FGSVG应用

您当前的位置:首页>经典案例 > FGSVG应用

新风光35kV直挂式SVG装置在光伏电站的应用

2016-11-01 17:17:03

Application of Xinfenguang 35kV Directly Links up SVG to Bend Down the Power Plant in the Light
新风光电子科技股份有限公司  田利瑞 郭培彬 郭金星
Tian Lirui  Guo Peibin  Guo Jinxing
  要:本文介绍了新风光电子科技股份有限公司一台12MVar 动态无功补偿装置(型号为FGSVG-C12.0/35)的结构及特点,在振发新能源国能民勤红沙岗50MW光伏电站中的应用情况表明,光伏发电行业采用动态无功补偿发生装置是可行的。
关键词:SVG   光伏电站   应用
Abstract: This article introduced windsun electronics science & technology CO.,LTD. 12MVar dynamic idle work compensation system (model is FGSVG-C12.0/35) the structure and the characteristic, in are aroused the new energy country to be able the Minchin red sand hill 50MW light to bend down in the power plant application situation to indicate, the light bends down the electricity generation profession to use the dynamic idle work compensation to have the equipment feasible.
Key words: SVG  the Power plant in the light  Application
1项目概述
振发新能源国能民勤红沙岗50MW光伏电站位于甘肃省武威市民勤县,电站东南距离民勤县约67.5公里,北距红沙岗镇约2.5公里,西侧紧靠212省道。进站道路由站址2012省道向东引接,长约200m。
该光伏电站总发电容量50MWp,接入系统电压等级35千伏,采用平板固定式组件阵列,共安装235瓦多晶硅电池板212784块,安装逆变器、35千伏升压变压器,及相配套的继电保护、自动装置、光功率预测、通信、计量、计算机监控等设备。电站设计年发电量7747.4万千瓦时。该光伏电站选用新风光电子科技股份有限公司生产的FGSVG-C12.0/35高压动态无功补偿装置,对电站电网质量进行改善。
2 新风光FGSVG-C12.0/35高压动态无功补偿
以下对新风光FGSVG-C12.0/35高压动态无功补偿装置做一些介绍。
2.1 新风FGSVG-C12.0/35技术指标
民勤红沙岗50MW光伏电站无功补偿装置FGSVG-C12.0/35总容量为12 Mvar,可以动态输出12 Mvar的感性或容性无功,通过对35kV目标侧的无功检测,动态补偿系统无功,谐波治理,达到对电压和功率因数的控制。
新风光FGSVG-C12.0/35技术指标如表1所示。

\
 
2.2 新风FGSVG-C12.0/35高压动态无功补偿装置的特点
FGSVG以高可靠性、易操作、高性能为设计目标,满足用户对提高输配电电网的功率因数、治理谐波、补偿负序电流的迫切需要,具有以下特点:
(1)模块化设计,安装、调试、设定方便。
(2)动态响应速度快,响应时间≤5ms。
(3)在补偿容量足够的前提下,输出电流谐波(THD)≤3%.
(4)多种运行模式极大的满足用户需求,运行模式有:恒装置无功功率模式、恒考核点无功功率模式、恒考核点功率因数模式、恒考核点电压模式、恒考核点无功功率模式2,目标值可实时更改。
(5)实时跟踪负荷变化,动态连续平滑补偿无功功率,提高系统的功率因数,实时治理谐波,补偿负序电流,提高电网供电质量。
(6)抑制电压闪变,改善电压质量,稳定系统电压。
(7)FGSVG电路参数精心设计,发热量小,效率高,运行成本低。
(8)设备结构紧凑,占地面积小。
(9)主电路采用IGBT组成的H桥功率单元串联结构,每组由多个相同的功率单元组成,整机输出由PWM波形叠加而成的阶梯波,逼近正弦,经输出电抗器滤波后正弦度好。
(10)FGSVG采用冗余性设计和模块化设计,满足系统高可靠性的要求。
(11)功率电路模块化设计,维护简单,互换性好。
(12)保护功能齐全,具有过压、欠压、过流、光纤通讯故障、单元过热、不均压等保护,并能实现故障瞬间的波形录制,便于确定故障点,易维护,运行可靠性高。
(13)人机界面友好显示,对外通讯提供了RS485、以太网等接口,采用标准MODBUS通讯协议。除具有实时数字量及模拟量的显示、运行历史事件记录、历史曲线记录查询、单元状态监控、系统信息查询、历史故障查询等功能外,还具有送电后系统自检、一键开停机、分时控制、示波器(AD通道强制录波)、故障瞬间电压/电流波形记录等特色功能。
(14)FGSVG设计包含与FC配合使用的接口,实现定补和动补的有效结合,为用户提供更经济、更灵活的方案。
(15)投切时无暂态冲击,无合闸涌流,无电弧重燃,无需放电即可再投。
(16)与系统连接时,不需要考虑交流系统相序,连接方便。
(17)可并联安装,极易扩展容量。并机运行使用光纤通讯,通讯速度快,能够完好的满足实时补偿的要求。
2.3系统结构
FGSVG系列产品的主电路采用链式拓扑结构,模块化的结构设计,采用星型连接,每相20功率单元串联,星型接法的结构示意图如图1所示。

\

控制柜与功率柜信号通过光纤进行隔离控制,实现了高低压的可靠隔离。FGSVG系列产品系统对结构上做出了极大的改进处理,使维护更方便。控制柜进行了严格的抗干扰处理,保障控制系统不受高压主回路的影响。功率单元的改善使得功率柜占地面积更小,极大节省了用户设备空间,减少了投资。
FGSVG系列产品主要分为三部分:控制柜、功率柜、电抗器柜。其中功率柜实现了统一设计,方便产品的扩展及稳定性。各电压等级的装置由控制柜、功率柜及电抗器柜(或空心电抗)组成。各柜体中主要器件及作用如表2所示。


\
 

2.3.1  控制柜
主回路部分由隔离开关QS1,断路器QF,缓冲电阻R及状态检测器件等多个部分组成,如图2所示。

\

自主研发的主控箱系标准机箱,通过了GB/T17626系列国标要求的严格EMC(电磁兼容性)认证,又通过温度冲击及振动试验的处理,具有极高的可靠性。
主控箱中控制核心由高速32位数字信号处理器DSP、大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA协同运算来实现。精心设计的算法可以保证FGSVG达到最优的运行性能。控制器采用大规模集成电路和表面焊接技术,使系统具有极高的可靠性。采用国际知名品牌西门子PLC,增强了系统的灵活性。
人性化操作界面如图3所示,柜门上安放紧急停止按钮,方便用户在紧急情况下操作。选用知名品牌威纶通HMI,采用世界先进的仪器设备,运用标准化作业程序执行管制,与国际标准同步,保证了其金牌品质。

\

2.3.2  功率柜
功率柜主要由功率单元组成,构成了FGSVG无功补偿的主体。功率单元分三相安装,每相单元20个,单元输出波形叠加成整机输出波形。每个功率单元都承受全部的输出电流、1/20的相电压、1/60的输出功率。单元模块工作时会产生部分热量,由柜顶或后柜门设计的风机强制散热。
直流电容精心选用知名品牌的薄膜电容,采用金属化聚丙烯薄膜(德国创始普PHD型耐高温聚丙烯基膜),为产品可靠性提供了有力保障。
每个功率单元均具有完善的保护功能(过流、过压、过温、驱动触发异常、通讯异常等),控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术,低压部分和高压部分完全可靠隔离,系统具有极高的安全性,同时具有很好的抗电磁干扰性能。
功率单元结构上完全一致,模块化的结构设计,使得功率单元可以任意互换,单元的外部接口只有两个或四个输出端子及两个光纤插口,这使得维护和检修更简单。每个单元通过IGBT逆变桥实现正弦PWM控制,可得到如图4所示的单元输出波形。

\

单元链接后三相之间进行星型连接并通过电抗接入电网,通过对每个单元的PWM波形的叠加,可得到逼近正弦的阶梯PWM波形,如图5所示为星型连接的单相波形。
\

FGSVG系列产品采用了先进的数字化标准载波移相技术,它的特点是单元输出的基波相叠加、谐波彼此相抵消,串联后又经过输出电抗器滤波,总输出波形正弦度好,dv/dt小,谐波成分含量小,可减少对电缆的绝缘损坏,在输出侧无需再增加输出滤波器。
2.3.3  电抗器柜
FGSVG系列产品通过电抗器L接入电网,电流波形正弦度更好。电抗器平波的同时,也抑制了SVG的谐波使其输出的电流谐波符合国家标准。电抗器柜的单独设计利于用户对空间的更高使用率,极大程度的缓解了空间对该设备的使用限制,一定程度上减少了用户对设备间的投资,节省了开支。
2.4  FGSVG运行方式
运行方式包含了五种:恒装置无功功率模式、恒考核点无功功率模式、恒考核点功率因数模式、恒考核点电压模式、恒考核点无功功率模式2。由下拉框选定,并于右侧设定目标值,目标值可随时更改,更改后可根据检测值检查补偿效果。如表3所示,对“运行方式”进行了详细说明。

\

为与上位机建立通讯,本装置采用标准的MODBUS_RTU通信协议及CDT-91循环规约。FGSVG并联运行,依托成熟的通讯模式使用光纤通讯,保证并联运行装置的安全、可靠运行,提升从机的跟踪速度,实现大容量FGSVG的并网要求。
柜门人机界面还提供了装置未上高压时,通讯信息的遥信遥测验证功能,方便现场调试人员对通信数据通道及数据进行测试(如图6所示)。

\

“调试项选择”中依次选择要调试的内容,由数据输入框设定数值,若地址对应则上位机显示相应数据/状态或FGSVG接受控制信号。如图6中选择遥信量,则设置遥信调试数据的值对遥信量进行变化,界面中间“遥信栏”显示目前设定的状态,若通讯正常且上位机地址正确则正确显示该状态,说明调试成功。其它项做类似调试。
3现场应用情况
民勤红沙岗50MW光伏电站汇集升压站的一次接线如图7所示。

 
\

光伏电站政策电价每年都在递减,现场50兆瓦光伏电站在2013年年底建成,并在2013年12月29日开始启动投运并网,先后进行了110千伏线路充电、110千伏刀闸断路器等开关合断测试、主变充电测试、35千伏侧各光伏支路充电测试、FGSVG并网投入运行测试等等。
FGSVG通过安装在110kV侧的PT、CT装置,检测并网点的电压、电流,可以实现恒装置无功功率控制、恒考点电压控制、恒考核点无功功率控制以及恒考核点功率因数控制。根据调度要求,现场采用恒考核点功率因数控制模式。FGSVG一次并网投运正常,光伏电站经过24小时的试运行之后,电站归调,转入正式运行,完成了元旦前并网投运的目标。满足了光伏电站对于无功补偿装置的要求,也顺利经过了验收。
民勤红沙岗50MW光伏电站投入SVG 之后功率因数一直稳定在0.98~0.99 之间,既满足了尽量多发电的要求,又满足了电力系统对功率因数的要求。
SVG 对谐波具有滤除功能,现场投入SVG 之后电网接入点电流谐波含量维持2%以下,SVG 与普通的无功补偿装置相比具有极快的响应速度,FGSVG 响应速度小于5ms,对于电网电压的跌落和闪变具有一定抑制作用并网波形(如图8所示):

\

响应速度波形(如图9所示):
\

4结论
经过两年多来的运行表明,FGSVG无功补偿装置在民勤红沙岗光伏电站工作稳定可靠,自动化程度高,改善了电网质量,达到了预期效果,该项工程得到甘肃电网公司的高度认可。与现有的其他无功补偿设备相比,优越性非常明显,在光伏电站上具有很好地推广应用价值。
参考文献
新风光电子使用手册[Z] 新风光电子科技股份有限公司。
 

【 返回上一页 】