35kV直挂式SVG系统及其PLC逻辑控制方法
【技术领域】
[0001]本发明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。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]随着大功率非线性负荷用户(如电气化机车、乳机、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。
[0005]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。
[0006]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。
【发明内容】
[0007]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供35kV直挂式SVG系统及其PLC逻辑控制方法。
[0008]本发明采用的技术方案是:
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
DSP0
[0009]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。
[0010]进一步，所述主控箱还包括与主控板通讯的信号调理板。
[0011]本发明还包括与所述35kV直挂式SVG系统同一发明构思的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:合芳路开关并网。
[0012]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。
[0013]进一步，所述步骤C包括:Cl、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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]本发明的有益效果: 本发明直挂式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】
[0018]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0019]图1是本发明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】
[0020]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。
[0021]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
DSP0
[0022]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。<