三峡新能源清水发电有限公司 甘肃天水 741400
摘要：近年来，我国的电力行业有了很大进展，在电力系统中，无功补偿装置可提高光伏发电输送容量和系统的稳定性，防止电压崩溃。本文深入研究了SVG的工作原理和系统构成，并针对光伏电站无功补偿系统进行了理论分析与计算。
关键词：光伏发电；无功补偿SVG；电压
引言
煤矿生产对供电系统的安全可靠性要求非常高。目前，煤矿生产规模不断扩大，矿井用电量不断增加，对供电系统的“节能”方面提出了更高要求。电力系统的电压和无功，是保证系统安全可靠运行、降低有功网损及提高电能质量的重要部分。电压是衡量电网电能质量的重要指标之一，电压质量不仅影响电力用户的正常用电，而且影响整个系统的安全稳定运行。无功不足将会导致电压下降。供电系统中，电压不稳，经常波动，不仅对电气设备性能造成较大影响，而且影响整个供电系统的安全可靠运行，严重时引发系统崩溃，导致大范围停电事故。供电系统的谐波电流也会影响电气设备的安全运行，并严重影响矿区安全生产，可能造成较大的经济损失。因此，无功补偿和谐波治理已经成为目前供电系统中最为重要的任务。
1SVG装置
SVG装置由VSC逆变器及直流电容器、连接变压器、断路器等组成。其在工作过程中将自换相桥式电路通过电抗器并联，对桥式电路交流侧输出电压、相位及幅值进行调整，或者直接对交流侧电流进行控制，使电路吸收或者发出无功电流，达到快速动态无功补偿的目的。直流电控制过程中，SVG装置不能利用LC回路滤波，需采用PWM电流技术进行滤波处理。若将电力系统看作一个电压源，SVG装置则可看作可控电压源，连接电抗器则可看作线性阻抗元件。
2SVG无功发生器的组成
静止无功发生器系统主要由控制柜、起动柜、功率柜、连接电抗器、耦合变压器等组成。其中，控制柜主要是由控制器、脉冲分配单元、触摸屏、通信管理机、PLC等组成，用来实现SVG的实时控制，与上位机及控制中心进行通信实现监控系统运行状态，不间断地计算电网系统所需的无功功率，达到动态跟踪和补偿；启动柜结构简单，主要由并网真空开关、充电电阻等器件构成。
3SVG在光伏电站中应用
3.1补偿容量的选择
针对不同的负荷特点，SVG+FC混合型装置需要合理选择无功补偿设备，具体如下：（1）对于承受力弱的工业用户，推荐使用SVG+FC混合型装置，补偿容量可选150kvar和240kvar。（2）箱变用户往往是新建的大规模住宅区商业办公大楼、百货商场等，其负荷曲线相对来说较为稳定，无功需求量变化不大。故而建议使用小容量SVG+FC混合型无功补偿装置，补偿容量为45kvar、75kvar或90kvar。这种补偿策略无需投入巨大的成本，即可取得不错的补偿效果。（3）杆变用户可以分为旧式工房的居民区用户和小型工业用户，常用的杆变容量为400kVA。居民区和小型工业用户同样对无功有着较大的需求，而杆变的电能质量普遍存在功率因数低、电压跌落和闪变负荷不平衡的特点，建议采用小容量抽屉式的柱上式SVG+FC混合补偿装置。
3.2程序设计
硬件电路设计是无功补偿装置应用程序设计中的重要组成部分，为保证其具有良好的动态性能、抗干扰能力以及较高的精度，需要做好如下三方面工作。（1）芯片选择。在芯片选择中，需要保证其具有优秀的控制精度、运算速度，具有较高的片内存储器容量以及抗干扰能力。（2）采集调理电路。在采集调理电路设计中，需要保证其可以对线路电流信号、电压信号进行有效采集，在经过电流互感器以及电压互感器之后，可以转换强电信号为弱电信号，放大信号滤波，对DSP模块所需信号予以输出。（3）电源模块。在电源模块中，需要设计辅助电源电路以及电源模块，电路包含了辅助启动电路、缓冲吸收电路及反馈电路等。在控制系统设计过程中，可以将其划分为系统初始化、瞬时功率检测、数据采样处理、有级补偿电容投切、SVG直接电流控制五个主要模块。利用DSPC2000系列平台等开发软件，可以对其进行有效设计。
3.3提高功率因数，降低线损，节能降耗
光伏电站安装SVG动态无功补偿装置后，可满足光伏电站升压变压器运行中的无功损耗，避免倒吸系统无功功率，降低系统电压。因此，SVG无功补偿装置具有提高功率因数，降低供电线路的损耗和电压降落的作用。
3.4最优补偿的实现
SVG+FC混合型无功补偿装置无功补偿控制的实现，首先通过采集模块采集电气信号，主要是采集系统的瞬时电压和电流，通过计算单元计算系统侧功率因数和无功功率，分析系统的无功输出情况以及无功分配基准。无功功率优化分配模块再根据需要的补偿量，制定最优补偿策略，确定FC和SVG的补偿容量。SVG再根据补偿无功功率量，调节PWM波形，控制IGBT的导通，改变逆变器的输出，对系统进行快速补偿。
3.5避免电网考核
光伏电站按照接入系统审查意见，《光伏电站接入电力系统技术规定》GB/T19963-2012、《光伏电站无功补偿技术规范》NB/T293241-2012等有关要求配置动态无功补偿装置，SVG动态无功补偿装置容量配置及调节速率必须满足电网要求。否则，纳入考核范围。
3.6补偿容量的选择
针对不同的负荷特点，SVG+FC混合型装置需要合理选择无功补偿设备，具体如下：（1）对于承受力弱的工业用户，推荐使用SVG+FC混合型装置，补偿容量可选150kvar和240kvar。（2）箱变用户往往是新建的大规模住宅区商业办公大楼、百货商场等，其负荷曲线相对来说较为稳定，无功需求量变化不大。故而建议使用小容量SVG+FC混合型无功补偿装置，补偿容量为45kvar、75kvar或90kvar。这种补偿策略无需投入巨大的成本，即可取得不错的补偿效果。（3）杆变用户可以分为旧式工房的居民区用户和小型工业用户，常用的杆变容量为400kVA。居民区和小型工业用户同样对无功有着较大的需求，而杆变的电能质量普遍存在功率因数低、电压跌落和闪变负荷不平衡的特点，建议采用小容量抽屉式的柱上式SVG+FC混合补偿装置。
3.7总体调控策略
SVG主要承担小部分的动态无功功率补偿功能。不管是从设备的经济实用性，还是从工作效率、稳定性、安全性等方面考虑，选取的SVG容量应越小越好，同时还必须保证SVG能够连续补偿FC的最大补偿差，且留有一定的裕度。该控制策略既能保证单元间的无功功率分配的稳定性，避免由于SVG承担过多的无功功率触发限流限制，又可以避免FC承担的无功功率过小的现象。
结语
综上所述，无功补偿装置在光伏发电厂中的应用具有重要意义。而无功补偿装置在系统中起着重要的作用；深入研究SVG的补偿原理、系统及智能化控制具有十分重要的意义。
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