专利名称：一种静止无功发生器的容量扩展装置及方法
技术领域：
本发明属于无功补偿领域，尤其涉及一种静止无功发生器的容量扩展装置及方法。
背景技术：
柔性交流输电系统FACTS作为新一代电力领域的设备，已被现代电力系统广泛应用于改善电网质量，促使其推广应用的速度更快。柔性交流输电系统能够增强交电流网的稳定性，并降低电力传输的成本。它是通过调整变流器交流侧电压的幅值和相位来改变输出电流的，因其核心技术不受电抗器或电容器的阻抗特性限制，所以在其欠压条件下的补偿能力非常强，并且具有响应速度快、调节平滑、控制灵活、运行范围大等优点，在国内外已经得到了比较广泛的应用。作为FACTS领域的静止无功发生器SVG，由于与静止无功补偿器SVC比较，在性能方面有较多的优点，发展很快。静止无功发生器SVG在其结构方面，近几年已有较大的创新，如一体化结构、功率单元抽屉式结构、全模块化结构；这些结构上的变化，使静止无功发生器SVG，体积显著减小，重量减轻，成本下降，生产、维修和运输更为方便。当前，静止无功发生器SVG，需求量大，容量规格多，要求供货期短。满足上述需求的核心是如何方便实现静止无功发生器SVG容量的扩展。传统方法是一种容量一个规格，需要一次新的系统和结构的设计。这样会给设计、生产带来很多问题，如需新开大量模具，重新设计箱体，重新设计功率单 元、控系统和散热系统。需要试制和试验，这样必然延长供货期，同时还要准备一定数量的备件。其结果是造成成本增加，竞争力下降。这就需要一种能够解决静止无功发生器SVG容量扩展的方法。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可以快速实现静止无功发生器的容量扩展装置及方法，实现通过一套控制系统扩容为若干个功率柜。为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:一种静止无功发生器的容量扩展装置，包括切换柜、控制柜，所述的切换柜中设有1+N个接触器，所述的控制柜设有1+N套供功率単元使用的光纤分配驱动控制系统，所述的切换柜通过铜排与1+N个功率柜相连接，所述的控制柜通过光纤与1+N个功率柜相连接，所述的N彡I。所述的光纤分配驱动控制系统包括DSP系统控制器、信号调理、显示屏、光纤驱动分配器、GPRS模块、采样系统，DSP系统控制器分别与显示屏、光纤驱动分配器、GPRS模块相连接，所述的DSP系统控制器包括A/D转换、信息运算、PWM脉冲产生，系统采样采集电流、电压信息由信号调理单元处理，处理后的信号依次通过A/D转换、信息运算到PWM脉冲产生器，信号由PWM脉冲产生器发到光纤驱动分配器；
所述的光纤分配驱动控制系统配备有RS-485接口、USB接口、profibus现场总线、mdbus现场总线。所述的系统采样包括电压采样、电流采样，所述的电压采样包括电压互感器，电网的电压通过电压互感器传到调理电路，功率柜的电压通过电压互感器传到调理电路；所述的电流采样包括电流互感器，电网的电流通过电流互感器传到调理电路，功率柜的电流通过电流互感器传到调理电路。所述的信号调理单元包括隔离放大电路，所述的隔离放大电路包括输入端B1、B2和B3，转换电容Cl和C2，微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL，微电子数字开关的控制信号D0、可编程增益放大电路；所述的可编程增益放大电路包括精密集成运算放大器U2，可编程电阻网络U3，增益测量电路U4，所述的可编程电阻网络U3由数字电位器SD1，SD2和SD3所组成，所述的增益测量电路U4包括数字开关K1、K2，标准电压Vb，数字开关的控制信号Dl ；
信号由B1、B2和B3端输入，与转换电容Cl和C2并联，在微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL和微电子数字开关的控制信号DO的控制下，先将微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，接在左边接收输入信号，存在转换电容Cl和C2上，再将微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22接在右边，将输入信号从转换电容Cl和C2上转给放大电路放大。一种静止无功发生器的容量扩展方法，在DSP系统控制器控制下驱动相应的光纤驱动分配器，光纤驱动分配器发出光纤触发信号，光纤触发信号触发功率柜的各功率单元，各功率单元按次序驱动A、B、C三相功率单元；1+N个功率柜通过切换柜的1+N个接触器与电网相连接，I个光纤分配驱动控制系统的I个DSP系统控制器通过1+N个光纤驱动器分配到I+N个功率柜。与现有技术相比，本发明的有益效果是:通过一套控制系统的一个DSP系统控制器光纤驱动若干个功率柜,对相同的功率单元通过增加光纤进行扩容。在功率单元柜的基础上，实现SVG容量扩展；不需要一次新的系统和结构(箱体和散热系统)设计，可节省设计工作量；不需新开大量模具，节省工时和资金；不需要重新试制和试验；容量扩展不需要增加生产用件和备件种类；生产、运输、安装、调试、维修方便；缩短了生产时间和供货期，降低了成本，增加了市场竟争力；SVG容量扩展后，现场安装方便、灵活、占地小。
图1是本发明的SVG単柜切换柜和功率単元柜原理框图。图2是SVG単个功率単元原理图。图3是単柜SVG结构外形图。图4是图3的俯视图。图5是SVG1+1切换柜和功率単元柜原理框图。图6是SVG1+1控制柜、切换柜和功率柜结构外形图(控制柜、切换柜在双功率柜一侧)。图7是图6的俯视图。
图8是SVG1+1控制柜、切换柜和功率柜结构外形图(控制柜、切换柜在双功率柜中间)。图9是图8的俯视图。图10是SVG1+N控制系统原理图。图11是系统采样原理图。图12是信号调理单元原理图。图13是信号调理单元的隔离放大原理图。图14是SVG1+N光纤分配驱动控制系统与功率柜控制原理图。图中:1-风机一 2-功率柜一 3-控制柜4-光纤分配驱动控制系统5-切换柜6-进风口一 7-功率柜二 8-风机二 9-进风口二。
具体实施例方式下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。见图1-图11，一种静止无功发生器的容量扩展装置，包括切换柜5、控制柜3，所述的切换柜5中设有1+N个接触器，所述的控制柜3设有1+N套供功率単元使用的光纤分配驱动控制系统4，所述的切换柜5通过铜排与1+N个功率柜相连接，所述的控制柜3通过光纤与1+N个功率柜相连接，所述的N > I。
所述的光纤分配驱动控制系统4包括DSP系统控制器、显示屏、光纤驱动分配器、GPRS模块、米样系统,DSP系统控制器分别与显不屏、光纤驱动分配器、GPRS模块、米样系统相连接，光纤分配驱动控制系统配备有RS-485接口、USB接口、profibus现场总线、mdbus现场总线。所述的系统采样包括电压采样、电流采样，所述的电压采样包括电压互感器，电网的电压通过电压互感器传到调理电路，功率柜的电压通过电压互感器传到调理电路；所述的电流采样包括电流互感器，电网的电流通过电流互感器传到调理电路，功率柜的电流通过电流互感器传到调理电路。所述的信号调理单元包括隔离放大电路，所述的隔离放大电路包括输入端B1、B2和B3，转换电容Cl和C2，微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL，微电子数字开关的控制信号D0、可编程增益放大电路；所述的可编程增益放大电路包括精密集成运算放大器U2，可编程电阻网络U3，增益测量电路U4，所述的可编程电阻网络U3由数字电位器SD1，SD2和SD3所组成，所述的增益测量电路U4包括数字开关K1、K2，标准电压Vb，数字开关的控制信号Dl ；信号由B1、B2和B3端输入，与转换电容Cl和C2并联，在微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL和微电子数字开关的控制信号DO的控制下，先将微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，接在左边接收输入信号，存在转换电容Cl和C2上，再将微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22接在右边，将输入信号从转换电容Cl和C2上转给放大电路放大。一种静止无功发生器的容量扩展方法，在DSP系统控制器控制下驱动相应的光纤驱动分配器，光纤驱动分配器发出光纤触发信号，光纤触发信号触发功率柜的各功率单元，各功率单元按次序驱动A、B、C三相功率单元；1+N个功率柜通过切换柜5的1+N个接触器与电网相连接，I个光纤分配驱动控制系统的I个DSP系统控制器通过1+N个光纤驱动器分配到1+N个功率柜。实施例:本实施例以两个功率柜为例，见图8-图11，功率柜一 2和功率柜二 7为由模块式功率单元组成的集成结构，功率柜上设有风机一 1、风机二8，功率柜一 2、功率柜二 7的门上分别设有进风口一 6、进风口二 9。在功率柜一 2和功率柜二 7之间安装切换柜5和控制柜3，功率柜一 2、功率柜二 7与切换柜5通过铜排相连接，功率柜一 2、功率柜二 7与控制柜3通过光纤相连接；设置在切换柜5的光纤分配驱动控制系统4通过DPS系统控制器控制光纤驱动分配器一、光纤驱动分配器二，每个光纤驱动分配器与相应的功率柜的功率单元相连接，实现功率扩容。这种切换柜5和控制柜3在中间的方式与图6、图7所示的切换柜5和控制柜3在一侧的方式相比节省了连线的用量，配置更加合理。本发明通过一套控制系统的一个DSP系统控制器光纤驱动若干个功率柜，对相同的功率单元通过增加光纤进行扩容。在功率单元柜的基础上，实现SVG容量扩展；不需要一次新的系统和结构(箱体和散热系统)设计，可节省设计工作量；不需新开大量模具，节省工时和资金；不需要重新试制和试验；容量扩展不需要增加生产用件和备件种类；生产、运输、安装、调试、维修方便；缩短了生产时间和供货期，降低了成本，增加了市场竟争力；SVG容量扩展后，现场安装方便、灵活、`占地小。
权利要求
1.一种静止无功发生器的容量扩展装置，其特征在于，包括切换柜、控制柜，所述的切换柜中设有1+N个接触器，所述的控制柜设有1+N套供功率単元使用的光纤分配驱动控制系统，所述的切换柜通过铜排与1+N个功率柜相连接，所述的控制柜通过光纤与1+N个功率柜相连接，所述的NS I。
2.根据权利要求1所述的一种静止无功发生器的容量扩展装置，其特征在于，所述的光纤分配驱动控制系统包括DSP系统控制器、信号调理、显示屏、光纤驱动分配器、GPRS模块、采样系统，DSP系统控制器分别与显示屏、光纤驱动分配器、GPRS模块相连接，所述的DSP系统控制器包括A/D转换、信息运算、PWM脉冲产生，系统采样采集电流、电压信息由信号调理单元处理，处理后的信号依次通过A/D转换、信息运算到PWM脉冲产生器，信号由PWM脉冲产生器发到光纤驱动分配器； 所述的光纤分配驱动控制系统配备有RS-485接口、USB接口、profibus现场总线、mdbus现场总线。
3.根据权利要求2所述的一种静止无功发生器的容量扩展装置，其特征在于，所述的系统采样包括电压采样、电流采样，所述的电压采样包括电压互感器，电网的电压通过电压互感器传到调理电路，功率柜的电压通过电压互感器传到调理电路；所述的电流采样包括电流互感器，电网的电流通过电流互感器传到调理电路，功率柜的电流通过电流互感器传到调理电路。
4.根据权利要求2所述的一种静止无功发生器的容量扩展装置，其特征在于，所述的信号调理单元包括隔离放大电路，所述的隔离放大电路包括输入端B1、B2和B3，转换电容Cl和C2，微电子数字单刀 双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL，微电子数字开关的控制信号DO、可编程增益放大电路； 所述的可编程增益放大电路包括精密集成运算放大器U2，可编程电阻网络U3，增益测量电路U4，所述的可编程电阻网络U3由数字电位器SD1，SD2和SD3所组成，所述的增益测量电路U4包括数字开关K1、K2，标准电压Vb，数字开关的控制信号Dl ； 信号由B1、B2和B3端输入，与转换电容Cl和C2并联，在微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL和微电子数字开关的控制信号DO的控制下，先将微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，接在左边接收输入信号，存在转换电容Cl和C2上，再将微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22接在右边，将输入信号从转换电容Cl和C2上转给放大电路放大。
5.根据权利要求1所述装置的静止无功发生器的容量扩展方法，其特征在于，在DSP系统控制器控制下驱动相应的光纤驱动分配器，光纤驱动分配器发出光纤触发信号，光纤触发信号触发功率柜的各功率单元，各功率单元按次序驱动A、B、C三相功率单元；I+N个功率柜通过切换柜的1+N个接触器与电网相连接，I个光纤分配驱动控制系统的I个DSP系统控制器通过1+N个光纤驱动器分配到1+N个功率柜。
全文摘要
本发明涉及一种可以快速实现静止无功发生器的容量扩展装置及方法，包括切换柜、控制柜，所述的切换柜中设有1+N个接触器，所述的控制柜设有1+N套供功率単元使用的光纤分配驱动控制系统，所述的切换柜通过铜排与1+N个功率柜相连接，所述的控制柜通过光纤与1+N个功率柜相连接。本发明的优点是在功率单元柜的基础上，实现SVG容量扩展；不需要一次新的系统和结构设计，可节省设计工作量；不需新开大量模具，节省工时和资金；缩短了生产时间和供货期，降低了成本，增加了市场竟争力；SVG容量扩展后，现场安装方便、灵活、占地小。
文档编号H02J3/18GK103248060SQ20131018316
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月17日 优先权日2013年5月17日
发明者王春岩, 郑建新, 郭培囵 申请人:辽宁意思德电气有限公司