35kV直挂式SVG系统及其PLC逻辑控制方法技术方案

本发明专利技术公开了35kV直挂式SVG系统及其PLC逻辑控制方法，控制系统采用组态监控+PLC+控制器的方式。其中，组态监控主要负责下发各种控制参数、整机保护设定值以及显示运行状态、故障；PLC主要负责整机运行流程，主控制器采用DSP+FPGA架构。本发明专利技术35kV直挂式SVG省去降压变，直接挂于35kV电网上，能够适应电网百兆级的快速动态补偿，调节长距离输电线路电压，降低输电损耗，提高输送能力并且提高暂态电压稳定水平，可广泛应用于风电站、光伏电站等。

【技术实现步骤摘要】
35kV直挂式SVG系统及其PLC逻辑控制方法
本专利技术涉及大容量静止无功补偿器，尤其是35kV直挂式SVG系统及其PLC逻辑控制方法。
技术介绍
在我国电网建设和运行中，长期存在的一个问题是无功补偿容量不足和配备不合理，特别是可调节的无功容量不足，快速响应的无功调节设备更少。近几年，随着经济的快速增长，我国电网存在下面一些特点：发电机基本处于满发状态，使得动态无功支撑日益不足；随着经济增长和高新技术的发展，恒定功率负荷逐年递增；空调、取暖等类突增负荷所占比例越来越大，高峰达到40%以上，常规电容补偿装置不能适应突增负荷需要；在全国大型互联网中，需要大容量的动态无功储备；需要提高超高压电网电压稳定性，特别是重要负荷中心的电压稳定性；需要进一步提高有功的输送能力。随着大功率非线性负荷用户（如电气化机车、轧机、电弧炉、硅铁炉等）的不断增多，对电网的冲击和谐波污染呈不断上升趋势，缺乏快速无功调节手段造成了母线电压随运行方式的变动很大，导致电网损耗增加。目前的静止无功补偿器主要采用SVC，SVC是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，电容器提供固定的容性无功Qc，补偿电抗器通过的电流决定了补偿电抗器输出的感性无功QTCR大小，感性无功和容性无功相抵消，只要做到系统无功QN=Qv（系统所需）-Qc+QTCR=常数（或者0），则能够实现电网功率因数=常数，电压几乎不波动，关键是准确控制晶闸管的触发角，得到所需要的流过补偿电抗器的电流。采集母线的无功电流值和电压值，合成无功值，和所设定的恒无功值进行比较，计算得到的触发角大小。通过晶闸管触发装置，使晶闸管流过所需要的电流。但是SVC具有以下缺点：1.SVC的响应时间为10-40ms，时间较长；2.补偿容量有电容器容量和电抗器容量所决定，较窄；3.SVC本身就是一个谐波源，会产生谐波，消除起来很困难；4.由于SVC采用了高压大容量的电容器和电抗器做储能元件，占地面积大；5.由于采用高压大容量的电容器和电抗器，功耗较高。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供35kV直挂式SVG系统及其PLC逻辑控制方法。本专利技术采用的技术方案是：一种35kV直挂式SVG系统，包括一主控箱和至少一阀组，以及PLC和组态监控系统；该主控箱包括集成于主控板上的主控DSP和主控FPGA、以及与主控板通讯的主控箱光纤板；该阀组包括A相、B相、C相阀控箱以及分别与A相、B相、C相阀控箱对应的三个阀组单元，所述阀控箱包括集成于阀控板上的阀控DSP和阀控FPGA、以及与阀控板通讯的阀控箱光纤板，该阀控箱光纤板分别与对应的阀组单元连接；其中：所述主控DSP作为组态监控系统、PLC、阀控箱阀控DSP之间的通讯桥梁，并负责接收、分发的所有信息数据；所述主控FPGA用于实现SVG所有数据采样、无功计算、系统级控制策略的实现、补偿容量的分配、正弦波信号的生成、系统故障判断和保护，最终形成调制正弦波信号瞬时值，单元均压正弦波信号以及控制命令，通过主控箱光纤板传送给各个阀控箱的阀控FPGA；所述阀控DSP用于接收阀模块单元直压、模块内部温度，最终经TCP/IP反馈至主控DSP。所述阀控FPGA通过光纤接受主控FPGA输出的调制正弦波信号瞬时值和单元均压正弦波信号瞬时值，以实现单元均压控制、三角波移相SPWM控制、产生触发信号、与每个单元驱动板通讯和解码、功率单元故障判断和保护；所述PLC通过硬节点监测整个电气回路的开关状态，并接收主控DSP对开关状态的信息反馈，以实现整机并网运行流程；所述组态监控系统用于获取主控箱和各个阀控箱以及PLC的所有状态，下发各种控制参数、系统保护，查看由主控DSP反馈的故障信息、实时波形、故障SOE。进一步，所述主控箱还包括与主控板通讯的信号调理板。本专利技术还包括与所述35kV直挂式SVG系统同一专利技术构思的PLC逻辑控制方法，包括以下步骤：步骤Ａ：清除故障；步骤Ｂ：启动风机运行；步骤Ｃ：预充电；步骤Ｄ：自检；步骤Ｅ：抬压；步骤Ｆ：合旁路开关并网。进一步，所述步骤Ａ包括监控屏下发清故障命令，通知主控DSP进入状态和故障初始化；PLC从DSP读到清故障命令位反馈后自动下发撤销清故障命令。进一步，所述步骤Ｃ包括：C1、手动合主开关，对功率单元进行预充电，监控保护屏柜上“主开关”指示灯亮；C2、监控切换到“SVG单元棒图”显示界面，观察A相、B相、C相电压值的变化，或退回主界面点击阀组，可以看见每个模块对应的直压和温度值，同时观察各单元模块起振是否正常；C3、约经过2s，每个功率单元充电到500V左右，切换回到“PLC逻辑参数”界面，“DSP反馈”栏中“预充电完成”前白框变为绿色；C4、等待“控制状态”栏中“允许自检”前白框变绿，则可进入下一步操作；C5、若超过60s功率单元达不到500V则退出预充电状态，分主开关。进一步，所述步骤D包括：监控屏下发自检命令，通知FPGA对功率单元状态故障检测；完成后，FPGA反馈“自检完成”信号，PLC撤销自检。进一步，自检操作完成后，功率单元直压达到500V，主控对功率单元下发开脉冲命令，进一步抬升单元直压。进一步，所述步骤E包括：当直压稳定在750V左右，旁路充电电阻，并下发“并网”命令，完成装置并网。本专利技术的有益效果：本专利技术直挂式SVG是继降压式SVG大容量静止无功补偿器最新技术的代表。35kV直挂式SVG省去降压变，直接挂于35kV电网上，能够适应电网百兆级的快速动态补偿，调节长距离输电线路电压，降低输电损耗，提高输送能力并且提高暂态电压稳定水平，可广泛应用于风电站、光伏电站等。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。图1是本专利技术35kV直挂式SVG系统的原理框图；图2是直挂式SVG系统的PLC逻辑控制方法流程图；图3是清除故障的流程图；图4是启动风机运行的流程图；图5是自检的流程图；图6是合旁路开关的流程图图7是并网的流程图。具体实施方式35kV直挂式SVG的控制系统采用组态监控+PLC+控制器的方式。其中，组态监控主要负责下发各种控制参数、整机保护设定值以及显示运行状态、故障；PLC主要负责整机运行流程；主控制器采用DSP+FPGA架构，DSP从上代降压式SVG的TMS320F2812升级及为TMS320F28335，TMS320F28335具备32位浮点运算能力，且精度较高，可以很方便的计算小数，而定点型TMS320F2812不能直接计算小数，必须经过转换，主要负责监控、PLC及FPGA之间的数据传送；FPGA主要负责完成35kV直挂式SVG采样、算法运算、PWM脉冲生成及其保护等。如图1所示，一种35kV直挂式SVG系统，包括一主控箱和至少一阀组，以及PLC和组态监控系统；该主控箱包括集成于主控板上的主控DSP和主控FPGA、以及与主控板通讯的主控箱光纤板和信号调理板；该阀组包括A相、B相、C相阀控箱以及分别与A相、B相、C相阀控箱对应的三个阀组单元，所述阀控箱包括集成于阀控板上的阀控DSP和阀控FPGA、以及与阀控板通讯的阀控箱光纤板，该阀控箱光纤板分别与对应的阀组单元连接；其中：所述主控DSP作为组态监控系统、PLC、阀控箱阀控DSP之间的通讯桥梁，并负责接收、分发的所有信息数据；所述主控FPGA用于实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种35kV直挂式SVG系统，其特征在于：包括一主控箱和至少一阀组，以及PLC和组态监控系统；该主控箱包括集成于主控板上的主控DSP和主控FPGA、以及与主控板通讯的主控箱光纤板；该阀组包括A相、B相、C相阀控箱以及分别与A相、B相、C相阀控箱对应的三个阀组单元，所述阀控箱包括集成于阀控板上的阀控DSP和阀控FPGA、以及与阀控板通讯的阀控箱光纤板，该阀控箱光纤板分别与对应的阀组单元连接；其中：所述主控DSP作为组态监控系统、PLC、阀控箱阀控DSP之间的通讯桥梁，并负责接收、分发的所有信息数据；所述主控FPGA用于实现SVG所有数据采样、无功计算、系统级控制策略的实现、补偿容量的分配、正弦波信号的生成、系统故障判断和保护，最终形成调制正弦波信号瞬时值，单元均压正弦波信号以及控制命令，通过主控箱光纤板传送给各个阀控箱的阀控FPGA；所述阀控DSP用于接收阀模块单元直压、模块内部温度，最终经TCP/IP反馈至主控DSP;所述阀控FPGA通过光纤接受主控FPGA输出的调制正弦波信号瞬时值和单元均压正弦波信号瞬时值，以实现单元均压控制、三角波移相SPWM控制、产生触发信号、与每个单元驱动板通讯和解码、功率单元故障判断和保护；所述PLC通过硬节点监测整个电气回路的开关状态，并接收主控DSP对开关状态的信息反馈，以实现整机并网运行流程；所述组态监控系统用于获取主控箱和各个阀控箱以及PLC的所有状态，下发各种控制参数、系统保护，查看由主控DSP反馈的故障信息、实时波形、故障SOE。...

【技术特征摘要】
1.一种应用35kV直挂式SVG系统的PLC逻辑控制方法，所述35kV直挂式SVG系统包括一主控箱和至少一阀组，以及PLC和组态监控系统；该主控箱包括集成于主控板上的主控DSP和主控FPGA、以及与主控板通讯的主控箱光纤板；该阀组包括A相、B相、C相阀控箱以及分别与A相、B相、C相阀控箱对应的三个阀组单元，所述阀控箱包括集成于阀控板上的阀控DSP和阀控FPGA、以及与阀控板通讯的阀控箱光纤板，该阀控箱光纤板分别与对应的阀组单元连接；其中：所述主控DSP作为组态监控系统、PLC、阀控箱阀控DSP之间的通讯桥梁，并负责接收、分发的所有信息数据；所述主控FPGA用于实现SVG所有数据采样、无功计算、系统级控制策略的实现、补偿容量的分配、正弦波信号的生成、系统故障判断和保护，最终形成调制正弦波信号瞬时值，单元均压正弦波信号以及控制命令，通过主控箱光纤板传送给各个阀控箱的阀控FPGA；所述阀控DSP用于接收阀模块单元直压、模块内部温度，最终经TCP/IP反馈至主控DSP;所述阀控FPGA通过光纤接受主控FPGA输出的调制正弦波信号瞬时值和单元均压正弦波信号瞬时值，以实现单元均压控制、三角波移相SPWM控制、产生触发信号、与每个单元驱动板通讯和解码、功率单元故障判断和保护；所述PLC通过硬节点监测整个电气回路的开关状态，并接收主控DSP对开关状态的信息反馈，以实现整机并网运行流程；所述组态监控系统用于获取主控箱和各个阀控箱以及PLC的所有状态，下发各种控制参数、系统保护，查看由主控DSP反馈的故障信息、实时波形、故障SOE;其特征在于：包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴福林，陶原，何小龙，文接南，杜超超，
申请(专利权)人：广东明阳龙源电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44