解決方案
随着現代電網的快速發展，新能源的大量接入，電網交直流并網運行以及高壓大容量電力電子(zǐ)設備等非線性負荷和(hé)沖擊性負荷的廣泛使用，電網動(dòng)态無功問(wèn)題日益凸顯。動(dòng)态無功補償裝置（SVG）因具有動(dòng)态響應速度快、抑制電壓閃變能力強等優點，得到了越來越多的應用。
對于各個(gè)廠家制造的SVG裝置，一直缺乏有效的測試手段或測試系統。針對此問(wèn)題，上海科梁信息工程股份有限公司總結多年來在電力電子(zǐ)與電力系統中(zhōng)應用測試的工程經驗，參照相關(guān)行業(yè)标準，開發了一套SVG入網檢測系統，能夠有效縮短(duǎn)SVG控制器(qì)的開發周期并提供可(kě)靠标準的入網檢測。
傳統的檢測手段很難對整個(gè)SVG控制器(qì)進行功能及性能的測試，很多輔助電網的功能無法得到驗證，尤其是控制器(qì)廠家在其宣傳的企業(yè)标準中(zhōng)具有的功能和(hé)性能指标在投運前沒辦法得到準确量化的測試。因此科梁提出了基于HIL（控制器(qì)硬件在環仿真）的SVG入網檢測系統，研究SVG對于電網中(zhōng)一些現實問(wèn)題的幫助。
圖1 示意圖
科梁SVG入網檢測系統由試驗管理分系統、實時仿真分系統和(hé)信号接口分系統三部分組成。
圖2 SVG入網檢測系統構架圖
試驗管理分系統是測試主機，具有模型開發、試驗管理、自動(dòng)測試和(hé)圖形監控等功能。
實時仿真分系統包括1台OP5600實時仿真器(qì)和(hé)1台OP5607（FPGA）仿真機，系統具備數學模型實時運行以及實時I/O端口配置等功能，其中(zhōng)三相交流系統的主電路(lù)模型放在OP5600的CPU中(zhōng)運行，而級聯H橋構成的SVG模型放在OP5600的CPU（步長<25μs）或OP5607的FPGA（步長<1μs）中(zhōng)運行，其中(zhōng)OP5600和(hé)OP5607數據通(tōng)訊通(tōng)過PCIe總線交互。
信号接口分系統具備與SVG控制櫃、智能光纖接口箱和(hé)功率放大器(qì)等實物的物理連接等功能。一方面從I/O輸出的模拟量值輸入到控制器(qì)中(zhōng)用于控制算法。另一方面，控制系統中(zhōng)的閥基控制器(qì)（VBC）與仿真器(qì)還有智能光纖接口箱和(hé)高速光纖通(tōng)訊，控制器(qì)發出各個(gè)H橋子(zǐ)模塊IGBT的開關(guān)等信号，同時接收各個(gè)子(zǐ)模塊的電容電壓大小和(hé)故障标志等信号。
■ 在SVG與交流系統整體規劃階段和(hé)SVG工程參數設計階段，能夠使用詳細的SVG模型做開發設計階段的研究和(hé)分析，完善SVG的工程參數。
■ 在SVG控制邏輯和(hé)控制算法設計開發階段，能夠使用詳細的SVG模型做各種控制性能的測試，完善控制邏輯和(hé)算法。
■ 在完成SVG控制保護設計後，該系統能按照國家電網公司企業(yè)标準Q/GDW241-2008《鍊式靜止同步補償器(qì)》，手動(dòng)或自動(dòng)對SVG控制器(qì)做完整的入網性能測試。
入網測試（手動(dòng)或自動(dòng)）内容如(rú)下(xià)：
科梁SVG入網檢測系統有如(rú)下(xià)優勢：
■ 定制工程模型
擁有各種經過實際工程校(xiào)準的，基于CPU或FPGA的電力系統詳細模型。包括：SVG或UPFC等的FACTS模型、MMC-HVDC模型、傳統電網模型和(hé)各種新能源模型等等，并可(kě)根據用戶需求定制測試模型。
■ 人機操控界面
根據電力系統規範和(hé)使用習慣，我們利用LabVIEW軟件定制開發的圖形化人機操控界面，使操作更加靈活、自如(rú)、便捷。
■ 自動(dòng)測試流程
根據SVG入網檢測的相關(guān)行業(yè)标準，結合公司研發的QuiKLab自動(dòng)化測試軟件，我們為SVG入網檢測專業(yè)定制開發了自動(dòng)入網測試流程，可(kě)實現從仿真分析到測試報告生成的全自動(dòng)化運行。
某電科院SVG入網檢測案例
解決方案：如(rú)下(xià)圖所示整個(gè)系統可(kě)分為上位機系統、實時仿真機、信号接口系統和(hé)SVG控制器(qì)四個(gè)部分。上位機系統具有模型開發、實時仿真管理、自動(dòng)測試和(hé)圖形監控等功能。實時仿真機是下(xià)位機系統，是整個(gè)系統的核心分系統。信号接口分系統主要包括光纖接口箱和(hé)功率放大器(qì)，其作用是實現仿真系統和(hé)控制器(qì)之間的物理連接，實現信号的交互。SVG控制器(qì)用來控制SVG模型，通(tōng)常有恒電壓和(hé)恒無功兩種控制模式，是整個(gè)SVG測試的被測件。
圖3 系統原理圖
本次項目用到的是每相11個(gè)子(zǐ)模塊級聯H橋構成的SVG。科梁提供的CPU模型，仿真的結果符合實際情況，各種動(dòng)态響應也很好的模拟了電網和(hé)SVG的特性，對于做SVG入網檢測提供了解決方案。
項目成果：該項目整個(gè)環境搭建完畢後所做的功能測試及動(dòng)态性能測試符合測試大綱要求。科梁完成了整個(gè)SVG入網檢測測試，對SVG控制器(qì)的控制功能和(hé)控制性能得到了驗證，為此電科院節約了測試成本，提高了測試效率，确保了SVG入網的安全性、可(kě)靠性和(hé)穩定性均達到相關(guān)技術(shù)要求。
科梁根據SVG入網檢測的相關(guān)行業(yè)标準，利用公司自研的QuiKLab自動(dòng)化測試軟件成功開發了自動(dòng)入網測試流程，可(kě)實現從仿真分析到測試報告生成的全自動(dòng)化運行；并利用LabView軟件開發了符合電力系統規範和(hé)使用習慣的人機操控界面，操作便捷，是SVG入網檢測的解決方案。
科梁曾參與多項國内SVG測試的項目，并在電力、航空、航天和(hé)汽車(chē)等領域積累了深厚的嵌入式系統測試工程服務經驗。未來，随着更多的新能源并網，入網檢測成為必然的趨勢和(hé)不可(kě)忽視的環節，SVG與很多并網型的逆變器(qì)在控制方法上有很大的相似性。
