压器高压侧和中压侧一般为并列运行方式，所以两套SVC实际控制目标为同一目标电压。

如果两套SVC都采用独立的控制***，当一个SVC注入无功时，另一个SVC会响应以调整母线电压。此外，为了使两台主变低压侧母线电压较为平衡，应尽量合理分配两台主变下的SVC容量。为了协调TCR容量调节，滤波支路、并联电容支路和并联电抗支路的投退，两套独立控制***之间必须依靠通信连接来实现控制上的配合关系，这种控制方式既不灵活也不可靠。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种双套SVC协调控制装置，该控制装置仅采用一个控制***就可以实现双套SVC的协调控制，实现同一变电站内两台主变压器下TCR的协调控制及增益优化，各段母线下的多组并联容性支路或感性支路的循环投退和容抗互锁逻辑；控制方式灵活，避免了SVC之间的相互干扰，大大提高了***的稳定性和可靠性。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种双套SVC协调控制装置，静止无功补偿装置SVC包括晶闸管控制电抗器TCR、无源滤波器、并联电容器和并联电抗器，变电站内两台主变压器低压侧母线上分别并联安装TCR支路及其对应滤波支路、若干组并联电容器支路和若干组并联电抗器支路，每台主变压器下的TCR支路、滤波支路、并联电容器支路和并联电抗器支路属于一套SVC的控制范围，共两套SVC统一由协调控制装置进行控制；

其改进之处在于，所述控制装置包括测量单元、电压调节器、分配单元、同步***、保护单元、开关量输入单元、开关量输出单元和阀基电子单元；所述测量单元分别与电压调节器和保护单元连接；所述电压调节器与分配单元连接；所述保护单元分别与分配单元和开关量输出单元连接；所述分配单元分别与开关量输入单元、开关量输出单元和阀基电子单元连接；所述同步***与阀基电子单元连接；所述阀基电子单元与晶闸管控制电抗器TCR连接；

所述控制装置用于对双套静止无功补偿装置SVC的协调控制。

进一步地，所述测量单元用于采集静止无功补偿装置SVC所需变电站内的电压和电流模拟量信息，处理及计算后传送至电压调节器和保护单元；

所述测量单元包括AD调理板和数据汇总板；所述AD调理板负责模拟信号调理和模数转换；所述数据汇总板用于计算及处理采集数据，并进行整周期采样控制；所述AD调理板和数据汇总板被安装在机箱内，整个机箱最多配置6块AD调理板卡，能够测量72个交直流通道；各路通道的测量数据通过机箱背板传递给数据汇总板。

进一步地，所述AD调理板包括至少一个AD7675芯片、电压互感器、电流互感器和调理运放器；所述电流互感器与AD7675芯片连接组成的支路用于测量二次电流信号，所述电压互感器与AD7675芯片连接组成的支路用于测量二次电压信号；所述调理运放器与AD7675芯片连接组成的支路用于测量直流电流电压信号；上述三条支路分别与CPLD芯片连接；所述CPLD芯片、LVDS驱动器和数据汇总板的FPGA模块依次连接。

进一步地，所述数据汇总板包括电源模块、FPGA模块和DSP模块；其中FPGA模块用于完成逻辑译码、6块AD调理板的采集控制及实现硬件看门狗；所述DSP模块用于将AD调理板采集数据打包成McBsp格式，通过FPGA模块输出给光信号转出接口，通过光纤传输至电压调节器和保护单元；

整周期采样控制由FPGA模块和DSP模块配合完成；采样频率由DSP模块进行计算，计算出同步电压频率，通过口线将同步电压频率传给FPGA模块；所述FPGA模块根据同步电压频率信息，控制AD调理板采样间隔时间，完成整周期采样控制。

进一步地，所述电压调节器安装至协调控制器内，所述电压调节器为自动调压的PI环节，且附加无功控制、阻尼功率振荡控制和暂态强补控制，用于实现对电网的自动调压，提高电网的稳定性；

协调控制器使双套TCR在兼顾调压的同时保持输出额定容量80%容量的感性无功，同时控制投入双套SVC的滤波支路或并联电容支路以抵消多余的感性无功，为电网提供容性无功储备；

当电力***发生大的故障（指短路故障，根据故障发生点不同可能导致的后果不同，大的故障是指对***稳定性危害严重的短路故障）时，电力***电压和功率潮流会发生较大变化，控制装置检测到电压和潮流的变化后，启动双套SVC的暂态强补功能；

暂态强补过程中，控制装置关闭双套TCR的触发脉冲，使双套TCR输出的感性无功被关闭，此时通过双套SVC容性无功储备的容性无功被释放出来，用于对故障切除后的电力***电压的恢复；

控制装置通过电压环节和功率环节来发挥动态无功调节的作用，电压环节由隔直环节、移相环节和电压环节比例系数环节构成，功率环节由隔直环节、移相环节和功率环节比例系数环节构成；当电网电压波动、线路有功波动和故障切除后功率振荡情况发生时，动态控制将使双套SVC为电力***提供正向阻尼作用，抑制***振荡。

进一步地，所述电压调节器在双套SVC协调控制装置的调节板上实现，调节板包括为FPGA模块和DSP模块；电压调节器实现自动电压控制、恒导纳控制和手动调试控制三种控制方式。

进一步地，当为自动电压控制方式时，所述控制装置自动根据检测到的电压情况、设定的电压目标值和斜率值进行PI控制，并根据选择附加功率震荡阻尼控制、暂态控制、无功控制、欠压策略、二次过电压限制、TCR过电流限制、增益优化及监视控制；

当电压调节器为自动电压控制方式时，为带斜率控制的PI电压调节器；其中增益优化及监视控制使得电压调节器具有增益自适应功能；计算得到的Bpu即为静止无功补偿装置SVC高压侧净电纳值，根据变压器额定容量和漏抗进行折算，以得到二次侧静止无功补偿装置SVC等效电纳标幺值，经过分配单元后分别得到各组晶闸管控制电抗器TCR支路的触发角控制信号滤波支路、若干组并联电容器支路和若干组并联电抗器支路的控制信号。

功率振荡阻尼控制为电压控制的附加控制；以输电线路的有功功率作为功率振荡阻尼控制的输入信号，时间常数为Tw的隔直环节用于消除测量得到的线路潮流或电压偏差信号中的平均分量，产生与振荡分量成正比的信号，并经过移相后的输出作为电压参考值的附加分量。

恒导纳控制是指根据设定的电纳控制双套SVC的TCR支路及其对应滤波支路、若干组并联电容器支路和若干组并联电抗器支路，使双套SVC输出总电纳为设定值；手动调试控制是指根据设定的角度触发每个TCR支路。

进一步地，所述分配单元根据电压调节器的调节计算结果，实时检测开关量输入信息和保护信息，输出静止无功补偿装置SVC并联支路的投退命令和双套TCR的触发命令；

分配单元工作时的原则为：使TCR的感性无功容量尽量维持在总容量的80%以上，其过剩的感性无功输出通过静止无功补偿装置SVC的滤波支路或者并联电容器支路加以平衡抵消；

电压控制目标电压低于设定的参考值且超出死区范围时，先动作并联补偿支路、后降低TCR支路容量；所述并联补偿支路包括并联电容器支路和并联电抗器支路；

电压控制目标电压高于设定的参考值且超出死区范围时，先增加TCR支路容量，后动作并联补偿支路。

进一步地，即稳态调节控制过程中，分配单元工作时的原则为：双套SVC的TCR支路均正常工作时，TCR支路容量平均分配；各组滤波支路尽量全部投入运行，各组并联电容器支路和并联电抗器支路遵循循环投退的原则，且两段母线下的并联支路依次交替轮流动作，并联电容器支路和并联电抗器支路之间实行容抗互锁原则，即有电容支路投入时，不得投入感性支路；或任意一段母线下有感性支路已经投入，两段母线下均不允许再投入容性支路；

如果电网发生故障，控制***根据电压跌落条件和功率跌落条件来判定是否启动暂态强补环节，暂态强补环节启动后，双套TCR的感性输出均被关闭；当暂态强补结束后，电压环节和功率环节的动态无功调节过程发挥正向阻尼作用，帮助抑制电网的振荡过程。

进一步地，所述同步***用于实现两套TCR同步信号电压计算，同步信号电压计算由DSP模块完成，通过FPGA模块的口线输出至光接口板，并由光接口板发送给阀基电子单元；

同步***采用软锁相同步算法，跟踪电力***电压基波正序相位；同步***分别检测两段母线电压，计算并输出两套TCR所需的同步电压信号，两套TCR的同步电压信号为完全独立的信号。

进一步地，所述保护单元包括过压保护、欠压保护、过载保护、过流保护和速断保护；当条件满足且持续时间超过设定的延时后输出对应的保护动作；

按事故类型严重等级，保护动作分为告警、闭锁和闭锁且跳闸三类；

当检测接收到阀基电子单元上报的阀请求跳闸信号时，闭锁对应的TCR支路且跳闸，保护动作由DSP模块实现。

进一步地，所述开关量输入单元用于接收包括TCR支路及其对应滤波支路、若干组并联电容器支路和若干组并联电抗器支路的开关位置信号以及元件保护动作信号，开关量输入信号经过开关量输入单元消抖处理后，由开关量输入单元送给分配单元；

所述开关量输出单元用于实现静止无功补偿装置SVC并联电容器支路和并联电抗器支路断路器的分合操作以及故障跳闸操作。

进一步地，所述阀基电子单元用于生成双套TCR的触发脉冲，并将触发信号通过光纤传送给每只晶闸管电子设备，同时实时检测每只晶闸管电子TE单元上报的阀检测情况；如果检测到阀损坏层数大于裕度允许，上报阀请求跳闸信号给保护单元；

阀基电子单元包括CPU板、触发板和回检板；

CPU板用于实现功能逻辑，将触发信号转发至各触发板，并接收和处理回检板上报的信息；触发板分别输出对应于每个晶闸管的触发脉冲信号至阀组TE板；回检板负责接收阀组TE板上报的信息。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的双套SVC协调控制装置，能同时协调控制双套SVC，包括各组TCR支路容量的调节及分配、并联容性支路或感性支路的自动循环投退。当任何一组TCR支路或者并联支路故障或检修时，可以自动调整控制范围，在运行方式允许范围内统一协调控制所有可用支路。本发明提供的双套SVC协调控制装置改善电网电压的稳定性，为电网发生故障时提供有力的动态无功支撑，增强抵御电网大事故的能力。利用SVC的动态无功补偿能力为故障恢复后的***功率振荡提供正向的阻尼作用，减轻***振荡失稳的压力。双套之间的统一协调控制又可避免不同SVC之间的交互作用，且控制方式灵活，提高***的稳定性和可靠性。

2、变电站内的双套SVC采用协调控制装置进行统一控制，双套SVC分别安装在两个主变压器的低压母线侧，控制目标为高压侧或中压侧电压，为两个主变压器的高压侧并列运行电压或中压侧并列运行电压。

每套SVC主回路主要包括晶闸管控制电抗器（TCR）、无源滤波器、并联电容器和并联电抗器。其中TCR和并联电抗器用于输出感性无功功率，无源滤波器和并联电容器用于输出容性无功功率。通过改变TCR的触发角可以实现SVC输出的无功功率连续可调。无源滤波器同时用于抑制TCR产生的谐波和***中的背景谐波，还可以避免发生并联谐振使***中某些特定次谐波电流被放大。

3、在双套SVC协调控制装置的设计中，测量单元的整周期采样控制确保了双套SVC较好的频率适应性；基于瞬时无功的软锁相算法使得SVC同步***具有较强的抗谐波干扰和抗不平衡影响；协调控制的电压调节器和分配单元优化了变电站内双套SVC的无功设备运行分配。

附图说明

图1是本发明提供的双套SVC协调控制装置结构框图；

图2是本发明提供的测量单元AD调理板结构框图；

图3是本发明提供的测量单元数据汇总板结构框图；

图4是本发明提供的测量单元整周期采样控制原理框图；

图5是本发明提供的电压调节器原理框图；

图6是本发明提供的以有功功率为输入信号时功率振荡阻尼控制原理框图；

图7是本发明提供的以电压为输入信号时功率振荡阻尼控制原理框图；

图8是本发明提供的电网故障时TCR无功功率曲线图；

图9是本发明提供的同步计算原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的双套SVC协调控制装置结构框图如图1所示，其中每套SVC主回路主要包括晶闸管控制电抗器（TCR）、无源滤波器、并联电容器和并联电抗器。其中TCR和并联电抗器用于输出感性无功功率，无源滤波器和并联电容器用于输出容性无功功率。通过改变TCR的触发角可以实现SVC输出的无功功率连续可调。无源滤波器同时用于抑制TCR产生的谐波和***中的背景谐波，还可以避免发生并联谐振使***中某些特定次谐波电流被放大。

如图1所示，双套SVC协调控制装置包括测量单元、电压调节器、分配单元、同步***、保护单元、开关量输入单元、开关量输出单元和阀基电子单元；所述测量单元分别与电压调节器和保护单元连接；所述电压调节器与分配单元连接；所述保护单元分别与分配单元和开关量输出单元连接；所述分配单元分别与开关量输入单元、开关量输出单元和阀基电子单元连接；所述同步***与阀基电子单元连接；所述阀基电子单元与晶闸管控制电抗器TCR连接。各部分的原理说明如下：

一）测量单元采用整周期采样控制技术，以提高SVC装置的频率适应性。测量单元负责采集SVC所需变电站内的各电压、电流模拟量信息，处理及计算后传送至电压调节器和保护单元。

对于弱交流***，发生***故障时往往发生频率偏移和振荡。以藏中电网为例，为典型的高压直流输电弱受端交流***，网内电源点少，负荷均为非线性的民用电负荷。在交流***故障时，电源有功调节能力不够，***频率会有一定的频率偏移，且存在低频振荡。

测量单元常规的采样方式一般为固定间隔采样，当***发生频偏时，导致有效值计算误差较大、谐波分析不准确等问题。

双套SVC协调控制装置的测量***采用整周期采样控制技术，可以跟踪***频率变化，自动调整采样频率。确保***频偏时有效值计算和谐波分析的准确性。

测量单元硬件部分主要包括AD调理板和数据汇总板。其中AD调理板负责模拟信号调理和模数转换功能，其结构框图如附图2所示。数据汇总板是计算及处理采集数据的核心部分，其结构框图如附图3所示。

AD调理板分别针对交流电压、电流和直流电压、电流进行测量。核心器件是AD7675、电压互感器、电流互感器等。AD调理板和数据汇总板被安装在机箱内，整个机箱最多可配置6块调理板卡，可测量72个交直流通道。各路通道测量数据通过机箱背板传递给数据汇总板。

AD调理板包括至少一个AD7675芯片、电压互感器、电流互感器和调理运放器；所述电流互感器与AD7675芯片连接组成的支路用于测量二次电流信号，所述电压互感器与AD7675芯片连接组成的支路用于测量二次电压信号；所述调理运放器与AD7675芯片连接组成的支路用于测量直流电流电压信号；上述三条支路分别与CPLD芯片连接；所述CPLD芯片、LVDS驱动器和数据汇总板的FPGA模块依次连接。

数据汇总板核心器件包括电源模块、FPGA(XC3S500E)模块和DSP(TMS320F28335)模块。其中FPGA(XC3S500E)模块负责完成逻辑译码、6块AD调理板的采集控制及硬件看门狗等功能；DSP(TMS320F28335)模块负责将AD采集数据打包成McBsp格式，通过FPGA模块输出给光信号转出接口，并由光纤传输至对应单元。

整周期采样控制原理框图如图4所示。整周期采样功能由FPGA和DSP配合完成。采样频率由DSP28335进行计算，计算出同步电压频率，通过口线将电压频率传给FPGA。FPGA根据此频率信息，控制AD采样间隔时间，从而完成整周期采样功能。

二）电压调节器主体为调压的PI环节，且附加无功控制、阻尼功率振荡、强补等功能。实现对电网的自动调压，且提高了电网的稳定性。

当电网需要SVC为***储备较多的容性无功储备时，控制***将对双套TCR进行调节，使双套TCR在兼顾调压的同时尽量保持其输出的感性无功在较高的水平，同时控制双套SVC的容性支路投入使用，使较大容量的容性无功通过与双套TCR感性无功抵消的同时为电网提供了必要的容性无功储备。当***发生大的故障时，***电压和功率潮流会发生较大变化，控制***检测到电压和潮流的变化后，迅速启动双套SVC的暂态强补功能。

暂态强补过程中，控制***关闭双套TCR的触发脉冲，使双套TCR输出的感性无功瞬间被关闭，此时通过双套SVC储备的容性无功被快速释放出来，对故障切除后的***电压恢复起到了有力的支撑作用。

控制装置通过电压环节和功率环节来发挥动态无功调节的作用，电压环节由隔直环节、移相环节和电压环节比例系数几部分构成，功率环节由隔直环节、移相环节和功率环节比例系数几部分构成。当电网电压波动、线路有功波动、故障切除后功率振荡等情况发生时，动态控制将使双套SVC为***提供正向阻尼作用，抑制***振荡。

电压调节器原理框图如附图5所示。可实现自动电压控制、恒导纳控制和手动调试控制三种不同的控制方式。其功能主要在双套SVC协调控制装置的调节板上实现，调节板核心器件为FPGA(XC3S500E)和DSP(TMS320F28335)，各种控制方式的实现主要在DSP(TMS320F28335)上完成。

自动电压控制方式有效时，控制***自动根据检测到的电压情况和设定的电压目标值和斜率值进行PI控制，并可根据选择附加POD控制、无功控制、欠压策略、二次过电压限制、TCR过电流限制和增益优化及监视等控制功能。

自动电压控制的主体是一个带斜率控制的PI电压调节器，其中增益优化及监视控制使得电压调节器具有增益自适应功能。计算得到的Bpu即为SVC高压侧净电纳值，需要根据变压器额定容量和漏抗进行折算，以得到二次侧SVC等效电纳标幺值，经过分配单元后可分别得到各组TCR支路的触发角控制信号和各组并联支路（包括滤波支路、容性补偿支路、感性补偿支路）的控制信号。

在控制中同时附加了功率震荡阻尼控制（POD控制）、无功控制和暂态强补控制等控制功能。

功率振荡阻尼(POD)控制为电压控制的附加控制。以线路的有功功率和电压作为POD控制的输入信号，基本传函形式如图6和7所示。图中时间常数为Tw的隔直环节用于消除测量得到的线路潮流或电压偏差信号中的平均分量，产生一个与振荡分量成正比的信号，并经过适当移相后的输出作为电压参考值的附加分量。

为了提高***的稳定性，SVC需要大量无功功率储备。无功控制用来使TCR在兼顾调压的同时尽量保持其输出的感性无功在较高的水平，滤波支路和并联容性支路用来抵消其多余的感性无功。

三）分配单元负责分配和调节控制范围内的无功设备，包括双套SVC的TCR支路、滤波支路、并联电容器支路和并联电抗器支路，其具体逻辑功能主要在调节板的DSP(TMS320F28335)上实现。

分配单元控制基本原则为：使TCR的感性无功容量尽量维持在总容量的80%以上，其过剩的感性无功输出通过SVC的滤波支路或者并联电容器支路加以平衡抵消。电压偏低时先动作并联补偿支路、后降低TCR容量。电压偏高时先增加TCR容量，后动作并联补偿支路。此方法侧重点在于保证TCR尽可能处于较高的运行工作点，从而能够投入较大的容性无功作为电网的容性无功储备。当电网正常运行时，SVC重点发挥其调压功能，电压偏低时，SVC首先自动退出并联感性支路，当所有控制范围内的并联感性支路全部退出后，如果电压仍然偏低，SVC再自动投入控制范围内的并联容性支路，如果容性支路全部投入后电压仍然偏低，SVC将通过降低TCR的容量来减小TCR输出的感性无功。反之，电压偏高时，SVC首先自动增加TCR的容量，使TCR输出的感性无功增加，如果TCR的容量已经达到最大后电压仍然偏高，则SVC接着退出并联容性支路，如果并联容性支路全部退出后电压仍然偏高，则SVC自动投入并联感性支路。

上述稳态调节控制过程中，双套协调的基本原则是：双套SVC的TCR支路均正常工作时，TCR容量平均分配。各组滤波支路尽量全部投入运行，各组并联电容和并联电抗遵循循环投退的原则，且两段母线下的并联支路依次交替轮流动作，并联电容和并联电抗之间实行容抗互锁原则，即有电容支路投入时，不得投入感性支路，反之亦然。

如果电网发生故障，控制***根据电压跌落条件和功率跌落条件来判定是否启动暂态强补环节，暂态强补环节启动后，双套TCR的感性输出均被关闭。当暂态强补结束后，电压环节和功率环节的动态无功调节过程发挥正向阻尼作用，帮助抑制电网的振荡过程。当电网发生故障后，TCR无功功率曲线如图8所示，该图中可见TCR暂态强补的闭锁过程以及暂态强补结束后动态无功调节过程。

四）同步***采用软锁相同步算法，能够准确跟踪***电压基波正序相位。

同步***分别检测两段母线电压，计算并输出两套TCR所需的同步信号，两套TCR的同步信号为完全独立的信号。同步计算原理如图9所示。三相电压经abc-αβ变换滤除零序分量，PI调节器的输入即为A、B、C三相电压空间矢量在q轴上的投影，含有直流分量（对应基波正序）、2倍工频分量（对应基波负序）、以及其它高频分量（对应谐波）。通过合理选择PI调节器参数可以抑制2倍工频分量和其它高频分量，初时状态下PI调节器输出为零，dq坐标系以同步速旋转，直流分量大于零则PI调节器输出正值使dq坐标系加速，直流分量小于零则PI调节器输出正值使dq坐标系减速，直到三相电压正序空间矢量锁定在dq旋转坐标的d轴上，即锁住了基波正序的A相的相位；通过合理的选择PI调节器参数，可以在响应速度和滤波特性之间达到较好的折中。

两个TCR的同步电压计算主要由DSP28335完成，通过FPGA的口线输出至光接口板，并由光接口板发送给VBE单元。

软锁相同步算法基于瞬时无功理论，输出的同步信号不受负序、零序和谐波影响，能准确锁定畸变输入电压的基波正序分量。

五）保护单元主要包括过压、欠压、过载、过流、速断等保护。当条件满足且持续时间超过设定的延时后输出对应的保护动作。按事故类型严重等级，保护动作可分为告警、闭锁和闭锁且跳闸三类。此外，当检测接收到VBE单元上报的阀请求跳闸信号时，立即闭锁对应的TCR支路且跳闸。其逻辑功能主要在保护板的DSP(TMS320F28335)上实现。

六）开关量输入单元负责接收各支路的开关位置信号以及元件保护动作信号等，各类开关量输入信号经过开关量输入单元消抖处理后，由开关量输入单元送给各相关单元。开关量输出单元主要负责各并联支路断路器的分合操作以及故障跳闸操作等。开入和开出单元功能分别在开入板和开出板的DSP(TMS320F28335)上实现。

七）阀基电子(VBE)单元负责生成双TCR的触发脉冲，并将触发信号通过光纤传送给每只晶闸管电子设备（TE）。同时实时检测每只晶闸管TE单元上报的阀检测情况。如果检测到阀损坏层数大于裕度允许，立即上报阀请求跳闸信号给保护单元。阀基电子单元硬件结构主要包括CPU板、触发板和回检板。CPU板负责实现主要功能逻辑，将最终的触发信号转发至各触发板，并接收和处理回检板上报的信息，核心器件为FPGA(XC3S500E)和DSP(TMS320F28335)。触发板分别输出对应于每个晶闸管的触发脉冲信号至阀组TE板，主要在FPGA(XC3S50AN)上实现。回检板核心器件为FPGA(XC3S50AN)，负责接收阀组TE板上报信息。

本发明采用一种双套SVC协调控制装置来实现双套SVC的统一协调控制，便于实现双套SVC之间的优化控制，同时避免双套之间发生不利的相互作用。

协调控制装置的测量***采用整周期采样技术，确保有效值计算和谐波分析的频率适应性。

协调控制装置的电压调节计算部分采用PI控制，并附加功率震荡阻尼控制、暂态控制和无功控制等多种控制方式，实现了在调节***电压的同时提高了电力***的稳定性，阻尼***振荡。

协调控制装置的分配单元有效地优化分配双套SVC的容量，任何一套SVC中的TCR支路或者其余并联支路检修或者故障退出时，都不影响双套SVC正常支路的运行。分配单元同时优化和实现了两台主变下所有并联支路的自动运行方式。

协调控制装置的同步***负责准确跟踪两套TCR各自同步电压相位，确保了双套TCR的触发不受***不对称和谐波干扰影响。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (13)

1.一种双套SVC协调控制装置，静止无功补偿装置SVC包括晶闸管控制电抗器TCR、无源滤波器、并联电容器和并联电抗器，变电站内两台主变压器低压侧母线上分别并联安装TCR支路及其对应滤波支路、若干组并联电容器支路和若干组并联电抗器支路，每台主变压器下的TCR支路、滤波支路、并联电容器支路和并联电抗器支路属于一套SVC的控制范围，共两套SVC统一由协调控制装置进行控制；

其特征在于，所述控制装置包括测量单元、电压调节器、分配单元、同步***、保护单元、开关量输入单元、开关量输出单元和阀基电子单元；所述测量单元分别与电压调节器和保护单元连接；所述电压调节器与分配单元连接；所述保护单元分别与分配单元和开关量输出单元连接；所述分配单元分别与开关量输入单元、开关量输出单元和阀基电子单元连接；所述同步***与阀基电子单元连接；所述阀基电子单元与晶闸管控制电抗器TCR连接；

所述控制装置用于对双套静止无功补偿装置SVC的协调控制。

2.如权利要求1所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，所述测量单元用于采集静止无功补偿装置SVC所需变电站内的电压和电流模拟量信息，处理及计算后传送至电压调节器和保护单元；

所述测量单元包括AD调理板和数据汇总板；所述AD调理板负责模拟信号调理和模数转换；所述数据汇总板用于计算及处理采集数据，并进行整周期采样控制；所述AD调理板和数据汇总板被安装在机箱内，整个机箱最多配置6块AD调理板卡，能够测量72个交直流通道；各路通道的测量数据通过机箱背板传递给数据汇总板。

3.如权利要求2所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，所述AD调理板包括至少一个AD7675芯片、电压互感器、电流互感器和调理运放器；所述电流互感器与AD7675芯片连接组成的支路用于测量二次电流信号，所述电压互感器与AD7675芯片连接组成的支路用于测量二次电压信号；所述调理运放器与AD7675芯片连接组成的支路用于测量直流电流电压信号；上述三条支路分别与CPLD芯片连接；所述CPLD芯片、LVDS驱动器和数据汇总板的FPGA模块依次连接。

4.如权利要求2所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，所述数据汇总板包括电源模块、FPGA模块和DSP模块；其中FPGA模块用于完成逻辑译码、6块AD调理板的采集控制及实现硬件看门狗；所述DSP模块用于将AD调理板采集数据打包成McBsp格式，通过FPGA模块输出给光信号转出接口，通过光纤传输至电压调节器和保护单元；

整周期采样控制由FPGA模块和DSP模块配合完成；采样频率由DSP模块进行计算，计算出同步电压频率，通过口线将同步电压频率传给FPGA模块；所述FPGA模块根据同步电压频率信息，控制AD调理板采样间隔时间，完成整周期采样控制。

5.如权利要求1所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，所述电压调节器安装至协调控制器内，所述电压调节器为自动调压的PI环节，且附加无功控制、阻尼功率振荡控制和暂态强补控制，用于实现对电网的自动调压，提高电网的稳定性；

协调控制器使双套TCR在兼顾调压的同时保持输出额定容量80%容量的感性无功，同时控制投入双套SVC的滤波支路或并联电容支路以抵消多余的感性无功，为电网提供容性无功储备；

当电力***发生大的故障时，电力***电压和功率潮流会发生较大变化，控制装置检测到电压和潮流的变化后，启动双套SVC的暂态强补功能；

暂态强补过程中，控制装置关闭双套TCR的触发脉冲，使双套TCR输出的感性无功被关闭，此时通过双套SVC容性无功储备的容性无功被释放出来，用于对故障切除后的电力***电压的恢复；

控制装置通过电压环节和功率环节来发挥动态无功调节的作用，电压环节由隔直环节、移相环节和电压环节比例系数环节构成，功率环节由隔直环节、移相环节和功率环节比例系数环节构成；当电网电压波动、线路有功波动和故障切除后功率振荡情况发生时，动态控制将使双套SVC为电力***提供正向阻尼作用，抑制***振荡。

6.如权利要求5所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，所述电压调节器在双套SVC协调控制装置的调节板上实现，调节板包括为FPGA模块和DSP模块；电压调节器实现自动电压控制、恒导纳控制和手动调试控制三种控制方式。

7.如权利要求5所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，当为自动电压控制方式时，所述控制装置自动根据检测到的电压情况、设定的电压目标值和斜率值进行PI控制，并根据选择附加功率震荡阻尼控制、暂态控制、无功控制、欠压策略、二次过电压限制、TCR过电流限制、增益优化及监视控制；

当电压调节器为自动电压控制方式时，为带斜率控制的PI电压调节器；其中增益优化及监视控制使得电压调节器具有增益自适应功能；计算得到的Bpu即为静止无功补偿装置SVC高压侧净电纳值，根据变压器额定容量和漏抗进行折算，以得到二次侧静止无功补偿装置SVC等效电纳标幺值，经过分配单元后分别得到各组晶闸管控制电抗器TCR支路的触发角控制信号滤波支路、若干组并联电容器支路和若干组并联电抗器支路的控制信号；

功率振荡阻尼控制为电压控制的附加控制；以输电线路的有功功率作为功率振荡阻尼控制的输入信号，时间常数为Tw的隔直环节用于消除测量得到的线路潮流或电压偏差信号中的平均分量，产生与振荡分量成正比的信号，并经过移相后的输出作为电压参考值的附加分量；

恒导纳控制是指根据设定的电纳控制双套SVC的TCR支路及其对应滤波支路、若干组并联电容器支路和若干组并联电抗器支路，使双套SVC输出总电纳为设定值；手动调试控制是指根据设定的角度触发每个TCR支路。

8.如权利要求1所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，所述分配单元根据电压调节器的调节计算结果，实时检测开关量输入信息和保护信息，输出静止无功补偿装置SVC并联支路的投退命令和双套TCR的触发命令；

分配单元工作时的原则为：使TCR的感性无功容量尽量维持在总容量的80%以上，其过剩的感性无功输出通过静止无功补偿装置SVC的滤波支路或者并联电容器支路加以平衡抵消；

电压控制目标电压低于设定的参考值且超出死区范围时，先动作并联补偿支路、后降低TCR支路容量；所述并联补偿支路包括并联电容器支路和并联电抗器支路；

电压控制目标电压高于设定的参考值且超出死区范围时，先增加TCR支路容量，后动作并联补偿支路。

9.如权利要求8所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，即稳态调节控制过程中，分配单元工作时的原则为：双套SVC的TCR支路均正常工作时，TCR支路容量平均分配；各组滤波支路尽量全部投入运行，各组并联电容器支路和并联电抗器支路遵循循环投退的原则，且两段母线下的并联支路依次交替轮流动作，并联电容器支路和并联电抗器支路之间实行容抗互锁原则，即有电容支路投入时，不得投入感性支路；或任意一段母线下有感性支路已经投入，两段母线下均不允许再投入容性支路；

如果电网发生故障，控制***根据电压跌落条件和功率跌落条件来判定是否启动暂态强补环节，暂态强补环节启动后，双套TCR的感性输出均被关闭；当暂态强补结束后，电压环节和功率环节的动态无功调节过程发挥正向阻尼作用，帮助抑制电网的振荡过程。

10.如权利要求1所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，所述同步***用于实现两套TCR同步信号电压计算，同步信号电压计算由DSP模块完成，通过FPGA模块的口线输出至光接口板，并由光接口板发送给阀基电子单元；

同步***采用软锁相同步算法，跟踪电力***电压基波正序相位；同步***分别检测两段母线电压，计算并输出两套TCR所需的同步电压信号，两套TCR的同步电压信号为完全独立的信号。

11.如权利要求1所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，所述保护单元包括过压保护、欠压保护、过载保护、过流保护和速断保护；当条件满足且持续时间超过设定的延时后输出对应的保护动作；

按事故类型严重等级，保护动作分为告警、闭锁和闭锁且跳闸三类；

当检测接收到阀基电子单元上报的阀请求跳闸信号时，闭锁对应的TCR支路且跳闸，保护动作由DSP模块实现。

12.如权利要求1所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，所述开关量输入单元用于接收包括TCR支路及其对应滤波支路、若干组并联电容器支路和若干组并联电抗器支路的开关位置信号以及元件保护动作信号，开关量输入信号经过开关量输入单元消抖处理后，由开关量输入单元送给分配单元；

所述开关量输出单元用于实现静止无功补偿装置SVC并联电容器支路和并联电抗器支路断路器的分合操作以及故障跳闸操作。

13.如权利要求1所述的双套SVC协调控制装置，其特征在于，所述阀基电子单元用于生成双套TCR的触发脉冲，并将触发信号通过光纤传送给每只晶闸管电子设备，同时实时检测每只晶闸管电子TE单元上报的阀检测情况；如果检测到阀损坏层数大于裕度允许，上报阀请求跳闸信号给保护单元；

阀基电子单元包括CPU板、触发板和回检板；

CPU板用于实现功能逻辑，将触发信号转发至各触发板，并接收和处理回检板上报的信息；触发板分别输出对应于每个晶闸管的触发脉冲信号至阀组TE板；回检板负责接收阀组TE板上报的信息。

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