SVG技术在风电场自动化中的应用评价
作者：梁宇飞
来源：《华中电力》2013年第04期
        摘要：通过进行技术创新，运用无功补偿技术能够有效化解电厂自动化中功率因数相对较低的难题，大幅提高供电质量，降低电能损耗比率。随着技术普及的日益深入，SVG在风电场自动化中的应用也日益广泛。本文通过对SVG的工作原理、特点，无功补偿装置类型的选择并对无功补偿技术的应用中存在的问题等进行了分析探讨，对SVG技术在风电场自动化中的应用效果进行了评价总结，希望能够进一步提高SVG技术的应用水平，推进我国风电场自动化的向前发展。
        关键词：SVG技术；风电场自动化；无功补偿装置；
        最近几年来，随着温室气体排放的大量增加，全球变暖的不断加剧，可再生资源逐渐受到了社会各界认识的重视，尤其是在风力发电方面。由于电气设备中的单项电力牵引负荷变化因素较为复杂以及非线性因素的增强，谐波含量相对较大、无功功率增大等缺陷日益凸显，在实际的运行过程当中，还可能造成临近节点电压下降，使得电网点的质量受到严重影响，为了进
一步节约电力资源，提高供电质量，降低风电系统所造成的负面应，有必要对技术进行改进，而仅仅通过发电机组的无功容量难以达到理想效果，这就需要通过利用无功补偿技术、谐波等共同结合的补偿方法，可以使得供电系统更为经济安全。
        1无功补偿装置类型简介
        当前应用较为广泛的无功动态补偿装置的类型大概包括五种类型：电容器分组设置、可调式电容器组、SVC、SVG以及SVC+FC。其中电容器分组设置职能完成2档3档之间的调节，调节能力严重不足；可调式电容器组能够完成多档调节，调节能力要优于电容器分组设置，但是不能实现连续无功调节，也无法对谐波进行滤除，无功变化速率较快、幅度较大时不宜使用，此外，可调式电容器组也无法对电压波进行抑制或者对电压闪变状况进行治理；SVC可以进行平滑调节，调节能力要由于其他无功补偿装置类型，还可以对系统电压进行动态连续调整；SVG能够实现SVC所具备的全部功能，但是SVG的补偿性能要比SVC更好，SVG还具备源滤波功能，因此SVG不需要配置容量较大的电容器或者电抗器；SVG+FC型的无功补偿装置主要建立在不影响补偿装置的基础之上，二者相联合以后SVG仅仅需要总补偿容量的二分之一，这使得投资成本被大大缩小，所以应用范围十分广泛。
        2SVG综述
        2.1SVG工作原理
        SVG的全称为Static Var Generator，其是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置。这里我们假设电网电压为U1，假设输出的交流电压为U2，那么U1和U2之间的象量差U3则为电抗上的电压。由于我们可以通过电压来对电抗上的电流I进行控制，所以电抗上的电流I即为SVG通过电网所吸收的电力。假设我们忽略掉电流器以及电抗器上所产生的损耗，当我们使U2和U3同相的时候，对U2的幅值进行调整的时候，就能够实现对SVG通过电网吸收的电流的大小以及超前或者滞后。通过直接电流控制的带有源滤波型中压SVG的工作原理为，电源电流I1是补偿电流I2以及负载电流I3的相量和。如若假设I2中包含谐波电流I21和基波正序电流I22以及基波负序电流I23，那么要想实现补偿就要将I1中的基波负序电流以及基波正序无功去除，这就应当控制输出电流的大小为基波正序电流和基波负序电流之和，这时候I1中便只剩下谐波电流以及基波正序有功了。通过SVG的工作原理我们可以指导若想在无功补偿的基础上实现SVG对负载谐波的抑制，只需控制SVG输出同等的谐波电流便能实现。因此可以称SVG可以同时完成谐波电流以及对无功电流的补偿。
        SVG等效电路和工作原理
        2.2SVG控制原理
        SVG经常应用的是恒无功功率控制法，当我们把SVG装置安装到系统后，在对SVG输出电流幅值以及相位进行调整控制来实现对SVG输出的无功的控制的目的，当我们将SVG输出的无功同负载以及系统和恒定值相同或者均为零的时候，功率因数便可以被控制在一个稳定的水平，电压便不会出现波动，这时候SVG所输出的无功变化与系统负荷无功相抵消。同时我们还以精确地得出负载中产生的瞬时无功电流。利用母线电压和进线电流还能够计算得到有待补偿的无功功率，通过计算机将触发脉冲发出去之后，会进一步触发IGBT便能够得到补偿无功电流。
        2.3SVG的特性
        通过分析可以看出SVG能够利用负载的工作状况以及特点来实现对输出无功功率的容性、感性以及大小的调整控制，所以，我们可以将SVGsvg的类型有几种视为一个能够进行连续调节大小的电抗器。
        3SVG技术在风电场自动化中的应用评价
        3.1风电场的SVG组成
        应用了SVG技术的风电场自动化系统既可以输出最大容量值相同的容性容量和感性容量。如果将5Mvar的无功补偿容量都通过SVG实现，那么可以将SVG的范围设置在±5Mvar之间。当前风电场的无功调节容量介于0Mvar—12Mvar之间，因此若想仅通过SVG来实现无功补偿则会大大增加投入成本，因此通常采用SVG联合FC的方案。无功补偿的总容量有SVG容量以及FC容量二者共同构成，其中SVG的容量是可以进行调整的，FC的容量是一定的。当SVG容量低于总补偿容量的二分之一的时候，可能无法达到0Mvar—12Mvar之间的调节范围，因此不建议应用该方案；当SVG容量大于总补偿容量的二分之一的时候则会导致总容量为负的状况产生，因此也就造成了不必要的投资，因此该方案也并不理想；当SVG的容量为总补偿容量的二分之一的时候，不仅能够达到0Mvar—12Mvar之间的调节要求，而且成本相对较低，因此SVG和FC各为总补偿容量的二分之一的方案更为理想，较为适合在风电场系统中应用。
        3.2SVG技术应用评价
        3.2.1有效缩短了响应时间
        通常SVG的响应时间不超过5ms，明显低于其他类型的动态无功补偿装置，向MCR型的SVG仅能将响应时间控制在200ms之内。可见SVG技术的应用能够有效更加快捷地实现额定容性无功功率同感性无功功率之间的转换，高效的响应速率使其在对冲击性负荷的补偿方面具备了绝对性优势，同时也更加有效保证了风电场自动化系统的高效性。
        3.2.2更加有效地抑制电压闪变情况
        在电压发生闪变时，SVG能够达到电压闪变的5倍，达到了SVC的2.5倍，而且SVC动态无功补偿装置还容易受到响应速度的影响。SVG的相应速度不仅特别快，而且在补偿容量增加的时候其抑制电压闪变的能力也会随之提高，这是SVC所不具备的。抑制电压闪变能力的提高进一步保证了风电场自动化系统的稳定性。
        3.2.3运行范围广成本低
        相比于SVC而言，SVG可以实现额定感性与额定容性的正负全范围之间的顺利运行，大大超过了SVC的运行范围。SVC若想实现额定感性到额定容性范围内的正常运行，不仅需要
借助FC，还需要借助TCR或者MCR，这会使得整个系统的损耗大大增加，同时还增加了占地，使得自动化系统的投入资本大幅上升。而SVG装置所造成的损耗还不到SVC装置的四分之一，SVG不需要大容量的电容器或者电抗器来进行能量存储，占地面积还不到SVC装置的二分之一。特别是在系统电压下降的时候，SVG可以输出同额定工况十分接近的无功电流，这一点是其他动态无功补偿装置无法做到的。因此将SVG装置应用于风电场自动化系统中不仅大大提高了系统的性能还有效节省了成本，减少了能源损耗。
        3.2.4功能更加丰富
        SVG装置不仅同其他动态无功补偿装置一样能够实现对无功、负序、谐波的单独补偿，还能够实现对三者的综合控制调整，因此其补偿功能十分强大。SVG装置还应用了多重化、PWM等相关技术，使得自身谐波被大大减少，具备了源滤波功能，补偿功能更加丰富和多元化。SVG装置的应用也使得风电场自动化系统的功能被大大丰富。
        4总结
        SVG虽然使近几年才兴起的动态无功补偿技术，但当前已发展成为无功补偿技术领域的
关键分支。SVG技术是当前世界上最为先进的动态无功补偿技术之一，其在快速补偿、降低耗损、降低谐波、稳定电网电压、改善传输能力、缩小占地以及提高瞬变电压等方面的优得到了业界人士的普遍认可。将SVG装置应用于风电场自动化系统中，有效提高了系统的高效性、稳定性以及安全性，还降低了系统的投资成本，对于风电场自动化的发展具有重要的应用价值。
        参考文献：
        [1]赵佳宝，付羽.基于SVG的实时监控流程图实现技术[J].工业控制计算机.2009，（6）.
        [2]赵大伟.SVG技术在电机化铁道应用探讨[J].现代商贸工业.2010，（1）.
        [3]平震宇.基于SVG技术的电力监控管理系统的研究与实现[J].甘肃联合大学学报：自然科学版.2009，（1）.

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