大唐山西风电场SVG+FC技术方案方案(10Mvar)
大唐山西风电工程
静止型动态无功补偿装置
(SVG+FC)
技术方案
中国·鞍山
荣信电力电子股份有限公司
2010年04月
编写：李鸣宇校核：
审订：
批准：
目录
第1章企业简介 (5)
1.1荣信公司简介 (6)
1.2SVG产品发展概况 (7)
第2章荣信公司技术优势及其SVG产品特点 (9)
2.1公司技术优势 (10)
2.2SVG产品技术特点 (11)
第3章SVG总体说明 (13)
3.1控制原理说明及框图 (14)
3.1.1 供电系统结构 (14)
3.1.2 SVG的基本原理 (14)
3.2SVG系统的组成及控制原理 (18)
3.2.1 SVG系统组成（示例） (18)
3.2.2 SVG控制系统的基本组成 (19)
3.2.3 SVG控制方式 (19)
3.3SVG补偿无功和治理电压波动 (20)
3.4SVG技术优势 (21)
第4章SVG系统设计原始资料 (24)
4.1遵循的主要标准 (25)
第5章方案设计 (27)
5.1行业特点 (28)
5.1.1 风电对电网电能质量的影响 (28)
5.1.2 改善并网风电场运行性能的措施 (28)
5.1.3 加装SVG的必要性 (28)
5.2补偿方案确定 (29)
5.3SVG+FC设计 (29)
5.3.1 SVG接入设计 (29)
5.3.2 并联电容器组（FC）设计 (30)
5.4设备投运后达到的技术指标和性能考核 (32)
第6章关键设备及其技术特点 (35)
6.1牵引级IGBT模块 (36)
6.2DC-LINK直流链电容 (36)
6.3功率单元 (37)
6.4全数字控制系统 (37)
6.4.1 控制系统简述 (38)
6.4.2 结构 (39)
6.4.3 通讯 (39)
6.4.4 NMI一体化工作站 (39)
6.4.5 SVG保护类型 (40)
第1章企业简介
中国·鞍山
荣信电力电子股份有限公司
1.1 荣信公司简介
荣信电力电子股份有限公司（简称：荣信股份，https://www.wendangku.net/doc/2516572394.html,）是国家发展计划委员会设专项资金建设的专业从事节能、安全大功率电力电子成套装臵研究开发、系统设计、装备制造和客户服务的国家级高新技术企业。荣信股份（代码：002123）作为中国电力电子技术领域第一支股票从2007年3月28日开始在深圳证券交易所挂牌交易，为深交所中小板100指数成份股、泰达环保指数成份股。
荣信股份总部坐落于辽宁省鞍山国家高新技术产业开发区，占地面积90000m2，建筑面积50000m2。拥有工程技术人员800人，其中有外国常驻专家5人，教授级高级工程师15人，副教授级高级工程师29人，博士及博士后35人，硕士研究生105人，工程师681人。
荣信股份自1998年起获得了国家发改委支持的SVC国家高技术产业化示范工程等4项国家高技术产业化重点专项，5项国家科技部国家重点新产品，5项国家科技部国家科技创新基金项目，1项铁道部节能示范项目。荣信股份是2007年国家科技部认定的“国家火炬计划重点高新技术企业”和2005年度国家发改委、信息产业部、商务部、国家税务总局联合认定的“国家规划布局内重点软件企业”。
荣信股份已经建立了良性循环的创新战略管理机制，具有原始创新能力。发起、起草和制定了第一部SVC产品国家标准，已获得50余项国家专利和20余项软件著作版权。目前已成为安全、节能大功率电力电子专业的领先者，整体实力居国内同行业之首。在以下领域拥有全部自主知识产权，包括高压静止型动态无功补偿装臵（SVC）、高压静止型动态无功发生装臵（SVG）、磁阀式可控电抗器（MCR）、高压大功率电机变频调速装臵（HVC）、高压有级变频起动系列（VFS）、智能型瓦斯
排放器（MABZ）、大型煤矿瓦斯安全监控与排放自动化成套系统（RGM）等多个系列高科技产品。
精心建造的，世界一流、具有国际先进水平的电力电子装备制造基地和技术试验研究中心，包括中国唯一SVC、SVG高压全载试验检测中心（66kV/16000kVA）、HVC高压全载试验检测中心（10kV/2×4000kW）、等效全工况试验装臵、冲击电压发生器、步入式交变温湿度试验室、电力系统动模试验装臵、RTDS数字实时仿真系统、EMC测试设备等，可承担电力电子领域最复杂及最前沿的试验研究。
1998年国家发展计划委员会为加快中国在SVC领域的产业化和国际化进程，立专项资金在本公司建立了国内第一条SVC重点工业性试验示范生产线（现名为：国家高技术产业化示范工程），是1998年国家计委投资支持的SVC产业化示范基地；2001年9月荣信生产的SVC被国家科技部列为国家级重点新产品；2002年荣信公司的SVC项目被国家经贸委列为重大技术装备创新研制项目。SVC装机数量全球第一，连续4年市场占有率始终保持在60%以上。迄今为止，荣信产品遍及中国及英国、德国、意大利、尼日利亚、缅甸、泰国、越南、伊朗、巴基斯坦等国家和地区，各项技术指标达到国际先进水平。
1.2 SVG产品发展概况
作为SVC的下一代产品，SVG在响应速度、稳定电网电压、降低系统损耗、增加传输能力、提高瞬变电压极限、降低谐波和减小占地面积等多方面具有更加优越的性能。依托公司雄厚的技术力量，荣信公司从2005年底就着手研发高压大容量的SVG。2006年，由荣信公司自行研制的以美国TI公司DSP为核心控制器的SVG 试验平台顺利完成。2007年，荣信公司研制的国内首台应用于牵引变流站的SVG
投入运行。目前，荣信生产的百余套SVG已经在电网、轨道交通、冶金、煤矿、风电、石化等行业广泛应用，其技术先进性和运行可靠性均得到了用户的高度认可。荣信公司目前已拥有SVG产品相关的21 项核心专利与9 项软件著作权。
2007年11月，受国家科技部的委托，荣信公司又承担了“十一五”国家科技支撑计划《电力电子关键器件及重大装备研制》的重点项目——中高压、百兆伏安级链式及多电平静止变流器及静止补偿器（SVG）研制。该项目的装臵直挂电压等级为35kV，容量为200MV A，两者均为世界第一。该项目预计于2010年末在中国南方电网公司投运。该项目完成后，将大大提高我国电网的稳定水平，为我国电网的无功、谐波、电网稳定等问题提供有效的整体解决方案。
2009年3月，受国家科技部的委托，荣信公司又承担了国家科技支撑计划《中国高速列车关键技术研究及装备研制》的重点项目——高速铁路供电系统综合补偿及谐波抑制（SVG）技术。该项目的装臵直挂电压等级为27.5kV或55kV，容量为20MV A，在该领域处于世界领先水平。该项目完成后，将大大提高我国高速铁路和重载铁路牵引供电系统的稳定水平，为我国电气化铁路的无功、谐波、电网稳定等问题提供最有效的整体解决方案。
荣信公司集各方之所长，技术力量雄厚，具有全方位研究、设计、制造及检测能力，并与国内外著名研究机构及电气公司有着紧密地学术联系和技术合作，本公司的众多优秀技术人员愿与广大用户的专家们一道努力，以先进的技术和优质的产品，致力于中国的电网稳定和纯净工程，为各工矿企业及电力部门的节能降耗和安全生产做出贡献。
第2章荣信公司技术优势及其SVG产品特点
中国·鞍山
荣信电力电子股份有限公司
作为SVC的下一代产品，SVG与SVC的主要功能完全类似，但其补偿特性与运行范围要大大优于SVC。
2.1 公司技术优势
●荣信公司现已成功实施了上千套SVC和百余套SVG，在动态无功补偿领域内具
备了丰富的设计和实施经验，可最大限度地确保系统和装臵的安全、可靠。
●开创了利用SVC和SVG进行区域电网负序电流、谐波电流治理的先河，为我
国同类工程的建设积累了宝贵经验。
●建有具备国际先进水平的、国内唯一的动态无功补偿装臵高压全载试验中心，
确保SVG设备的可靠性，并缩短了现场调试时间。
●荣信公司是国家发展计划委员会为加快中国在动态无功补偿领域的国产化和国
际化进程，替代进口，立专项资金建设的国家高技术产业化示范工程。
●荣信公司承担了多项国家SVG的重大项目。2007年，荣信公司作为主承担单位
承担了国家科技部的重大电力电子支撑项目——200Mvar SVG的研制及其产业化推广。
●SVG已做到了标准化生产，有完善的备品备件库，可及时方便、快捷、优质地
为用户提供专业的售后服务，并可使用户做到备件零库存，降低用户运行成本；
●荣信公司是国家引进外国智力重点企业，聘有多名外国权威技术专家驻华工作；
●荣信公司是国内制造周期、现场调试时间最短的动补装臵生产企业。
●荣信公司是规范化的股份制企业，管理完善，资产优良，有较强的经济实力，
可确保项目的顺利实施。
2.2 SVG产品技术特点
●本项目设计选用成熟、可靠、先进、实用的，基于DSP全数字控制系统的SVG
新型动态无功补偿装臵。主要元器件选用国外著名公司的进口产品，IGBT或IGCT采用原装进口优质元件，因其导通一致性好、压降小、热阻小，最适合高压SVG装臵的长期可靠运行；阻容吸收采用德国ELECTRONICON公司产品、光纤采用美国HP公司产品；
●荣信公司具有强大的研发及生产制造实力，具备各电压等级（6kV、10kV、
27.5kV、35kV、66kV及特殊电压等级）、各种型式（并联多重化、链式、三电
平、半桥级联）的最大容量可达200Mvar SVG生产和制造能力。
●我公司具有全国唯一的SVG全载试验中心，设备出厂前进行高压全载试验，保
证设备运行的可靠性，大大缩短了现场调试时间；
●在国内同行业率先采用全球远程监控系统，可为用户随时提供在线诊断、提示服务，
提高了设备的长期可靠运行率；
●产品生产贯彻ISO9001质保体系，所有元器件均经过严格筛选，所有电路板通
过100%在线检测；所有电路板在通过工作电流的条件下做48小时高低温循环老化试验（－10℃～＋55℃），电路板焊接采用无铅热风回流焊机和无铅双波峰焊机；
●荣信公司采用国际先进的系统仿真软件，对谐波潮流、谐波阻抗、系统设臵、
操作过电压等进行仿真计算，保证系统不同运行工况条件下，所设计的滤波器不与系统产生并联谐振和谐波放大；
●控制柜采用德国威图原装进口柜体，抗干扰能力强，控制系统响应时间快，可
靠性高；
●控制系统采用基于DSP的全数字控制系统；
●监控系统采用一体化工作站，人机界面友好，方便用户使用和维护。
第3章SVG总体说明
中国·鞍山
荣信电力电子股份有限公司
3.1 控制原理说明及框图
3.1.1 供电系统结构
一般电力系统用户负荷吸收有功功率L P 和无功功率L Q 。
，12）负荷的无功冲击影响本地电网和上级电网的供电质量；
3）负荷的不平衡与谐波也会影响电网的电能质量。
因此，电力系统一般都要求对用电负荷进行必要的无功、不平衡与谐波补偿，以提高电力系统的带载能力，净化电网，改善电网电能质量。
3.1.2 SVG 的基本原理
所谓SVG （Static Var Generator ），就是专指由自换相的电力半导体桥式变流器
来进行动态无功补偿的装臵。
设电网电压和SVG 输出的交流电压分别用相量S U 和I
U 表示，则连接电抗X 上的电压L U
即为S U 和I
U 的相量差，而连接电抗的电流是可以由其电压来控制的。这个电流就是SVG 从电网吸收的电流I 。如果未计及连接电抗器和变流器的损耗，SVG 的工作原理可以用下图所示的单相等效电路图来说明。在这种情况下，只需使I U 与S U 同相，仅改变I
U 幅值大小即可以控制SVG 从电网吸收的电流是超前还是滞后90 ，并且能控制该电流的大小。
a ）单相等效电路
b ）相量图
图3-2 SVG 等效电路及工作原理（未计及损耗）
SVG 详细的工作模式及其补偿特性如表3-1所示。
表3-1 SVG 的运行模式及其补偿特性说明
L
I
基波图3-3 采用直接电流控制的静止无功发生器的工作原理
S L C I I I =+
(1) L Lf +Lf +Lf-Lh
p q I I I I I =+++ (2) 为使电源电流S I 中不含有基波正序无功和基波负序电流，则需要控制SVG 输出
电流C
I 满足式(3)。这样电源电流中就只含有基波正序有功和谐波电流，如式(4)所示。 C Lf +Lf-
()q I I I =-+ (3) S Lf +Lh p I I I =+
(4) 因此，要想达到补偿目的，关键是控制SVG 输出电流C
I 满足式(3)。 从SVG 工作原理的描述可以看出，如果要使SVG 在补偿无功的基础上还对负载谐波进行抑制，只需要使SVG 输出相应的谐波电流即可。因此，从这个意义上说，SVG 能够同时实现补偿无功电流和谐波电流的双重目标。
3.2 SVG系统的组成及控制原理
3.2.1 SVG系统组成（示例）
35kV
信号波载波VD4
3.2.3 SVG 控制方式
SVG 连接到系统中，通过控制SVG 输出电流的幅值与相位来决定从SVG 输出的无功的性质与大小Q SVG ，SVG 输出的无功与系统负荷无功相抵消，只要Q s （系统）=Q L （负载）-Q SVG =恒定值（或0），功率因数就能保持恒定，电压几乎不波动。最重要的是精确计算出负载中的瞬时无功电流。采集的进线电流及母线电压经运算后得出要补偿的无功功率，计算机发出触发脉冲，光纤传输至脉冲放大单元，经放
大后触发IGBT，获得所补偿的无功电流。
3.3 SVG补偿无功和治理电压波动
SVG使其产生容性无功功就可以保证：Q S=Q SVG-Q L=0
如果对电网等比较复杂的补偿对象而言，当需要向电网提供感性无功时，可以通过对SVG的控制，使其产生感性无功功率，并取Q
=Q C，这样在负荷波动过程
SVG
中，仍然可以保证：Q
=Q SVG-Q C=0。
S