在輸配電網(wǎng)中，新能源的大量接入,，大容量的電力電子設(shè)備等非線性負(fù)荷和沖擊負(fù)荷的廣泛應(yīng)用，帶來了嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題,，使用FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置,，可以顯著地改善負(fù)荷與公共電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電能質(zhì)量，例如提高功率因數(shù),、克服三相不平衡,、消除電壓閃變和電壓波動(dòng)、抑止諧波污染等,。
FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置,，于2013年被發(fā)改委列為重大技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目；2014年榮獲賽爾傳媒 “電能質(zhì)量品牌”獎(jiǎng)項(xiàng),；2015年,，35kV直掛式FGSVG裝置被科技部列為火炬計(jì)劃產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目，獲科技部中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項(xiàng)目資助,；2017年獲山東省優(yōu)秀節(jié)能成果獎(jiǎng),； 2018年再次榮獲“光能杯”CREC“年度光伏電站優(yōu)質(zhì)部件企業(yè)”獎(jiǎng)。2018年新風(fēng)光百兆級(jí)高壓水冷SVG成功通過中國電科院型式試驗(yàn)檢測驗(yàn)收,。
6-10kV集裝箱 FGSVG系列產(chǎn)品采用現(xiàn)代電力電子,、自動(dòng)化、微電子及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù),，采用先進(jìn)的瞬時(shí)無功功率理論和基于同步坐標(biāo)變換的功率解耦算法,，以設(shè)定的無功性質(zhì)及大小、功率因數(shù),、電網(wǎng)電壓等為控制目標(biāo)運(yùn)行,，動(dòng)態(tài)的跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化調(diào)節(jié)無功輸出，并能實(shí)現(xiàn)曲線設(shè)定運(yùn)行,，提升電網(wǎng)質(zhì)量,。
易操作、高性能,、高可靠性的FGSVG系列產(chǎn)品為滿足用戶對(duì)提高輸配電電網(wǎng)的功率因數(shù),、治理諧波、補(bǔ)償負(fù)序電流的迫切需求做出相應(yīng)設(shè)計(jì),，具有以下特點(diǎn)：
● 快速響應(yīng),，先人一步：全系列采用瞬時(shí)無功理論，控制器響應(yīng)時(shí)間≤1ms,，全功率響應(yīng)時(shí)間≤5ms,，特別適合于無功響應(yīng)時(shí)間要求嚴(yán)格的場合,，如軋鋼、煉鋼,、提升類以及沖擊性負(fù)荷,。
● 負(fù)序抑制，平衡系統(tǒng)：配電網(wǎng)中存在大量的三相不平衡負(fù)載,，典型的如電力機(jī)車牽引負(fù)荷和交流電弧爐等,。同時(shí)線路、變壓器等輸配電設(shè)備三相阻抗的不平衡也會(huì)導(dǎo)致電壓的不平衡問題產(chǎn)生,。SVG能夠快速的補(bǔ)償由于負(fù)載不平衡所產(chǎn)生的負(fù)序電流,，始終保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡，大大提高了供用電的電能質(zhì)量,。
● 模式多樣,，隨心所欲：具有多種運(yùn)行模式，滿足用戶多種需求,，運(yùn)行模式有：恒裝置無功功率模式,、恒考核點(diǎn)無功功率模式、恒考核點(diǎn)功率因數(shù)模式,、恒考核點(diǎn)電壓模式,、負(fù)序補(bǔ)償模式，可在線轉(zhuǎn)換運(yùn)行模式,，也可按照客戶需求編制運(yùn)行曲線,。
● 諧波治理，保證安全：裝置可有效補(bǔ)償13次及以下諧波,，補(bǔ)償率最多可達(dá)92%,，從而有效避免了保護(hù)及安全自動(dòng)裝置誤動(dòng)作；有效避免了電容器模組諧波及諧波電流放大,，使電容器過負(fù)荷或過電壓,，甚至燒毀；解決了增加變壓器損耗,，引起變壓器發(fā)熱,，以及導(dǎo)致電力設(shè)備發(fā)熱，電機(jī)力矩不穩(wěn)甚至損壞的問題,；避免了加速電力設(shè)備絕緣老化,，易擊穿和降低電弧爐生產(chǎn)效率，增加損耗以及干擾通訊信號(hào)問題,。
● 遠(yuǎn)距送電,，減損穩(wěn)壓：在長距離輸電線路上安裝SVG裝置，不但可以在正常運(yùn)行狀態(tài)下補(bǔ)償線路的無功損耗,，抬高線路電壓,，提高有效輸電容量,，而且還可以在系統(tǒng)故障情況下提供及時(shí)的無功調(diào)節(jié)，阻尼系統(tǒng)振蕩,，提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性,。
● 精準(zhǔn)補(bǔ)償，變罰為獎(jiǎng)：很多現(xiàn)場因考核點(diǎn)功率因數(shù)低于供電局要求,，勢(shì)必產(chǎn)生力調(diào)電費(fèi)罰款,。SVG可根據(jù)考核點(diǎn)設(shè)置的功率因數(shù)目標(biāo)值，實(shí)時(shí)無級(jí)調(diào)節(jié)裝置補(bǔ)償?shù)臒o功功率,，使考核點(diǎn)的功率因數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定的目標(biāo)值，杜絕因功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)而被罰款或者過度補(bǔ)償造成的電網(wǎng)不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生,，也杜絕了因過補(bǔ),、欠補(bǔ)帶來的經(jīng)濟(jì)損失。
● 保護(hù)齊全,，使用無憂：保護(hù)策略包括器件級(jí)保護(hù),、裝置級(jí)保護(hù)和系統(tǒng)級(jí)保護(hù)三級(jí)。器件級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限不超過10us,，在發(fā)現(xiàn)器件過流,、過壓或驅(qū)動(dòng)信號(hào)異常時(shí)，能夠迅速實(shí)施保護(hù),。裝置級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為0.5-1ms,，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裝置有過載、直流電壓過高等異常工況時(shí),，便實(shí)施保護(hù),。系統(tǒng)級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為5-2000ms，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)失壓,、系統(tǒng)電壓過高,、冷卻系統(tǒng)故障等異常工況時(shí)，便實(shí)施保護(hù),。
● 全程錄波,，智能分析：主控系統(tǒng)不僅實(shí)時(shí)監(jiān)測輸入電流、電壓,，輸出電流,、電壓，并實(shí)現(xiàn)其波形的顯示,，還可對(duì)每相電壓,、電流進(jìn)行諧波分析，有助于用戶掌握設(shè)備的各種電量參數(shù),。
● 黑匣記錄,，精準(zhǔn)診斷：設(shè)備具有自動(dòng)記錄運(yùn)行狀態(tài)和顯示的功能,，可查看保護(hù)前后共計(jì)200個(gè)點(diǎn)（100ms）的電流、電壓,、運(yùn)行頻率,，方便日常維護(hù)及快速異常診斷。
● 接口豐富,，即插即用：具有以太網(wǎng),、RS485、CAN,、高速光纖等通訊接口,，支持MODBUS_ RTU、 ProfiBUS,、電力CDT91規(guī)約,、IEC61850- 103/104、CANOPEN協(xié)議用戶自定義等通訊規(guī)約,，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,，無人值守。
● 模塊設(shè)計(jì),，簡便快捷：功率單元,、供電電源、主控系統(tǒng),、二次配線等采用模塊化設(shè)計(jì),，便于規(guī)模化生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝與維護(hù),。
● 安規(guī)在線,，確保安全：全系風(fēng)冷設(shè)備外部殼體完全按照安全規(guī)范設(shè)計(jì)，具有在線操作,、易維護(hù)特點(diǎn),，在設(shè)備帶電運(yùn)行時(shí)，無需停機(jī)停電,，運(yùn)維人員可以直接進(jìn)行更換進(jìn)風(fēng)窗過濾棉,、就地操作、就地查看運(yùn)行數(shù)據(jù)等操作,。
● 提前預(yù)警,，運(yùn)行無憂：主控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測并顯示每個(gè)功率單元的溫度，當(dāng)多個(gè)單元溫度超過設(shè)定警值時(shí),，給出聲光報(bào)警,，提示用戶及時(shí)處理，以免出現(xiàn)散熱風(fēng)機(jī)跳閘、濾網(wǎng)堵塞等問題,。
● 多機(jī)協(xié)同,，擴(kuò)容無憂：SVG具有多個(gè)裝置并聯(lián)運(yùn)行的接口，可滿足現(xiàn)場：1）現(xiàn)有補(bǔ)償容量不夠,，擴(kuò)容增加設(shè)備時(shí),，多臺(tái)SVG設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行，通過主從控制方式,，使多套設(shè)備協(xié)同補(bǔ)償,，宛如一套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容無憂,； 2）正常運(yùn)行方式時(shí)：每臺(tái)SVG單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行,，故障運(yùn)行方式時(shí)：多機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)為并聯(lián)運(yùn)行模式，協(xié)同補(bǔ)償,。
● 高低穿越,，極端無懼：在用戶主電源電壓瞬時(shí)跌落、瞬時(shí)升高,、廠用電網(wǎng)大負(fù)荷切換時(shí),，在國標(biāo)允許的范圍內(nèi),，電網(wǎng)恢復(fù)后SVG可快速的自動(dòng)正常運(yùn)行,，無需人員操作，增強(qiáng)電網(wǎng)適應(yīng)性,，可適應(yīng)不同深度的U0（100%-0%）電網(wǎng)跌落,。
● 電壓閃變，波動(dòng)可抑：在負(fù)荷急劇變化時(shí),，易產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變現(xiàn)象,，比如電弧爐、軋機(jī),、氧氣站透平空壓機(jī)組等,。SVG能夠根據(jù)電網(wǎng)電壓變化情況，快速的提供變化的無功電流,，以補(bǔ)償負(fù)荷變化引起的電壓波動(dòng)和閃變現(xiàn)象,。
● 雙源供電，穩(wěn)定可靠：控制電源采用380VAC,、2200VAC或220VDC兩種電壓制式供電,，并且兩種電源互為在線式熱備；若一路電源出現(xiàn)停電時(shí),，另一路可以無縫切換,，繼續(xù)為控制電源供電，同時(shí)通過繼電保護(hù)電路報(bào)警和HMI（人機(jī)界面）顯示哪一路出現(xiàn)停電。
● 柜體防擾,，電磁兼容：整機(jī)柜體采用抗干擾設(shè)計(jì),，通過相關(guān)機(jī)構(gòu)檢測了靜電放電抗擾度試驗(yàn)、浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn),、射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn),、電快速脈沖群抗擾度試驗(yàn)等EMC試驗(yàn)。
● 防塵防水 IP65：針對(duì)現(xiàn)場粉塵特別多,，特別是導(dǎo)電粉塵較多,，以及濕度水汽、鹽霧特別多的場合,，我司特別研制了IP65防護(hù)等級(jí)的設(shè)備供客戶選擇,。
FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置由控制柜、功率柜,、電抗器組成,。控制柜主要控制箱,、二次控制邏輯電路,，其中控制箱通過光纖連接到功率單元。在功率柜里有三相功率單元,，根據(jù)電網(wǎng)電壓等級(jí)不同,，每相由若干個(gè)功率單元串聯(lián)組成，最后通過電抗器接入電網(wǎng),。
功率單元采用級(jí)聯(lián)式H橋電路結(jié)構(gòu),，功率單元串聯(lián)，輸出疊加成高壓,，通過電抗器接入電網(wǎng),；功率單元模塊化設(shè)計(jì)，各單元可以互換,。
FGSVG控制系統(tǒng)采集電網(wǎng)電壓,、電流信號(hào)，采用瞬時(shí)無功控制理論,，快速計(jì)算出各功率單元的電流指令,，并通過光纖傳給各功率單元。功率柜每相由若干個(gè)功率單元串聯(lián),，采用載波移相技術(shù),，各單元輸出電壓疊加，形成多電平高壓輸出,，通過電抗器連接到電網(wǎng),，輸出可控的無功電流,。
在交流電路中，電壓和電流的相位有三種情況,，當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)純電阻特性時(shí),，電壓和電流相位相同；當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電感特性時(shí),，電壓相位超前電流相位,；當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電容特性時(shí)，電壓相位滯后電流相位,。FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置基本原理就是將可控H橋電路通過電抗器并聯(lián)到電網(wǎng)上,，適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式電路輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其輸出電流,，使該電路吸收或者發(fā)出滿足電網(wǎng)需求的無功電流,，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康模缦卤硭尽?/span>
1．低電壓穿越技術(shù)
FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新,，開發(fā)設(shè)計(jì)了全性能低電壓穿越技術(shù),。無論三相短路故障、相間短路故障,，還是低穿到90%或20%,，F(xiàn)GSVG都可以提供額定的容性電流。對(duì)于不平衡低穿,，新風(fēng)光提出了雙鎖相環(huán),、雙pq控制理論。
2017年我公司高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置通過電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心全面測試,。并網(wǎng)點(diǎn)A相電壓不變,，B,、C電壓瞬間跌落至20%,，維持2s ，然后2s上升至額定,，1min內(nèi)重復(fù)三次,，測試數(shù)據(jù)如下圖，測試結(jié)果符合要求,。
2．諧波補(bǔ)償技術(shù)
在中頻爐,、電解鋁等工礦企業(yè)，由于大功率,、非線性負(fù)載的接入,，導(dǎo)致低頻次電流諧波注入電網(wǎng)，嚴(yán)重時(shí)影響其它設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行,。我公司SVG采用離散傅氏變換的快速算法,、瞬時(shí)無功理論算法，開發(fā)出了具有諧波補(bǔ)償功能的高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。由于SVG載波頻率較低（可提高運(yùn)行效率）,，治理25次及以下頻次的諧波,，諧波頻次越低補(bǔ)償率越高。
3．負(fù)序補(bǔ)償技術(shù)
電力系統(tǒng)中存在大量的不平衡負(fù)荷及一些單相大容量負(fù)荷,，例如電氣化鐵路,。這些負(fù)荷產(chǎn)生的負(fù)序、無功電流造成大量的電能損失,，威脅著電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,。
我公司生產(chǎn)的角型鏈?zhǔn)絊VG，是一種理想的補(bǔ)償治理方法,，響應(yīng)速度快,，可進(jìn)行無功、負(fù)序綜合治理,。通過對(duì)補(bǔ)償電路的相量圖進(jìn)行幾何分析,，求解得到負(fù)序補(bǔ)償所需要的相電流相量，進(jìn)而根據(jù)瞬時(shí)無功功率理論,，推導(dǎo)出dq/△變換矩陣,，可得到角型鏈?zhǔn)絊VG負(fù)序補(bǔ)償所需的相電流指令信號(hào)。
4．多機(jī)并聯(lián)協(xié)調(diào)控制技術(shù)
隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增加,，電力系統(tǒng)對(duì)無功補(bǔ)償裝置的容量需求也不斷增加,，由于目前受IGBT技術(shù)和用戶分工期投運(yùn)的制約，在現(xiàn)場會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)SVG設(shè)備并聯(lián)在用一段母線運(yùn)行,，這就需要SVG設(shè)備能夠并聯(lián)運(yùn)行,，需要并聯(lián)運(yùn)行各SVG可以自動(dòng)功率平衡。
我公司發(fā)明了一種簡單,、高效的SVG并聯(lián)運(yùn)行環(huán)形光纖控制系統(tǒng),。并聯(lián)運(yùn)行的SVG控制器通過光纖連接成環(huán)，并聯(lián)臺(tái)數(shù)不受控制器光纖接口個(gè)數(shù)的限制,。環(huán)內(nèi)可以使用不同功率等級(jí)的SVG,，并自動(dòng)平衡無功功率輸出，合理的利用各SVG出力,。環(huán)內(nèi)的任何一臺(tái)SVG都可以設(shè)置為主機(jī),，從機(jī)故障不影響其它SVG設(shè)備運(yùn)行。
5．PT,、CT接線自動(dòng)分析技術(shù)
在現(xiàn)場,，SVG通過現(xiàn)場的PT和CT，采集系統(tǒng)電壓和電流信號(hào),，PT接線直接影響SVG鎖相,、并網(wǎng),，CT接線直接影響SVG對(duì)考核點(diǎn)無功、功率因數(shù)的計(jì)算,。
我公司SVG具有PT,、CT接線自動(dòng)分析功能，使并網(wǎng)調(diào)試變得非常簡單,、高效,。
6．控制系統(tǒng)自檢技術(shù)
FGSVG系列高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，控制系統(tǒng)采用多片DSP+FPGA技術(shù),，控制系統(tǒng)復(fù)雜,。為了整機(jī)可靠運(yùn)行，使用DSP對(duì)控制箱內(nèi)線路板進(jìn)行上電自檢,，假如控制箱內(nèi)的線路板有問題,，可以快速定位問題點(diǎn)，提高工作效率和產(chǎn)品智能化水平,。
7．串行光纖通信技術(shù)
為了強(qiáng)電與弱電之間進(jìn)行隔離,，SVG控制器與各功率單元之間通過光纖連接。目前SVG控制器與功率單元之間的典型光纖連接方式是每個(gè)功率單元通過兩根光纖連接到SVG控制器,。
我公司發(fā)明了一種串行光纖通信技術(shù),，并已經(jīng)申請(qǐng)專利。SVG控制器與功率單元通過光纖連接成多個(gè)串行光纖通信回路,，使SVG控制器的光纖接口數(shù)量和光纖的數(shù)量顯著減少,，提高生產(chǎn)效率并降低故障率。
8．跟蹤響應(yīng)速度快
FGSVG系列高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置,，通過南京電科院,、武高所等第三方測試單位的測試，響應(yīng)時(shí)間小于5ms,。
跟蹤響應(yīng)時(shí)間（突減）測量波形（上:系統(tǒng) 中:負(fù)載下:試品）
● 額定工作電壓：6～10kV,；
● 額定容量：±0.5～±25Mvar；
● 輸出無功范圍：感性額定無功到容性額定無功范圍內(nèi)連續(xù)變化,；
● 響應(yīng)時(shí)間：≤5ms,；
● 指令響應(yīng)時(shí)間：<5ms,；
● 過載能力：1.2倍過載1min,；
● 輸出電壓總諧波畸變率（并網(wǎng)前）：≤5%；
● 輸出電流總諧波畸變率THD：≤3%,；
● 系統(tǒng)電壓不平衡保護(hù),，整定范圍：4%～10%；
● 效率：額定運(yùn)行工況≥99.2%,；
● 運(yùn)行溫度：－20℃～+40℃,；
● 貯存溫度：－40℃～+65℃,；
● 人機(jī)界面：采用中英文可設(shè)置的彩色觸摸屏顯示；
● 相對(duì)濕度：月平均值不大于90﹪（25℃）,，無凝露,；
● 冷卻方式：強(qiáng)迫風(fēng)冷、水冷,、油冷（可選）,、空調(diào)（可選）；
● 安裝方式：戶內(nèi),、集裝箱（可選）,；
● 海拔高度：﹤2000m（高于2000m需定制）；
● 地震烈度：≤8度,。
FGSVG系列產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于石油化工,、電力系統(tǒng)、冶金,、電氣化鐵路,、城市建設(shè)等行業(yè)中，為各種異步電動(dòng)機(jī),、提升機(jī),、變壓器、晶閘管變流器,、變頻器,、感應(yīng)爐、中頻爐,、電弧爐,、電阻爐、石英熔煉爐,、電力機(jī)車,、起重機(jī)、沖壓機(jī),、吊車,、電梯、風(fēng)力發(fā)電機(jī),、照明設(shè)備,、電梯、電焊機(jī),、等設(shè)備提供高質(zhì)量,、高可靠性的無功補(bǔ)償及濾波的解決方案。
FGSVG系列產(chǎn)品可以增強(qiáng)電力傳輸能力,、減小電能損耗,、補(bǔ)償無功功率,、治理諧波、抑制閃變,、穩(wěn)定電網(wǎng)電壓,、平衡三相系統(tǒng)、改變系統(tǒng)的阻尼特性,、提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,。
注：容量（Mvar）表示從感性無功到容性無功動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的額定最大調(diào)節(jié)容量。例如C2.0/10,，表示：直掛式10kV,、容量為±2Mvar的裝置。能夠在+2000kvar（感性）到-2000kvar（容性）范圍內(nèi)對(duì)無功進(jìn)行連續(xù)平滑調(diào)節(jié),。
