用于SVG多机并联的环形光纤控制系统的制作方法

本发明涉及一种SVG多机并联运行控制系统。

背景技术：

SVG（静止同步补偿器）为现阶段电力系统最先进的无功补偿技术，可以快速连续的输出容性无功功率或者感性无功功率，通过对系统无功的控制，实现稳定电网电压，提高系统功率因数，保障电力系统稳定、高效的运行。

由于目前受IGBT技术的限制，SVG设备单台容量不大，随着电力系统容量的不断增加，电力系统对无功补偿装置的容量需求也不断增加，在现场会出现多台SVG设备并联在用一段母线运行，这就需要SVG设备能够并联运行，需要并联运行各SVG可以自动功率平衡。

中国专利201110213027.5 提出 基于光纤高速通信的SVG装置并联运行控制系统及其方法。该方法可以实现多机并联，但是SVG装置之间的光纤连接特别复杂。每两台SVG之间都需要多根光纤，2台并联时连接2根光纤，3台并联时连接6根光纤，4台并联时连接12根光纤，5台并联时连接20根光纤，同时控制器接口限制了并联的台数。

中国专利201110188074.9 提出 用于APF/SVG并联运行的主从控制系统及方法。该方法可以实现多机并联，改补偿方法使用独立的控制器，各APF/SVG设备在主控制器的控制下进行补偿。主控制器需要与每台设备连接两根光纤，并联台数受主控制器接口个数的限制，且主控制器损坏，所有设备停止工作。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种简单、高效的SVG并联运行环形光纤控制系统，使并联运行的SVG台数不受限制，通过高效的算法实现SVG之间功率平衡。

用于SVG多机并联的环形光纤控制系统，包括：SVG控制器、检测电网电压的电压互感器、检测系统电流的电流互感器、以及通信光纤，电压互感器和电流互感器输出端连接到SVG控制器的输入端；一台SVG控制器设为主控制器，其余SVG控制器设为从控制器，主控制器采集电流互感器输出的电流信号，主控制器与从控制器通过光纤依次连接成环形网，主控制器向从控制器传递总无功功率和控制指令，SVG控制器控制SVG输出无功功率。

所述的SVG控制器，包括DSP、FPGA、模拟量调理单元、光纤发射接口、光纤接收接口，光纤发射接口单元和光纤接收接口单元与FPGA相连，模拟量调理单元与DSP相连，DSP与FPGA相连，上一SVG设备控制器的光纤发射接口单元通过光纤与下一SVG设备控制器的光纤接收接口单元相连。

本发明的控制方法，包括以下步骤：

a. 设置一台SVG控制器为主控制器，设置其它SVG控制器为从控制器，设置各SVG控制器的功率系数；

b. 主控制器利用电网电压电流计算出补偿电网所需的总无功功率；

c. 主控制器将总无功功率信号通过光纤发送端子发送给第一从控制器；

e. 第一从控制器将总无功功率信号通过光纤发送端子发送给下一从控制器，

f. 重复步骤e，直到最后从控制器；

g. 最后从控制器将总无功功率信号通过光纤发送端子发送给主控制器;

h. 每个SVG控制器将总无功功率与各自的功率系数相乘得到无功功率输出的目标值；

i.SVG控制器控制功率单元输出无功功率。

设定为从机的SVG控制器在接收总无功功率和控制指令的同时，把这些数据发送给下一台从机，这样环内的所有从机SVG控制器都可以接收到总无功功率和控制指令。光纤环内的主机控制器和从机控制器，把总无功功率乘以各自的功率系数得到各SVG需要输出的无功功率。功率系数是各SVG的可设置参数，各SVG的额定功率除以所有并联运行SVG的额定功率的总和，得到各SVG的功率系数。k1 = Qn1 ÷ (Qn1+ Qn2….. QnN),k1表示第一台SVG的“功率系数”，Qn1表示第一台SVG的额定功率，QnN表示第N台SVG的额定功率。

本发明使并联运行的SVG控制器通过光纤连接成环，并联台数不受控制器光纤接口个数的限制。环内可以使用不同功率等级的SVG，并自动平衡无功功率输出，合理的利用各SVG出力。环内的任何一台SVG都可以设置为主机，从机故障不影响其它SVG设备运行，主机故障可以通过重新设定主机快速恢复补偿，最大限度的保障整套补偿系统的可靠性。本发明提出的光纤环形控制系统，光纤连线极为简单，并联光纤的个数与并联SVG的台数相同，极大的简化了现场施工。

附图说明

图1为4台SVG并联运行光纤通信连线示意图；

图2为SVG设备控制器；

图3为系统电压互感器和系统电流互感器连接示意图；

图4为SVG设备内部组成框图。

具体实施方式

如图1所示，为4台SVG设备并联运行环形光纤控制系统，包括4台SVG设备及4根光纤，若并联运行的SVG台数为N，则光纤的数量同样为N。各SVG设备之间通过光纤传递补偿电网需要的总无功功率，将光纤环内的其中一台SVG控制器设置为主机，1号SVG控制器为主控制器，2号SVG控制器、3号SVG控制器、4号SVG控制器设置为从控制器。1号SVG控制器的TX端子通过光纤连接到2号SVG控制器的RX端子，2号SVG控制器的TX端子再连接到下一台SVG控制器的RX端子，最后第4台SVG控制器的TX端子通过光纤连接到1号SVG控制器的RX端子，这样4台SVG控制器通过光纤连接成环。

检测电网电压的电压互感器和检测系统电流的电流互感器，它们的输出端连接到所有SVG控制器，如图3所示。

SVG控制器包括：数字信号处理器DSP、可编程门阵列芯片FPGA、模拟量调理电路、一路光纤发射端子、一路光纤接收端子，如图2所示。

SVG设备如图4，主要有控制器、触摸屏、功率单元、电抗器组成。

SVG控制器作为主控制器时，电网电压、系统电流信号输入到模拟量调理电路，模拟量调理电路与数字信号处理器DSP相连，数字信号处理器DSP对电网电压、电流信号进行采样、模数转换，然后计算出补偿系统所需的总无功功率和并网锁相数据。数字信号处理器DSP与编程门阵列芯片FPGA相连，并把计算的总无功功率传输给可编程门阵列芯片FPGA。可编程门阵列芯片FPGA与光纤发射端子相连，可编程门阵列芯片FPGA把总无功功率编码后通过光纤发射端子传递给下一台从控制器的光纤接收端子。可编程门阵列芯片FPGA与一路光纤接收端子相连，可编程门阵列芯片FPGA把光纤接收端子接收到的编码信息解码后，传给数字信号处理器DSP。

SVG控制器作为从控制器时，电网电压、系统电流信号输入到模拟量调理电路，模拟量调理电路与数字信号处理器DSP相连，数字信号处理器DSP对电网电压进行采样、模数转换，然后计算出并网所需的锁相数据。可编程门阵列芯片FPGA与一路光纤接收端子相连，可编程门阵列芯片FPGA把光纤接收端子接收到的编码信息解码后，得到补偿电网所需的总无功功率。可编程门阵列芯片FPGA与数字信号处理器DSP相连，可编程门阵列芯片FPGA把解码后的补偿电网所需的总无功功率传输给数字信号处理器DSP。