一种66kV直挂式SVG双冗余控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开的一种66kV直挂式SVG双冗余控制系统，采用66kV直挂式SVG双冗余工作单元、备用单元控制系统，以TMS320F2812数字处理器芯片作为控制芯片，采集66kV母线相应的电压与电流信号，通过调节IGBT全控元件的无功出力来调节系统的电压，增加了控制系统的冗余功能，完成系统的电压平衡控制，提高了系统的可靠性，在工作单元发生故障时，使用冗余控制模式，系统自动切换备用单元。同时，强化了对电网66kV电压的监控功能，保证了IGBT全控元件安全运行。整个系统结构简单可靠，使用灵活方便，工作稳定，系统故障率低，且投资小、成本低，可有效地解决现有技术中存在的不足。
【专利说明】
一种66kV直挂式SVG双冗余控制系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及静止无功补偿器SVG技术领域，尤其涉及一种66kV直挂式SVG双冗余控制系统。
【背景技术】
[0002]节能降耗是建设节约型社会、实现经济可持续发展的重要一环。在电力系统中，随着变压器和交流电动机等电感性负载的广泛使用，电力系统的供配电设备中经常流动着大量的感性无功电流。这些无功电流占用大量的供配电设备容量，同时增加了线路输送电流，因而增加了馈电线路损耗，使电力设备得不到充分利用。作为解决问题的办法之一，就是采用静止无功补偿器SVC，使无功功率就地得到补偿，尽量减少或不占用供配电设备容量，提高设备的利用效率。其中，由晶闸管控制电抗器(TCR)和固定电容器(FC)组成的TCR+FC型SVC是目前使用最广泛的，目前SVC装置主要针对某一种特定容量的电网或负荷单独研究设计，每个SVC的TCR和FC都要对应一个控制器和一套补偿算法，如果电网结构或负荷容量发生变化，控制器和控制算法需要重新设计，这样就造成了研发周期长、造价高和通用性差等不足，另外，需要同时配备两套SVC装置，一套工作、另一套备用，存在投资大、成本高等问题，因此需要一种更加安全可靠、补偿精度更高、自动化水平更高、且投资小、成本低的补偿装置供设计选用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种采用全新补偿方式、更加安全可靠、补偿精度更高、自动化水平更高、且投资小、成本低的66kV直挂式SVG双冗余控制系统。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现:
[0005]—种66kV直挂式SVG双冗余控制系统，由主电路部分和控制部分组成；其特征在于:所述控制部分采用66kV直挂式SVG双冗余工作单元、备用单元，以TMS320F2812数字处理器芯片作为控制芯片，采集66kV母线相应的电压与电流信号，通过调节IGBT全控元件的无功出力来调节系统的电压，完成系统的电压平衡控制，在工作单元发生故障时，使用冗余控制模式，系统自动切换备用单元。
[0006]所述控制部分的连接关系为:TMS320F2812数字处理器I分别与AD采样电路1、AD采样电路Π、保护板1、电源1、PLL锁相环1、DA输出I电性连接，采样前置电路I分别与电压互感器1、电流互感器1、AD采样电路I电性连接，采样前置电路Π分别与电压互感器Π、电流互感器Π、AD采样电路Π电性连接，TMS320F2812数字处理器Π分别与AD采样电路m、AD采样电路IV、保护板Π、电源Π、PLL锁相环Π、DA输出Π电性连接，采样前置电路ΙΠ分别与电压互感器m、电流互感器m、AD采样电路m电性连接，采样前置电路IV分别与电压互感器IV、电流互感器IV、采样前置电路m、采样前置电路IV、AD采样电路m、AD采样电路IV电性连接，CPLD双机切换驱动板分别与DA输出1、DA输出Π电性连接。
[0007]所述的保护板1、保护板Π使用相同的硬件板卡，CPU为DSP2407芯片，外围I/O接口为32路输出，32路输入，板卡具有CAN总线、SCI通信功能、扩展16C550作为和上位机通信接口，保护板1、保护板Π设置有缺相保护功能、过流保护功能、过压保护装置功能、温度保护功能，使其能够较好的保护TMS320F2812数字处理器1、TMS320F2812数字处理器Π的安全运行。
[0008]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0009]本发明公开的一种66kV直挂式SVG双冗余控制系统，采用66kV直挂式SVG双冗余工作单元、备用单元控制系统，以TMS320F2812数字处理器芯片作为控制芯片，采集66kV母线相应的电压与电流信号，通过调节IGBT全控元件的无功出力来调节系统的电压，增加了控制系统的冗余功能，完成系统的电压平衡控制，提高了系统的可靠性，在工作单元发生故障时，使用冗余控制模式，系统自动切换备用单元。同时，强化了对电网66kV电压的监控功能，保证了 IGBT全控元件安全运行。整个系统结构简单可靠，使用灵活方便，工作稳定，系统故障率低，且投资小、成本低，可有效地解决现有技术中存在的不足。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的基本结构图。
【具体实施方式】
[0011]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。
[0012]参照附图1所示制作本发明，所述一种66kV直挂式SVG双冗余控制系统，由主电路部分和控制部分组成，其中，所述主电路部分包括八个IGBT全控元件SI?S8组成的四桥臂自换相桥式电路、滤波电抗器L和直流侧电容C，四桥臂自换相桥式电路通过滤波电抗器L并联在配电网上，其工作原理是通过适当调节四桥臂自换相桥式电路交流侧输出电流，使得该电路向配电网用户侧提供所需的谐波电流和无功电流，达到对配电网进行谐波抑制和无功补偿的目的，四桥臂自换相桥式电路的作用是根据驱动信号控制IGBT全控元件的导通和关断，发出需要的谐波和无功电流，直流侧电容C为SVG的工作提供稳定的直流电流，滤波电抗器L用来滤除四桥臂自换相桥式电路交流侧的高频电流分量；
[0013]所述控制部分由工作单元、备用单元和CPLD双机切换驱动板27组成，工作单元包括电压互感器I1、电流互感器12、电压互感器Π3、电流互感器Π4、采样前置电路19、采样前置电路Π 10、AD采样电路I13、AD采样电路Π 14、保护板I17、TMS320F2812数字处理器118、电源I19、PLL锁相环I23、DA输出124，备用单元包括电压互感器ΙΠ5、电流互感器ΙΠ6、电压互感器IV7、电流互感器IV8、采样前置电路ΙΠ11、采样前置电路IV12、AD采样电路mi5、AD采样电路1￥16、保护板1122、了1332(^2812数字处理器1121、电源Π 20、PLL锁相环Π 26、DA输出Π25。
[0014]所述控制部分采用66kV直挂式SVG双冗余工作单元、备用单元控制系统，以TMS320F2812数字处理器芯片作为控制芯片，采集66kV母线相应的电压与电流信号，通过调节IGBT全控元件的无功出力来调节系统的电压，增加了控制系统的冗余功能，完成系统的电压平衡控制，提高了电源的可靠性，在工作单元发生故障时，使用冗余控制模式，系统自动切换备用单元。同时，强化了对电网66kV电压的监控功能，保证了 IGBT全控元件安全运行。
[0015]所述控制部分的连接关系为:所述TMS320F2812数字处理器118分别与AD采样电路I13、AD采样电路Π14、保护板117、电源I19、PLL锁相环I23、DA输出124电性连接，采样前置电路19分别与电压互感器I1、电流互感器I2、AD采样电路113电性连接，采样前置电路Π 10分别与电压互感器Π3、电流互感器II4、AD采样电路Π14电性连接，所述TMS320F2812数字处理器Π 21分别与AD采样电路ΙΠ15、AD采样电路IV16、保护板Π 22、电源Π 20、PLL锁相环Π
26、DA输出Π25电性连接，采样前置电路ΙΠ11分别与电压互感器ΙΠ5、电流互感器m6、AD采样电路ΙΠ15电性连接，采样前置电路IV12分别与电压互感器IV7、电流互感器IV8、采样前置电路ΙΠ11、采样前置电路IV12、AD采样电路mi5、AD采样电路IV16电性连接，所述CPLD双机切换驱动板27分别与DA输出124、DA输出Π 25电性连接。
[0016]所述保护板117、保护板Π22使用相同的硬件板卡，CPU为DSP2407芯片，外围I/O接口为32路输出，32路输入，板卡具有CAN总线、SCI通信功能、扩展16C550作为和上位机通信接口，保护板117、保护板Π 22设置有缺相保护功能、过流保护功能、过压保护装置功能、温度保护功能，使其能够较好的保护TMS320F2812数字处理器I18、TMS320F2812数字处理器Π21的安全运行。
[0017]所述电压互感器Π、电压互感器Π 3、电压互感器ΙΠ5、电压互感器IV7的型号为TR1102-1C，电流互感器12、电流互感器Π4、电流互感器ΙΠ6、电流互感器IV8的型号为TR0102-2C，用于采集配电网A相、B相、C相和中性线的电压、电流信号并输送给采样前置电路。
[0018]所述采样前置电路19、采样前置电路Π 10、采样前置电路mil、采样前置电路IV12用于将电压互感器、电流互感器采集到的电压、电流信号经过信号调理后输送给AD采样电路，运算放大器的型号为0P197，隔离放大器型号为IS0124P。
[0019]所述AD采样电路I13、AD采样电路Π 14、AD采样电路mi5、AD采样电路IV16的采样芯片的型号为AD7864，参考电压源芯片型号为AD780，是系统设置使用4块采样板，C P U为DSP2407芯片，该板卡扩展了 16路模拟量输入，具有CAN总线、SCI通信功能。
[0020]所述TMS320F2812数字处理器I18、TMS320F2812数字处理器Π21是控制系统双冗余工作单元、备用单元分别设置使用2块控制板卡，该板卡扩展了 16路模拟量输入，外围I/O接口为16路输出、16路输入，TMS320F2812内部集成了 CAN模块，只需要在外部加一个CAN总线驱动器82C250就可以实现CAN组网，使得板卡具有CAN总线，SCI通信功能。
[0021]所述PLL锁相环I23、PLL锁相环Π26其作用是用来统一整合系统的时脉讯号，使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步，可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，可以使得不同的数据采集板卡共享同一个采样时钟。
[0022]所述CPLD双机切换驱动板27是控制系统的切换板采用CPLD的EMP7512A作为逻辑判断，用于判断两个控制板的控制切换逻辑，进而得到驱动信号，最后将驱动信号输出至主电路四桥臂电路触发元件IGBT全控元件SI?S8的驱动端进行控制。
[0023]本发明的控制原理是PLL锁相环123对配电网A相电压进行处理，提取A相电压的相位信息输入到TMS320F2812数字处理器118，之后AD采样电路113通过电压互感器I1、电流互感器12、电压互感器Π 3、电流互感器Π4和采样前置电路19、采样前置电路Π 10对配电网系统侧电压、电流采样，采样得到的系统电压、电流送入到了1^32(^2812数字处理器118，由TMS320F2812数字处理器118计算得出指令电压、电流并通过DA输出124将指令DA电压、电流送至CPLD双机切换驱动板27，进而得到驱动信号，最后将驱动信号输出至主电路四桥臂电路触发元件IGBT全控元件SI?S8的驱动端进行控制，完成系统的电压平衡控制，在工作单元发生故障时，使用冗余控制模式，系统自动切换备用单元进行工作。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种66kV直挂式SVG双冗余控制系统，由主电路部分和控制部分组成;其特征在于:所述控制部分采用66kV直挂式SVG双冗余工作单元、备用单元，以TMS320F2812数字处理器芯片作为控制芯片，采集66kV母线相应的电压与电流信号，通过调节IGBT全控元件的无功出力来调节系统的电压，完成系统的电压平衡控制，在工作单元发生故障时，使用冗余控制模式，系统自动切换备用单元。2.根据权利要求1所述一种66kV直挂式SVG双冗余控制系统，其特征在于:所述控制部分的连接关系为41^32(^2812数字处理器1分别与40采样电路1^0采样电路11、保护板1、电源1、PLL锁相环1、DA输出I电性连接，采样前置电路I分别与电压互感器1、电流互感器1、AD采样电路I电性连接，采样前置电路Π分别与电压互感器Π、电流互感器n、AD采样电路Π电性连接，TMS320F2812数字处理器Π分别与AD采样电路ΙΠ、AD采样电路IV、保护板Π、电源Π、PLL锁相环Π、DA输出Π电性连接，采样前置电路m分别与电压互感器ΙΠ、电流互感器m、AD采样电路m电性连接，采样前置电路IV分别与电压互感器IV、电流互感器IV、采样前置电路m、采样前置电路IV、AD采样电路m、AD采样电路IV电性连接，CPLD双机切换驱动板分别与DA输出1、DA输出Π电性连接。3.根据权利要求2所述一种66kV直挂式SVG双冗余控制系统，其特征在于:所述的保护板1、保护板Π使用相同的硬件板卡，CPU为DSP2407芯片，外围I/O接口为32路输出，32路输入，板卡具有CAN总线、SCI通信功能、扩展16C550作为和上位机通信接口，保护板1、保护板Π设置有缺相保护功能、过流保护功能、过压保护装置功能、温度保护功能，使其能够较好的保护TMS320F2812数字处理器1、TMS320F2812数字处理器Π的安全运行。
【文档编号】G05B19/418GK106058894SQ201610590558
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月25日 公开号201610590558.9, CN 106058894 A, CN 106058894A, CN 201610590558, CN-A-106058894, CN106058894 A, CN106058894A, CN201610590558, CN201610590558.9
【发明人】周培忠, 胡绍刚, 陽印, 郭兴海, 程宇, 薛涵今, 鹿军, 李海生, 刘宇, 吴思聪, 解晓宁
【申请人】国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司, 国家电网公司, 荣信电力电子股份有限公司