专利名称：基于光纤高速通讯的svg装置并联运行控制系统及其方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电力传输技术领域的装置，具体是一种基于光纤高速通讯的 SVG装置并联运行控制系统及其方法。
背景技术：
静止同步补偿器(SVG装置)是柔性交流输电技术(Flexible AC Transmission System，简称FACTS)的主要装置之一，它代表着现阶段电力系统无功补偿技术新的发展方向。动态无功补偿及有源谐波治理装置(以下简称装置)能够快速连续地提供容性和感性无功功率，实现适当的电压和无功功率控制，保障电力系统稳定、高效、优质地运行。在配电网中，将中小容量的SVG装置安装在变电站或负荷附近，可以显著地改善负荷与公共电网连接点处的电能质量，例如提高功率因数、克服三相不平衡、消除电压闪变和电压波动、抑止谐波污染，等等。由于目前配电网的SVG装置单台容量不是很大，随着SVG装置的广泛应用，用户需要大容量的动态无功补偿，因此多台SVG装置于同一母线段运行或控制同一母线电压的运行要求逐渐增加，因此需要实现SVG装置并联运行的控制方法。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN 201230215Y,公告日 2009-4-29，记载了一种“用SVG装置平衡电气化铁路单相负荷的装置”，该技术采用两套结构相同的静止无功发生器SVG装置1、SVG装置2，分别接于低压侧的左右桥臂上，且两套结构相同的静止无功发生器SVG装置1、SVG装置2的直流侧电容并联构成一个整体。中国专利文献号CN 201839011U，公告日2011-5-18，记载了一种“自动控制并联电容器投切的SVG装置静态无功补偿装置”，该技术包括电压互感器、监控单元、链式SVG装置，电压互感器采集电网母线电压信号，将电网母线电压信号传递给监控单元，监控单元向链式SVG装置发出控制信号，链式SVG装置根据控制信号向电网母线输出适量的无功功率。现有技术对于多台SVG装置的并联运行尚未有有效的控制方法，现有技术只有用 SVG装置来自动控制并联电容器的投切，但是不能用于多台SVG装置并联运行的协调控制， 特别是实现多台SVG装置输出时的无功输出平衡和协调运行。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于光纤高速通讯的SVG装置并联运行控制系统及其方法，使各SVG装置能协调均衡输出，达到共同的控制目标。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及一种基于光纤高速通讯的SVG装置互联方式并联系统，包括若干个 SVG装置及其对应的通讯板，其中所述的SVG装置包括控制模块、功率模块、启动模块和连接电抗装置，其中控制模块的光纤端子与功率模块相连并传输控制命令和运行状态信息，功率模块、启动模块和连接电抗装置依次通过电缆与电网连接，SVG装置的控制模块通过数据总线与通讯板相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，通讯板的光纤发送端和接收端与其他 SVG装置通讯板通过光纤互相连接并传送SVG装置的实时输出电流和运行状态信息。所述的通讯板包括可编程芯片、六路光纤接收端子、六路光纤发送端子和总线接口端子，其中可编程芯片的总线端口与总线接口端子相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，六路光纤接收端子分别与可编程芯片的输入端子相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，六路光纤发送端子分别与可编程芯片的输出端子相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息。所述的连接电抗装置为电抗器或变压器。所述的控制模块为内置人机界面操作系统的控制器，该控制器的串口通讯端子与内置的人机界面操作系统相连接并交换SVG装置的运行信息和控制参数。本发明涉及上述互联方式并联系统的控制方法，包括以下步骤第一步、通过控制器的人机界面操作系统，设置SVG装置为互联方式并联，并配置待并联的SVG装置数量；第二步、SVG装置控制器将装置输出电流和状态信息通过底板的数据总线写入通讯板的可编程器件；第三步、通讯板可编程器件读取数据总线的装置输出电流、无功和状态信息数据并进行编码，然后通过光纤发送到其他所有的SVG装置通讯板的光纤接收端子；第四步、通讯板光纤接收端子接收其他所有SVG装置通讯板光纤发送的数据，连接到可编程器件，可编程器件对数据进行解码，得到其他SVG装置的输出电流、无功和状态信息数据；第五步、SVG装置的控制器通过数据总线读取通讯板可编程器件，得到其他SVG装置的输出电流、无功和状态信息数据。第六步、SVG装置的控制器计算所有已并网的SVG装置个数、无功输出数值及电流值，与系统的无功及电流进行代数加运算，得到负荷的无功和电流；第七步、SVG装置的控制器根据负荷无功电流计算出补偿分量，将补偿分量除以已并网的SVG装置个数，得到本装置需要补偿的无功和电流参考值，并实际控制装置的电流输出与参考值一致。本发明涉及一种基于光纤高速通讯的SVG装置主从方式并联系统，包括主控制器、若干个所述SVG装置及其对应的通讯板，其中SVG装置的控制端通过数据总线与通讯板相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，通讯板的光纤发送端和接收端通过光纤连接到主控制器并传送SVG装置的实时输出电流和运行状态信息。所述的主控制器包括电压电流调理电路、可编程芯片、采样电路、数字信号处理芯片、六组光纤接收端子和六组光纤发送端子，其中电压电流调理电路采集系统电压电流模拟量并将调理后的模拟量输出至采样电路，采样点路输出数字化采样信号至可编程芯片，可编程芯片和数字信号处理芯片相连并输出电压电流的采样值，六组光纤接收端子和可编程芯片相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，可编程芯片和六组光纤发送端子相连并传输SVG装置的无功参考。本发明涉及上述主从方式并联系统的控制方法，包括以下步骤步骤一、通过控制器的人机界面操作系统，设置SVG装置为主从互联方式并联，并配置待并联的SVG装置数量；步骤二、SVG装置控制器将装置输出电流和状态信息通过底板的数据总线写入通讯板的可编程器件；步骤三、通讯板可编程器件读取数据总线的装置输出电流、无功和状态信息数据并进行编码，然后通过光纤发送到主控制器的光纤接收端子；步骤四、主控制器通过光纤接收端子接收所有SVG装置通讯板光纤发送的数据， 从中解析出每台SVG装置的输出电流、无功和状态信息数据，得到SVG装置总的输出电流、无功和总并网台数；步骤五、主控制器通过采样电路采集系统电压和电流的数据，将系统无功和电流与SVG装置总的输出电流和无功进行代数和，得到负荷的无功和电流。步骤六、主控制器根据负荷无功电流计算出补偿分量，将补偿分量除以已并网的 SVG装置个数，得到各SVG装置需要补偿的无功和电流参考值，然后通过光纤发送端口将无功和电流参考下发给到SVG装置通讯板的光纤接收端子。步骤七、各SVG装置控制器通过总线从各自的通讯板取出主控制器下发的无功和电流参考，并实际控制装置的电流输出与参考值一致。本发明针对现有技术的不足，提出了基于高速光纤通讯的SVG装置并联运行控制系统和方法，包括互联式并联和主从式并联两种实现方式，该结构有很强的适应性，在目前的通讯板光纤容量的情况下，可适合两台到七台SVG装置的并联情况，在电压控制点或功率因数控制点为同一个母线位置的情况下，单台容量不够时都可以使用这种并联结构。本发明的互联式并联的SVG装置控制器和主从式并联的主控制器，可根据光纤通信的信息自动计算当前并联运行的SVG装置总台数和总无功，从而对负荷电流和无功进行均分，自动分配本SVG装置承担的补偿电流，使各并联的SVG装置在同样的控制目标下协同工作。本发明中的各SVG装置控制器为并列运行的关系，任何一台装置的停机并不影响其他并联装置的运行，其余装置能自动分配，最大程序地利用装置的容量。
图1为两台SVG装置互联方式并联的光纤通讯连接示意图；图2为三台SVG装置互联方式并联的光纤通讯连接示意图；图3为四台SVG装置互联方式并联的光纤通讯连接示意图；图4为五台SVG装置互联方式并联的光纤通讯连接示意图；图5为六台SVG装置互联方式并联的光纤通讯连接示意图；图6为七台SVG装置互联方式并联的光纤通讯连接示意图；图7为六台SVG装置主从方式并联的光纤通讯连接示意图；图中XT1 ΧΤ6为通讯板的光纤发送端子、XRl XR6为通讯板的光纤接收端子、 SVG装置1 SVG装置7为静止同步补偿器。图8为SVG装置与通讯板连接示意图。图9为通讯板组成示意图。
图10为SVG装置内部框图。图11为主控制器内部框图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1和图8所示，本实施例为两台SVG装置互联式并联运行控制系统，包括两台SVG装置及其对应的通讯板，其中各SVG装置的控制模块通过数据总线与各自对应的通讯板相连并传输SVG装置的实时输出电流、无功和运行状态信息，SVG装置1通讯板的XTl 端子通过光纤与SVG装置2通信板的XRl端子相连，SVG装置2的XTl通过光纤与SVG装置1的XRl相连，光纤中传输的是单台SVG装置的实时输出电流、无功和运行状态信息。SVG装置采用为互联式并联控制时，应按照从上到下的顺序进行光纤通讯连接，连接方式如下(1)同母线两台并联，则用XTl和)(R1，见图1 ；(2)同母线3台并联则用XTl XT2和XRl XR2，见图2 ；(3)同母线4台并联则用XTl XT3和XRl XR3，见图3 ；(4)同母线5台并联则用XTl XT4和XRl XR4，见图4 ；(5)同母线6台并联则用XTl XT5和XRl XR5，见图5 ；(6)同母线7台并联则用XTl XT6和XRl XR6，见图6 ；互联方式并联控制时，若SVG装置数量为N，则需要的光纤数量为
IXClx^-1) = N X(N-V)b所述的通讯板包括可编程芯片、六路光纤接收端子、六路光纤发送端子和总线接口端子，其中可编程芯片的总线端口与总线接口端子相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，六路光纤接收端子分别与可编程芯片的输入端子相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，六路光纤发送端子分别与可编程芯片的输出端子相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，见图9。所述的SVG装置包括控制模块、功率模块、启动模块和连接电抗装置，其中控制模块的光纤端子通过光纤与功率模块相连并传输控制命令和运行状态信息，功率模块和启动模块通过电缆连接，启动模块和连接电抗装置通过电缆连接，连接电抗装置通过电缆与电网连接，见图10。 该连接电抗装置可通过电抗器或变压器实现。 所述的SVG装置的控制模块为内置人机界面操作系统的控制器，其中控制器的串口通讯端子与人机界面操作系统相连接并交换SVG装置的运行信息和控制参数，该控制器包括一块底板和若干块控制电路板，其中底板的插接件端子与控制板相连接并通过数据总线交换控制和状态信息，底板的插接件端子与通讯板相连接并通过数据总线相交换控制和状态信息。
本实施例涉及上述系统的控制方法，包括以下步骤第一步、通过控制器的人机界面操作系统，设置SVG装置为互联方式并联；第二步、SVG装置控制器将装置输出电流和状态信息通过底板的数据总线写入通讯板的可编程器件；第三步、通讯板可编程器件读取数据总线的装置输出电流、无功和状态信息数据并进行编码，然后通过光纤发送到其他所有的SVG装置通讯板的光纤接收端子，光纤发送的数据格式为
权利要求
1.一种基于光纤高速通讯的SVG装置互联方式并联系统，包括若干个SVG装置及其对应的通讯板，其特征在于所述的SVG装置包括控制模块、功率模块、启动模块和连接电抗装置，其中控制模块的光纤端子与功率模块相连并传输控制命令和运行状态信息，功率模块、启动模块和连接电抗装置依次通过电缆与电网连接，SVG装置的控制模块通过数据总线与通讯板相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，通讯板的光纤发送端和接收端与其他SVG装置通讯板通过光纤互相连接并传送SVG装置的实时输出电流和运行状态信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的通讯板包括可编程芯片、六路光纤接收端子、六路光纤发送端子和总线接口端子，其中可编程芯片的总线端口与总线接口端子相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，六路光纤接收端子分别与可编程芯片的输入端子相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，六路光纤发送端子分别与可编程芯片的输出端子相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的连接电抗装置为电抗器或变压器。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的控制模块为内置人机界面操作系统的控制器，该控制器的串口通讯端子与内置的人机界面操作系统相连接并交换SVG装置的运行信息和控制参数。
5.一种根据上述任一权利要求所述系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤第一步、通过控制器的人机界面操作系统，设置SVG装置为互联方式并联，并配置待并联的SVG装置数量；第二步、SVG装置控制器将装置输出电流和状态信息通过底板的数据总线写入通讯板的可编程器件；第三步、通讯板可编程器件读取数据总线的装置输出电流、无功和状态信息数据并进行编码，然后通过光纤发送到其他所有的SVG装置通讯板的光纤接收端子；第四步、通讯板光纤接收端子接收其他所有SVG装置通讯板光纤发送的数据，连接到可编程器件，可编程器件对数据进行解码，得到其他SVG装置的输出电流、无功和状态信息数据；第五步、SVG装置的控制器通过数据总线读取通讯板可编程器件，得到其他SVG装置的输出电流、无功和状态信息数据；第六步、SVG装置的控制器计算所有已并网的SVG装置个数、无功输出数值及电流值， 与系统的无功及电流进行代数加运算，得到负荷的无功和电流；第七步、SVG装置的控制器根据负荷无功电流计算出补偿分量，将补偿分量除以已并网的SVG装置个数，得到本装置需要补偿的无功和电流参考值，并实际控制装置的电流输出与参考值一致。
6.一种基于光纤高速通讯的SVG装置主从方式并联系统，其特征在于，包括主控制器、前述任一权利要求所述的若干个所述SVG装置及其对应的通讯板，其中SVG装置的控制端通过数据总线与通讯板相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，通讯板的光纤发送端和接收端通过光纤连接到主控制器并传送SVG装置的实时输出电流和运行状态信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述的主控制器包括电压电流调理电路、可编程芯片、采样电路、数字信号处理芯片、六组光纤接收端子和六组光纤发送端子，其中 电压电流调理电路采集系统电压电流模拟量并将调理后的模拟量输出至采样电路，采样点路输出数字化采样信号至可编程芯片，可编程芯片和数字信号处理芯片相连并输出电压电流的采样值，六组光纤接收端子和可编程芯片相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，可编程芯片和六组光纤发送端子相连并传输SVG装置的无功参考。
8. 一种根据权利要求6或7所述系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤一、通过控制器的人机界面操作系统，设置SVG装置为主从互联方式并联，并配置待并联的SVG装置数量；步骤二、SVG装置控制器将装置输出电流和状态信息通过底板的数据总线写入通讯板的可编程器件；步骤三、通讯板可编程器件读取数据总线的装置输出电流、无功和状态信息数据并进行编码，然后通过光纤发送到主控制器的光纤接收端子；步骤四、主控制器通过光纤接收端子接收所有SVG装置通讯板光纤发送的数据，从中解析出每台SVG装置的输出电流、无功和状态信息数据，得到SVG装置总的输出电流、无功和总并网台数；步骤五、主控制器通过采样电路采集系统电压和电流的数据，将系统无功和电流与SVG 装置总的输出电流和无功进行代数和，得到负荷的无功和电流；步骤六、主控制器根据负荷无功电流计算出补偿分量，将补偿分量除以已并网的SVG 装置个数，得到各SVG装置需要补偿的无功和电流参考值，然后通过光纤发送端口将无功和电流参考下发给到SVG装置通讯板的光纤接收端子；步骤七、各SVG装置控制器通过总线从各自的通讯板取出主控制器下发的无功和电流参考，并实际控制装置的电流输出与参考值一致。
全文摘要
一种电力传输技术领域的基于光纤高速通讯的SVG装置并联运行控制系统及其方法，其中互联方式并联系统包括若干个SVG装置及其对应的通讯板，SVG装置包括控制模块、功率模块、启动模块和连接电抗装置，控制模块的光纤端子与功率模块相连并传输控制命令和运行状态信息，功率模块、启动模块和连接电抗装置依次通过电缆与电网连接，SVG装置的控制模块通过数据总线与通讯板相连并传输SVG装置的实时输出电流和运行状态信息，通讯板的光纤发送端和接收端与其他SVG装置通讯板通过光纤互相连接并传送SVG装置的实时输出电流和运行状态信息。本发明实现各SVG装置能协调均衡输出，达到共同的控制目标。
文档编号H02J3/18GK102280891SQ20111021302
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者刘文华, 宋强, 李建国, 赵香花, 陈远华 申请人:思源清能电气电子有限公司